Autopistas para viajar entre planetas con motores de iones y velas solares: lo último en vuelos baratos al espacio

Viajar por una autopista interplanetaria, a bordo de una vela propulsada por el viento solar o con un motor de iones… Este trío de estrellas es una buena propuesta para los viajes extraterrestres a bajo coste, y no son ciencia ficción.

El ahorro en los viajes espaciales es una prioridad para las agencias espaciales, la ESA y la NASA principalmente. Recordemos que el coste de subir un quilo de masa al espacio mediante un transbordador superaba los cincuenta mil dolares.

Con la entrada en la carrera espacial de entes privados como SpaceX se ha conseguido disminuir el precio de subir un quilo por debajo de los tres mil dólares, haciendo más eficaces los cohetes y naves espaciales. Pero hay más opciones, por ejemplo, reducir la cantidad de combustible necesaria para llegar a destino, y las autopistas interplanetarias, las velas solares y los motores de iones lo consiguen.

Autopistas interplanetarias

Las autopistas interplanetarias se conocen como transferencias de baja energía. Se trata de recorridos que aprovechan la fuerza de la gravedad que ejercen los diferentes cuerpos para evitar consumir combustible. Podemos establecer la analogía con los vientos alisios y el viaje de las primeras expediciones a América. Los vientos alisios permiten empujar a un velero por el atlántico ecuatorial en dirección a América. Sin embargo, el regreso a Europa se realiza por el Atlántico norte. De forma parecida podemos viajar por el espacio. Para ello se emplean lo que se conoce como autopistas interplanetarias.

Se trata de objetos que, de forma parecida al viento, generan una corriente por el espacio. Así pues, para viajar a la Luna, podemos usar una de estas corrientes asociadas al Sol y, llegados a un punto concreto, cambiar de corriente con un pequeño impulso para llegar a nuestro destino. A diferencia de un viaje directo, que suele alcanzar la Luna en 3 o 4 días, las autopistas interplanetarias implican viajes de entre 3 y 4 meses, pero significan un importante ahorro energético.

Velas solares impulsadas por el Sol

La segunda forma de abaratar un viaje espacial consiste en cambiar la tecnología de propulsión. Hay dos tipos de técnicas que están tomando importancia en las últimas décadas: las velas solares y los motores iónicos.

Una nave equipada con velas solares incorpora una estructura de un material ligero y fino que forma la vela, como el LightSail 2. Gracias al impacto de los fotones sobre la vela, se consigue un empuje en dirección contraria al Sol. Según el ángulo de incidencia de la luz solar sobre la vela es posible acelerar o frenar la nave. Esto nos permite alcanzar distintos puntos del sistema solar. LightSail 2 ha conseguido orbitar un pequeño satélite alrededor de la Tierra utilizando su vela solar de 5,6 x 5,6 metros y el impulso de la luz solar. Nada de combustible, LightSail 2 navega por el espacio tan sólo con los rayos del Sol.

Las velas solares han protagonizado multitud de obras de ciencia ficción. En Sunjammer, de Arthur C. Clarke, se describen distintos modelos de naves equipadas con velas solares que realizan una regata espacial entre la Tierra y la Luna.

El salto de la ciencia ficción a la realidad se ha ido llevando a cabo poco a poco y en la última década se han realizado varias pruebas de diseño. En 2010 la misión IKAROS de la agencia espacial japonesa, JAXA, fue la primera en explorar Venus empleando una vela solar para realizar maniobras interespaciales.

Recientemente también se está experimentando el uso de velas solares para maniobrar en el entorno terrestre y lunar.

La ventaja de un motor iónico tipo Star Wars

La segunda de las nuevas tecnologías que se están imponiendo en los últimos años son los motores iónicos, populares en la ciencia ficción. Son los motores que utilizaba el Destructor Estelar clase Imperial de Star Wars.

En el universo real, los motores iónicos ya tienen forma. Este tipo de motores utiliza una corriente eléctrica para impulsar un flujo de iones. Gracias al principio de acción y reacción, la nave se ve impulsada en dirección opuesta al chorro de propulsión. Esto es lo mismo que ocurre en los motores de combustión química tradicionales. Sin embargo, debido a la masa eyectada, la fuerza que ejerce un motor iónico es mucho menor que la fuerza de un motor de combustión. A cambio, el motor iónico puede estar operativo durante un periodo de tiempo superior. Esto permite transmitir una cantidad de energía similar.

Al igual que en las autopistas interplanetarias, los nuevos paradigmas tecnológicos permiten abaratar los costes de las misiones. A cambio, se incrementa el tiempo de viaje lo que las hace inviables para misiones tripuladas. Sin embargo, son ideales para misiones de suministro y envío de recursos.

Los objetivos de las agencias espaciales incluyen establecer bases en el espacio, la Luna o Marte y, con una buena planificación, es posible reducir a la mitad el coste de enviar oxigeno, comida y otros suministros. La mitad de cincuenta mil dólares por kilo no es poca cosa.

Daniel Pérez Palau, Director del Grado en Matemática Computacional, UNIR - Universidad Internacional de La Rioja

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