![\"C5_3](\"https:\/\/elprofedefisica.naukas.com\/files\/2016\/07\/C5_3-Kepler-452-b.jpg\")
<\/a><\/p>\nKepler-452b, destino Imserso para 2100<\/p>\n
Acaba de salir publicado mi libro Exoplanetas<\/strong> para la colecci\u00f3n Un paseo por el Cosmos<\/a><\/strong> de RBA. Uno de los cap\u00edtulos que escrib\u00ed para el primer borrador acab\u00f3 descolg\u00e1ndose del texto final. No quiero que se pierda como l\u00e1grimas en la lluvia, as\u00ed que os lo incluyo a continuaci\u00f3n en los siguientes dos art\u00edculos (este es el primero). Tomadlos como un anexo a la Versi\u00f3n del Director. Que lo disfrut\u00e9is.<\/em><\/p>\n \u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014\u2014-<\/p>\n El blog de Arturo Quirantes<\/strong><\/p>\n VIAJAR A LAS ESTRELLAS \u2013 Parte 1<\/strong><\/p>\n Los exoplanetas se encuentran a grandes distancias, mucho m\u00e1s lejos de lo que un ser humano podr\u00eda viajar. Aun as\u00ed, los humanos no se resignar\u00e1n a permanecer confinados en su propio sistema planetario. Las propias leyes de la F\u00edsica imponen l\u00edmites a la posibilidad de viajar a otras estrellas, pero hay otras opciones.<\/em><\/p>\n <\/p>\n Descubrir la existencia y propiedades de mundos extrasolares tiene una gran inter\u00e9s para los cient\u00edficos. pero su importancia se extiende mucho m\u00e1s all\u00e1. Las sociedades humanas, con apenas excepciones, han atendido siempre la llamada a expandirse por todo tipo de territorios en busca de espacio vital. Parece que se trata de algo consustancial al ser humano. Buscamos tierras de cultivo, recursos minerales, puertos naturales, territorios para colonizar, enclaves militares estrat\u00e9gicos. En el proceso algunas naciones prosperan m\u00e1s que otras, pero el resultado general es una expansi\u00f3n de la raza humana.<\/p>\n <\/p>\n Hemos colonizado todos los continentes, hemos establecido colonias en la Ant\u00e1rtida y en \u00f3rbita terrestre baja. La siguiente frontera es el espacio. En las \u00faltimas d\u00e9cadas hemos desplegado un buen n\u00famero de sondas interplanetarias, paso previo antes de la exploraci\u00f3n tripulada. Ya hay planes para colonizar mundos en nuestro propio sistema solar y para explotar los recursos minerales de asteroides y cometas cercanos. M\u00e1s cerca de casa, la Luna nos brinda una estaci\u00f3n espacial natural en la que podemos extraer recursos como helio-3 y donde podemos establecer bases de exploraci\u00f3n.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n \n Tarde o temprano el hombre saldr\u00e1 de su peque\u00f1a isla planetaria y colonizar\u00e1 el archipi\u00e9lago que forma el Sistema Solar. Despu\u00e9s de eso se plantear\u00e1n dos alternativas: o bien la humanidad se contenta con ocupar su propio sistema planetario y nada m\u00e1s, o bien dar\u00e1 el gran salto a la b\u00fasqueda de nuevos mundos en otras estrellas. La primera alternativa es poco probable, dado el impuso natural que tenemos por seguir ampliando horizontes. En cuanto a la segunda, plantea problemas de enorme dificultad.<\/p>\n Resulta dif\u00edcil comprender la enormidad del espacio entre las estrellas. En tiempos de Felipe II la mayor\u00eda de las personas ten\u00edan su movilidad limitada a pocos kil\u00f3metros por los medios de transporte de la \u00e9poca. El gale\u00f3n de Filipinas un\u00eda dicho archipi\u00e9lago con la Pen\u00ednsula una vez al a\u00f1o, recorriendo una distancia mil veces superior a la que una persona pod\u00eda recorrer a pie o a caballo en un solo d\u00eda. En la actualidad, la sonda New Horizons<\/em> se dirige al exterior de nuestro Sistema Solar tras estudiar Plut\u00f3n, un cuerpo situado a 6.000 millones de kil\u00f3metros de la Tierra que tard\u00f3 nueve a\u00f1os en alcanzar. Es una de las sondas m\u00e1s r\u00e1pidas jam\u00e1s lanzadas por el hombre, pero a pesar de eso tardar\u00eda unos 300.000 a\u00f1os en llegar a la estrella m\u00e1s cercana a la nuestra. Las distancias interplanetarias se miden en millones de kil\u00f3metros, las interestelares se miden en millones de millones.