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24 julio 2018

Propulsión espacial manipulando el espacio-tiempo: ¿puede pasar del papel a la realidad?

Astrofísica | Espacio | Física | Futuro | Investigación | Movilidad | Universo
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Viajar más rápido que la luz es un anhelo inevitable para la especie humana, que aspira a expandirse por el cosmos. Pero en realidad, si lo pensamos bien, la luz se mueve muy despacio para las inmensas escalas del universo: los terrícolas deberíamos esperar más de cuatro años para que una nave a la velocidad de la luz llegara a las estrellas más próximas, y 25.000 años para que alcanzara la galaxia más cercana, la enana del Can Mayor. Se diría que estamos condenados a no encontrarnos jamás con otros seres con quienes podamos entablar una relación civilizada.

Por fortuna, la física teórica nos ofrece una solución: manipular el espacio-tiempo para desplazarnos a otros lugares remotos del cosmos sin violar formalmente el límite universal de velocidad. La explicación más sencilla para llevarse a casa de por qué no se puede viajar más deprisa que la luz es esta: si se hiciera, un efecto podría aparecer antes que su causa, ya que la velocidad luminal es la regla cósmica invariante que mide los fenómenos físicos; podríamos recibir una llamada de teléfono antes de que quien nos llama pensara en hacerlo.

Representación de un viaje a través de un agujero de gusano. Crédito: NASA / Les Bossinas (Cortez III Service Corp.)

Sin embargo, dado que la relatividad general de Einstein definió el espacio-tiempo como el tejido del que está hecho el universo, la teoría permite que este tapiz cósmico se arrugue; un ejemplo son las ondas gravitacionales detectadas en los últimos años por los experimentos LIGO y Virgo. Si pudiéramos crear arrugas en el espacio-tiempo, lograríamos que un emplazamiento distante estuviera mucho más próximo a nosotros, por lo que sería posible alcanzarlo sin quebrantar el límite de la velocidad luminal.

El modelo de Alcubierre

Un aparato capaz de lograr esto se conoce como warp drive o propulsor de curvatura, y fue propuesto en 1994 por el mexicano Miguel Alcubierre, inspirándose para el concepto y el nombre en la serie televisiva Star Trek, según confirmaba el físico a OpenMind en una entrevista anterior. La idea consiste en “crear una burbuja de espacio distorsionado en cuyo interior estaría la nave”, decía Alcubierre, de modo que “expande de manera violenta el espacio detrás del objeto que se quiere mover, y a la vez contrae el espacio frente al objeto”. Así, “el objeto se mueve sin moverse en realidad, es el espacio quien hace el trabajo”.

El modelo de Alcubierre, considerado uno de los más correctos formalmente para plantear un viaje interestelar sobre el papel, ha motivado infinidad de estudios y no pocas especulaciones. Recientemente se ha publicado un informe que el Departamento de Defensa de EEUU encargó a dos físicos en 2010, titulado Propulsores de curvatura, energía oscura y la manipulación de dimensiones adicionales. Los autores exponen “dos resquicios en el límite de velocidad de Einstein”: el propulsor de curvatura y los agujeros de gusano –técnicamente llamados puentes de Einstein-Rosen–, una especie de atajos en el tejido del espacio-tiempo que conectarían regiones del universo muy distantes, y cuya existencia es teóricamente posible.

Ejemplo de una representación bidimensional del campo de distorsión de acuerdo con la métrica Alcubierre. Crédito: AllenMcC

El informe se centra en el modelo de Alcubierre, y sobre todo en explorar cómo podría crearse la burbuja de curvatura necesaria. Según explica a OpenMind el astrofísico de la Universidad de Sídney (Australia) Geraint Lewis, que no ha participado en el informe, “sabemos que la materia normal puede curvar el espacio-tiempo, pero no de la manera adecuada para crear un propulsor de curvatura”. Lewis aclara que para ello se necesita “materia muy extraña que contiene una tensión, en lugar de la presión que obtendrías con un gas”. En otras palabras, un tipo de materia capaz de generar una presión negativa, o una energía negativa. Y esta descripción encaja precisamente con algo en lo que Lewis es experto: la energía oscura. “Hay posibilidades de que la energía oscura nos ofrezca un propulsor de curvatura”, sugiere.

Un viaje de 193 segundos a Marte

Según los modelos cosmológicos actuales, la energía oscura es lo que compone más del 70% de todo el universo. Se trata de una especie de antigravedad hipotética que es responsable de la expansión acelerada del universo. Los autores del informe proponen emplear esta energía oscura para abrir una burbuja en una dimensión adicional, en la que podría encajarse una nave de unos 100 metros cúbicos, algo mayor que un camión estándar. “Los viajes a los planetas de nuestro propio Sistema Solar llevarían horas en lugar de años y las travesías a sistemas estelares locales se medirían en semanas más que en cientos de miles de años”, escriben. Como ejemplos, los autores calculan que a una velocidad 100 veces superior a la de la luz, Marte estaría a solo 193 segundos de viaje, Júpiter a 36 minutos, Alfa Centauri a 15 días y la nebulosa de Orión a 1,3 años.

Todo ello suena enormemente tentador, pero ¿hay alguna posibilidad de que estas propuestas salgan del papel a la realidad? ¿Es solo una cuestión de ingeniería avanzada, o nos enfrentamos a alguna frontera física insuperable? Una corriente extendida entre los físicos apuesta que estas ideas jamás llegarán a materializarse. El propio Alcubierre apunta colosales obstáculos, como el llamado “problema del horizonte”: “al viajar más rápido que la luz, el frente de la burbuja no es accesible desde el interior, por lo que la nave que estuviera en el centro no puede colocar la energía en ese lugar”. “Sistemas como el que yo propuse se ven casi imposibles, pero es difícil saberlo”, concluye.

El principal impedimento para viajar más rápido que la luz es el requerimiento energético. Crédito: NASA

Naturalmente, el principal impedimento es el requerimiento energético: la propuesta de los autores del informe consigue reducir notablemente la cantidad de energía necesaria, pero aun así el viaje a 100 veces la velocidad de la luz precisaría una aportación del orden de la décima parte de la energía total del Sol. “Las energías superan en mucho a las disponibles en un futuro previsible”, admiten los autores.

Más crítico es un aspecto esencial: esta inmensa cantidad debería aportarse no en forma de la energía que manejamos a diario, sino como algo llamado energía negativa que aún ni siquiera existe. “Por el momento no tenemos ni idea de si podemos obtener un material así de una forma físicamente factible”, advierte Lewis. “Así que un propulsor de curvatura podría ser teóricamente posible, pero imposible en la práctica”.

Todo lo cual no impide que ya se esté intentando. En el Centro Johnson de la NASA existe un Laboratorio de Física de Propulsión Avanzada –llamado informalmente Laboratorio Eagleworks–, al que la propia agencia no suele dar demasiada publicidad, pero que desde hace años intenta crear burbujas microscópicas de curvatura como prueba de concepto. Por el momento no deja de ser ciencia ficción, pero Lewis se muestra optimista: “a medida que tratamos de unir la gravedad con la mecánica cuántica, confiamos en hallar pistas para hacerlo realidad. Eso es lo que espero que ocurra”.

Javier Yanes

@yanes68

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