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A Philip Lubin no le asusta un poco de complejidad

Tecnología y Sociedad

Starshot, el proyecto que aspira a llevarnos a Alpha Centauri en 2061

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La iniciativa intenta construir el láser más poderoso del mundo y dirigirlo para enviar una sonda a nuestra estrella más cercana en solo 20 años en lo que se convertiría en el primer lanzamiento interestelar de la humanidad. Lo logren o no, sus avances podrían revolucionar el mundo

  • por Kate Greene | traducido por Ana Milutinovic
  • 15 Julio, 2019

Las conferencias sobre naves interestelares atraen a una multitud llena de esperanza: investigadores, inventores y aficionados entusiasmados con la idea de construir naves espaciales capaces de volar entre distintos sistemas estelares. La ilusión que se respira en estos encuentros hace pensar que todo es posible, pero también todo lo contrario. Muchos de los proyectos que se proponen resultan demasiado confusos y casi siempre presentan numerosos vacíos tecnológicos.

En 2015, el cosmólogo de la Universidad de California en Santa Bárbara (UC, EE. UU.) Philip Lubin subió al escenario del Simposio de la Nave de 100 años. En él, describió su plan para construir un láser tan poderoso que podría acelerar pequeñas naves espaciales hasta el 20 % de la velocidad de la luz, lo que les permitiría llegar a Alpha Centauri en solo 20 años. Su idea podría convertirnos en exploradores interestelares dentro de una sola generación. Era algo impresionante.

Como Lubin es un excelente orador público, las tecnologías subyacentes ya existían y la solución científica era sólida, fue asaltado después de la charla. Allí conoció al antiguo director de investigaciones del Centro de Investigación Ames de la NASA, Pete Worden. Poco antes de eso, Worden se había convertido en el director de Iniciativas Breakthrough, un programa sin ánimo de lucro financiado por el multimillonario ruso de la tecnología Yuri Milner. Seis meses después de su encuentro, el proyecto de Lubin recibió casi 90 millones de euros de los fondos de Breakthrough y consiguió el apoyo de Stephen Hawking, quien consideró que su idea era "el próximo gran salto hacia el cosmos".

El proyecto Starshot es sencillo, al menos en teoría. Primero, hay que construir un enorme conjunto de láseres moderadamente potentes. Luego, se unen en un proceso conocido como "bloqueo de fase", para crear un solo haz de luz con hasta 100 gigavatios de potencia. En cuanto ese rayo se dirija hacia unas velas de luz altamente reflectantes unidas a naves espaciales con un peso inferior a un gramo, ya estarán en órbita. Si el rayo se enciende durante unos minutos, la presión del fotón dispara a la nave espacial a velocidades relativistas.

En el laboratorio de Lubin, UC Santa Barbara, el grupo de experimentalcosmology estudia el universo temprano. La combinación de la investigación de Lubin en energía dirigida con otras pasiones como la propulsión ha ayudado a que Starshot se desarrolle.

Foto: En el laboratorio de Lubin, el grupo de cosmología experimental estudia el universo temprano. La combinación de la investigación sobre la energía dirigida de Lubin con otras, como la propulsión, ha ayudado al desarrollo del proyecto Starshot. Créditos: Ms Tech / Fotos originales: Michelle Groskopf

Esta tecnología no solo serviría para enviar sensores a otro sistema estelar; también podría enviar naves más grandes a los planetas y lunas que hay cerca de la Tierra. Imagine enviar un paquete a Marte en cuestión de días, o una misión tripulada a Marte en un mes. Starshot logra que el sistema solar sea más pequeño, y la galaxia también.

Es fantástico. Pero también sigue siendo un sueño. O un reclamo de ventas. O un gran proyecto a largo plazo que tal vez no sea capaz de mantener sus apoyos hasta que se construyan las tecnologías inexistentes que requiere.

Lubin es como un joven metido en un cuerpo de 66 años. Camina deprisa con pelo grueso y barba tupida de color oscuro. Cuando me reuní con él en abril, me dijo que había sido un niño serio que se preocupaba por las realidades del mundo. Buscó consuelo en las matemáticas y las ciencias porque le parecían maravillosas. El científico recordaba: "Me encantaba la escuela. Solía ​​estudiar todo el tiempo. Era como un retiro para mí: ir en bicicleta a la biblioteca y devorar libros".

Aun así, no esperaba seguir un camino universitario, no le parecía posible. Su familia valoraba la educación, pero su padre lituano, que trabajaba como cartero, nunca se graduó de la escuela secundaria. Su madre nacida en Rusia era secretaria. Lubin continúa: "Crecí con la convicción de que la universidad era para otras personas". Sin embargo, después de recibir ánimos por parte de un consejero escolar, decidió empezar a ir a una universidad pública; allí los profesores le empujaron a trasladarse a la UC en Berkeley (EE. UU.), donde, de nuevo, sus profesores insistieron en que aplicara para el programa de doctorado. Al final llegó a la Universidad de Harvard (EE. UU.). El científico añade: "Si miro hacia atrás, era un bobo".

Hoy Lubin es cosmólogo. Durante gran parte de su carrera, construyó equipos para medir la radiación de fondo de microondas, pero sus intereses científicos y técnicos son variados. La idea de Starshot se le ocurrió en una conferencia sobre tecnologías de defensa que valoraba el uso de láseres para defender la Tierra contra los asteroides y cometas.

Pero sus obsesiones científicas no acababan ahí, también le interesaba mucho la propulsión. La mayoría de los cohetes actuales funcionan con combustible líquido, desde que Alemania inventó el V2 durante la Segunda Guerra Mundial. En comparación, los últimos 75 años en computación han aumentado billones de veces en velocidad. "¿No sería genial si la propulsión pudiera avanzar al mismo ritmo? El SLS [el cohete súper pesado de la NASA, que ya ha costado más de 10.000 millones de euros y aún no está terminado] podría costar menos de un céntimo", cuenta.

Los laboratorios de Lubin cuentan con un almacén abarrotado típico de las instalaciones de física experimental. En él hay bobinas gigantes de fibra óptica, estantes con osciloscopios, cajas de herramientas, tableros de circuitos. