Así podríamos cambiar la órbita terrestre para no ser tragados por el Sol

Matteo Ceriotti, University of Glasgow

En la película de ciencia ficción china La Tierra errante, estrenada recientemente en Netflix, la humanidad trata de cambiar la órbita de la Tierra utilizando grandes propulsores para escapar de la expansión del Sol y evitar una colisión con Júpiter.

El escenario podría hacerse realidad en unos cinco mil millones de años, cuando el Sol se quede sin energía y se expanda, probablemente tragándose la Tierra. Otra amenaza mucho más inmediata sería un apocalipsis provocado por el cambio climático. La solución en ambas situaciones podría ser desplazar la Tierra a una órbita más amplia. Y, en teoría, es posible.

Pero, ¿cómo podríamos conseguirlo? ¿cuáles son los desafíos para la ingeniería? Supongamos, por ejemplo, que pretendemos desplazar la Tierra de su órbita actual a otra un 50 % más alejada del Sol, a una órbita similar a la de Marte.

En realidad llevamos años diseñando técnicas para desplazar cuerpos pequeños (como asteroides) de sus órbitas, principalmente para proteger nuestro planeta de posibles impactos. Algunas de ellas están basadas en una acción impulsiva y, en ocasiones, destructiva: una explosión nuclear cerca o en la superficie del asteroide o un “impacto cinético” causado, por ejemplo, por el choque de una nave espacial a gran velocidad. Estas son estrategias que, obviamente, no se pueden aplicar a la Tierra por su naturaleza destructiva.

Otras de las técnicas que se manejan implican un empuje suave y continuo durante un largo periodo de tiempo. Este puede ser provocado por una nave remolcadora anclada a la superficie del asteroide o por una sonda espacial que vuele muy cerca de él (y que genere el empuje por gravedad u otros métodos). Sin embargo, en la Tierra esto sería imposible ya que su masa es mucho mayor que la de los asteroides más grandes, por lo que ninguna nave podría ejercer la fuerza necesaria para empujarla.

Propulsores eléctricos

Lo cierto es que ya hemos desplazado la Tierra de su órbita. Cada vez que una sonda espacial despega hacia otro planeta, transmite un pequeño empuje a la Tierra en la dirección opuesta, similar al del retroceso de una pistola. Afortunadamente para nosotros –o desafortunadamente, si lo que queremos es mover nuestro planeta–, el efecto es prácticamente insignificante.

Actualmente, el Falcon Heavy de SpaceX es el vehículo de lanzamiento más eficaz. Aun así, necesitaríamos 300 millardos de millardos de lanzamientos a pleno rendimiento para conseguir que nuestra órbita se desplazase hasta la de Marte. Además, el material necesario para fabricar todos esos cohetes sería equivalente al 85 % de la Tierra, así que solo el 15 % de nuestro planeta llegaría a la órbita marciana.

Un propulsor eléctrico es un modo mucho más eficiente para acelerar una masa. En particular, un motor iónico, que funciona emitiendo un torrente de partículas cargadas que impulsan las naves hacia delante. Para mover la Tierra, podríamos disparar un propulsor eléctrico apuntando en sentido opuesto a su órbita.

Este superpropulsor debería situarse a 1 000 kilómetros sobre el nivel del mar, más allá de la atmósfera, pero estaría anclado fuertemente a la Tierra con una barra rígida para transmitirle la fuerza de empuje. Si disparásemos un haz de iones a 40 kilómetros por segundo en la dirección correcta, necesitaríamos utilizar un chorro de iones equivalente al 13 % de la masa de la Tierra para desplazar el 87 % restante.

Navegando sobre la luz

Como la luz tiene momento lineal, pero no masa, también podríamos emitir continuamente un haz de luz potente, como un láser. Lo bueno es que la fuerza requerida se recogería del Sol y no se consumiría masa terrestre. Sin embargo, incluso si utilizásemos la enorme planta láser de 100G W prevista por el proyecto Breakthrough Startshot, que pretende propulsar una nave espacial fuera del sistema solar para explorar estrellas vecinas, harían falta tres millardos de millardos de años de funcionamiento continuo para cambiar la órbita de la Tierra.

Pero la luz también podría reflejarse directamente desde el Sol a la Tierra empleando una vela solar situada cerca de nuestro planeta. Algunos investigadores han demostrado que sería necesario un disco reflectante 19 veces mayor que el diámetro terrestre para conseguir el cambio de órbita en una escala de tiempo de mil millones de años.

Un billar interplanetario

Una técnica bastante conocida para que dos cuerpos que orbitan cambien sus velocidades es utilizar una honda gravitatoria. Este tipo de maniobra se ha empleado ampliamente con sondas interplanetarias. Por ejemplo, la nave espacial Rosetta, que fue lanzada en 2004 y visitó el cometa 67P entre 2014 y 2016, pasó dos veces cerca de la Tierra (en 2005 y 2007) durante la década que duró su viaje.

En los acercamientos, el campo gravitatorio terrestre proporcionó una aceleración decisiva a Rosetta que hubiera sido imposible utilizando únicamente propulsores. Como consecuencia, la Tierra recibió un impulso equivalente en sentido contrario, aunque no tuvo ningún efecto apreciable en la masa terrestre.

Pero ¿qué pasaría si pudiéramos provocar una honda gravitatoria utilizando algo mucho más grande que una nave espacial? Debido a su tamaño, la Tierra puede, sin lugar a dudas, cambiar la trayectoria de asteroides. Aunque cada desplazamiento sería prácticamente imperceptible, podríamos repetir esta acción multitud de veces para conseguir un cambio considerable en la órbita terrestre a largo plazo.

Algunas zonas del sistema solar están repletas de cuerpos pequeños, como asteroides y cometas. La masa de muchos de ellos es lo suficientemente pequeña como para ser desplazados con tecnología realista, pero, aun así, tendría que ser muchos órdenes de magnitud mayor de la que puede ser lanzada desde la Tierra en las circunstancias actuales.

Con diseños de trayectoria precisos, sería posible aprovechar lo que se ha denominado “Δv leveraging”: un cuerpo pequeño puede ser empujado fuera de su órbita y, como resultado, desplazarse más allá de la Tierra, proporcionando a su paso un impulso mucho mayor a nuestro planeta. Si bien podría parecer una estrategia interesante, se estima que necesitaríamos que cerca de un millón de asteroides pasaran cerca de la Tierra, con una frecuencia de unos pocos miles de años, para poder movernos al ritmo de la expansión del Sol.

La solución

De todas las opciones disponibles, el uso de una honda de asteroides parece la solución más razonable ahora mismo. Pero en el futuro, la clave podría estar en utilizar la luz. Siempre que aprendamos a construir estructuras espaciales gigantes o conjuntos de láseres superpotentes, que también podrían emplearse para la exploración espacial.

Sin embargo, aunque sea teóricamente posible (y quizá algún día técnicamente viable), sería mucho más sencillo llevar a todas las especies a nuestro vecino Marte, ya que él sí podría sobrevivir a la destrucción del Sol. Al fin y al cabo, ya hemos amartizado y recorrido la superficie del planeta rojo varias veces.

Considerando el reto que supondría mover la Tierra para cambiar su órbita, colonizar Marte y trasladar allí la población terrestre parece la opción menos complicada.

Matteo Ceriotti, Lecturer in space systems engineering, University of Glasgow

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.