Las velas ligeras, que alguna vez fueron parte de la ciencia ficción, han evolucionado en diversas variaciones durante los últimos 40 años. Ahora la ciencia ficción se convierte en realidad. Los avances en la tecnología láser y los nuevos materiales ultrarresistentes y ultraligeros abren la posibilidad de ir más allá de nuestro sistema solar en un futuro no muy lejano.

Investigadores de UCLA y la Universidad de Pensilvania publicaron recientemente dos artículos que describen varias formas y materiales disipadores de calor que probaron para evaluar las velas ligeras más allá de los límites anteriores. La investigación se realizó en conjunto con la Iniciativa Breakthrough Starshot, un proyecto que tiene como objetivo enviar una sonda del tamaño de un microchip al sistema Alpha Centauri, que, a poco más de 4 años luz de distancia, es la estrella vecina más cercana y posiblemente más habitable al sistema. sistema. Breakthrough Starshot planea usar una poderosa matriz de láser para impulsar diminutas sondas de vela ligera a través del espacio a una velocidad máxima de aproximadamente el 20 por ciento de la velocidad de la luz. Construidos en las velas habría pequeños instrumentos científicos como cámaras, magnetómetros y comunicadores que podrían enviar información a la Tierra mientras vuelan a través del sistema Alpha Centuari.

Un paracaídas que aguante el calor

Aaswath Raman, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de UCLA, describió dos elementos clave para crear una vela ligera que funcione: debe ser extremadamente liviana y debe reflejar o dispersar el calor increíblemente bien.

Las velas de sombra previamente probadas que usan el impulso de los fotones del sol solo necesitan mylar reflectante o plástico con aluminio para sobrevivir. Sin embargo, la investigación de Raman se centra en las velas ligeras impulsadas por rayos láser muchas veces más intensos que los rayos del sol, y las velas ligeras de plástico o mylar reflectantes se desintegrarían rápidamente cuando se les disparara con láseres tan potentes. El estudio, publicado en enero, detalla los ingredientes secretos que pueden ayudar a estas velas ligeras a disipar el abundante calor que se acumula cuando son atacadas por láseres: disulfuro de molibdeno en fase 2H, nitruro de silicio cristalino y patrones a nanoescala. El tejido en forma de celosía de la vela, del ancho aproximado de un cabello humano, está especialmente diseñado para soportar el calor mediante la recolección eficiente de la luz láser para que acelere rápidamente, lo que reduce la necesidad de una exposición prolongada al rayo láser.

También fue fundamental en la investigación Igor Bargatin, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecánica Aplicada de la Universidad de Pensilvania. Además de ser coautor del artículo de Raman, Bargatin dirigió su propio estudio, publicado en diciembre pasado. En su trabajo, describe y calcula qué formas y mecánicas generales son las más adecuadas para una vela ligera impulsada por láser.

Bargartin descubrió que la vela ligera debe tener una curva para que pueda hincharse y no rasgarse. Esta curvatura también debe ser significativa, siendo la vela ligera ideal tan profunda como ancha. Eso haría que una vela tan ligera se pareciera más a un paracaídas de la vieja escuela que a la vela de un barco.

Otra consideración fue hacer que la vela ligera fuera extremadamente delgada, pero no demasiado. «Se mueve a una velocidad mucho mayor que cualquier otra nave espacial, por lo que tuvimos que tener en cuenta que la intensidad de la luz sería significativa y, por lo tanto, extremadamente tenue. Encontramos ese equilibrio en la presión ligera que no se rompe durante la fase de aceleración”, dijo Bargatin. Ahora está probando algunas teorías y creando prototipos con resultados que se publicarán en el próximo año más o menos.

Deep Jariwala, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Sistemas de la Universidad de Pensilvania, está trabajando con otros para crear piezas para un prototipo de vela ligera. Pero independientemente de si estos investigadores alguna vez logran la elevada misión de la Iniciativa Starshot, Bargatin y Raman creen que su trabajo podría tener aplicaciones mucho más cercanas a la Tierra.

“Este proyecto en particular tiene limitaciones o requisitos extremos porque el objetivo es muy agresivo. Podemos hacerlo en las próximas décadas, pero todo lo que aprendamos sobre las velas basadas en láser también podría ayudarnos a llegar a Neptuno o Urano, que se pensaba que estaban fuera del alcance de las velas solares», dijo Raman.

Progreso con Breakthrough Starshot

La iniciativa Starshot aún se encuentra en una etapa muy temprana de desarrollo. Pero desde que se lanzó el proyecto en 2016, Avi Loeb, presidente del comité asesor de Starshot y profesor de astronomía y cosmología en la Universidad de Harvard, no cree que hayan encontrado ningún desafío tecnológico que pueda romper un trato, o lo que él cree. Me gustaría hacer lo que se conoce como un «sensacional».

De hecho, Loeb dijo que si bien el desarrollo de los aspectos de comunicaciones de la misión fue mucho más difícil, el desarrollo de la vela de luz hizo el mayor progreso. Explicó que la transmisión de información a distancias de años luz se vuelve mucho más débil, sin mencionar que la señal tardaría más de cuatro años en llegar a la Tierra.

Se han asignado más de $100 millones al proyecto de investigación Breakthrough Starshot para la próxima década o más. Sin embargo, Loeb cree que la investigación podría durar al menos algunas décadas más y podría ser uno de los proyectos espaciales más caros que jamás hayamos visto.

Pero para él es una inversión que vale la pena. Los avances tecnológicos creados por el proyecto Breakthrough Starshot no solo se extenderán al mundo real aquí en la Tierra, Loeb cree que es importante que las generaciones futuras sepan qué hay fuera de nuestro sistema solar.

“Queremos ver que no somos los niños más inteligentes del bloque cósmico”, dijo Loeb.



DEJA UNA RESPUESTA

Por favor ingrese su comentario!
Por favor ingrese su nombre aquí