<\/p>\n <\/p>\n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Finalmente nadie podr\u00e1 evitar el intento de colonizar otros mundos<\/p>\n Podemos dise\u00f1ar naves m\u00e1s avanzadas y veloces. La duraci\u00f3n de un viaje desde Filipinas hasta Espa\u00f1a se ha reducido del a\u00f1o que requer\u00eda en el siglo XVII a apenas un d\u00eda en la actualidad, y si hubiese incentivos econ\u00f3micos podr\u00eda hacerse incluso en menos tiempo. El problema es que los viajes espaciales se parecen muy poco a los vuelos de avi\u00f3n. Una nave espacial es como una bola de billar, lanzada con gran precisi\u00f3n para llegar a su objetivo. Los ingenieros espaciales utilizan los planetas como ayuda gravitacional para poder desviar la sonda a donde interese y en el proceso la velocidad puede aumentar, pero ese efecto tiene sus l\u00edmites.<\/p>\n Intentemos dotar a nuestra nave espacial de un poderoso motor y una gran cantidad de combustible. \u00bfViajar\u00e1 as\u00ed m\u00e1s r\u00e1pido? La respuesta es s\u00ed, pero por desgracia la F\u00edsica act\u00faa en contra de los viajeros. La \u00fanica forma que tenemos de propulsarnos est\u00e1 basada en la Tercera Ley de Newton<\/a>: si queremos avanzar tenemos que dejar algo atr\u00e1s. Para que una nave espacial avance tiene que llevar algo que pueda arrojar hacia atr\u00e1s, como los gases de combusti\u00f3n del cohete. Ahora bien, si queremos viajar m\u00e1s r\u00e1pido la cantidad de combustible necesario aumenta de forma exponencial: duplicar la velocidad requiere mucho m\u00e1s del doble de combustible.<\/p>\n <\/p>\n Para aumentar la velocidad de una nave espacial, una de las cosas que pueden hacerse es elevar la velocidad de salida de los gases de combusti\u00f3n. Eso puede lograrse sustituyendo el motor cl\u00e1sico, en el que sustancias qu\u00edmicas reaccionan y salen del cohete a gran velocidad, por un motor i\u00f3nico donde las part\u00edculas cargadas el\u00e9ctricamente son aceleradas por un campo el\u00e9ctrico. La velocidad de las part\u00edculas expulsadas por el cohete es mucho mayor, y tambi\u00e9n lo ser\u00e1 la velocidad final de la nave.<\/p>\n Los primeros prototipos de motor i\u00f3nico fueron probados por la NASA en la d\u00e9cada de los sesenta y han sido usados con \u00e9xito en la sonda Dawn<\/em> que fue enviada para estudiar los asteroides Vesta y Ceres. El motor i\u00f3nico que la impulsa por el espacio es muy lento en t\u00e9rminos absolutos, y su empuje es tan peque\u00f1o que la aceleraci\u00f3n que produce es equivalente a pasar de 0 a 100 km\/h en cuatro d\u00edas. A su favor cuenta con una mayor eficiencia que un motor convencional, lo que se traduce en un menor consumo de material de propulsi\u00f3n, y su menor empuje es compensado de sobra por su mayor tiempo de funcionamiento.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Nuevas t\u00e9cnicas, nuevos materiales y nuevas energ\u00edas<\/p>\n M\u00e1s all\u00e1 del motor qu\u00edmico o el i\u00f3nico, un cohete propulsado mediante energ\u00eda nuclear proporcionar\u00eda un empuje muy alto, permitiendo a la nave alcanzar velocidades muy altas. Existen diversos proyectos en los tableros de dise\u00f1o esperando un apoyo presupuestario masivo para convertirse en alternativas viables. Los actuales viajes de exploraci\u00f3n del Sistema Solar no precisan de motores nucleares, pero el salto a las estrellas ser\u00e1 una empresa con necesidades muy distintas.<\/p>\n Buscando m\u00e9todos para mejorar la eficiencia de futuras naves interestelares, los ingenieros han dado con una soluci\u00f3n eficaz: no acarrear combustible. Eso se puede hacer de diversas formas. Una opci\u00f3n consiste en desplegar una gigantesca y fin\u00edsima vela solar, capaz de captar los fotones<\/a> emitidos por el Sol. Los fotones<\/a> son part\u00edculas que carecen de masa en reposo pero pueden transportar momento lineal, o como se dec\u00eda antiguamente, \u00abcantidad de movimiento.\u00bb Cuando impactan contra una superficie, como la de una vela, pueden transmitir parte de su momento linean a \u00e9sta, actuando de forma similar al viento sobre una vela terrestre. Tambi\u00e9n puede usarse la luz de un l\u00e1ser<\/a> de alta potencia disparado desde el punto de origen del viaje.<\/p>\n <\/p>\n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Del Espacio “vac\u00edo” por el que surcaran los caminos siderales recoger\u00e1n su propio combustible<\/p>\n Una interesante alternativa, propuesta en los a\u00f1os sesenta por el f\u00edsico norteamericano Robert Bussard, se basa en el hecho de que el vac\u00edo del espacio interestelar no est\u00e1 realmente vac\u00edo. Bussard imagin\u00f3 un gigantesco colector formado por un campo magn\u00e9tico que recoger\u00eda los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno desperdigados por el espacio. Ese hidr\u00f3geno podr\u00eda ser usado como fuente de energ\u00eda (mediante fusi\u00f3n termonuclear) y como sustancia arrojadiza. La idea cuenta con un serio inconveniente: el hidr\u00f3geno que va siendo recogido se encuentra pr\u00e1cticamente en reposo, y al colisionar con la nave crear\u00eda en esta un efecto de frenado.<\/p>\n Pero las enormes distancias interestelares hace que incluso los m\u00e1s eficientes y veloces sistemas de propulsi\u00f3n se encuentren con limitaciones impuestas por las propias leyes de la naturaleza. La primera proviene de la Teor\u00eda de la Relatividad de Einstein<\/a>: nada puede viajar m\u00e1s r\u00e1pido que la luz en el vac\u00edo. Se trata de una velocidad tan alta que a escala humana parece infinita porque no suelen abundar los casos en que podamos notar el retardo. Las comunicaciones por radio y televisi\u00f3n en nuestro mundo son pr\u00e1cticamente instant\u00e1neas, y los medios de transporte m\u00e1s veloces a nuestra disposici\u00f3n viajan a apenas una fracci\u00f3n de la velocidad de la luz, cuyo valor suele representarse mediante la letra c<\/em>.<\/p>\n El efecto de c<\/em> finito comienza a manifestarse en los vuelos interplanetarios. Cuando los ingenieros de la NASA o la ESA controlan una sonda espacial han de asumir que pasar\u00e1n horas entre la transmisi\u00f3n de una orden y su recepci\u00f3n, lo que dificulta el control desde tierra. Cuando en julio de 2015 la sonda New Horizons<\/em> pas\u00f3 por Plut\u00f3n, la se\u00f1al de \u00abtodo en orden\u00bb que envi\u00f3 tard\u00f3 casi cuatro horas y media en llegar a la Tierra; para entonces la sonda hab\u00eda avanzado casi un cuarto de mill\u00f3n de kil\u00f3metros. A tales distancias no se puede establecer una comunicaci\u00f3n en tiempo real y por ese motivo la lista de instrucciones de la New Horizons<\/em> estaba programada de antemano.<\/p>\n La situaci\u00f3n empeora al salir del Sistema Solar. La estrella m\u00e1s cercana a nuestro sol, Pr\u00f3xima Centauri<\/em>, se hallan a unos 4,22 a\u00f1os-luz de nosotros. Incluso viajando a la velocidad de la luz tardar\u00edamos m\u00e1s de cuatro a\u00f1os en llegar a ella. Algunas de las estrellas de nuestros cielos se encuentran mucho m\u00e1s lejos. Polaris<\/em>, la estrella polar, que indica el Norte a los marineros de nuestros mares, se encuentra a 434 a\u00f1os-luz, lo que significa que la luz que nos llega ahora de ella abandon\u00f3 su superficie cuando el reinado de Felipe II estaba en su apogeo.<\/p>\n La segunda limitaci\u00f3n es de \u00edndole matem\u00e1tica. Acelerar un objeto hasta alcanzar una velocidad pr\u00f3xima a la de la luz requiere una gran cantidad de energ\u00eda. Para llevar una moneda de un euro desde el reposo a una velocidad de 0,9c necesitar\u00edamos todo el suministro energ\u00e9tico de una central nuclear durante diez d\u00edas; la factura rondar\u00eda los treinta millones de euros. Y aumentar la velocidad ser\u00e1 cada vez m\u00e1s dif\u00edcil. Un objeto necesita tanta energ\u00eda para pasar del reposo a una velocidad de 0,9c como para subir esa velocidad de 0,9c a 0,96c. Rozar la velocidad de la luz se hace prohibitivo. L\u00e1stima, porque viajar a alt\u00edsimas velocidades tiene un efecto positivo para los viajeros: el tiempo viaja m\u00e1s despacio para ellos. Un viaje a Pr\u00f3xima Centauri<\/em> a 0,99c tardar\u00eda unos cuatro a\u00f1os seg\u00fan el c\u00f3mputo de la Tierrra, pero para los viajeros solamente habr\u00edan transcurrido siete meses. Se trata del efecto de dilataci\u00f3n temporal descrito por la Relatividad de Einstein<\/a>.<\/p>\n El blog de Arturo Quirantes<\/strong><\/p>\n<\/a><\/div>\nEl profe de F\u00edsica<\/a><\/h1>\n
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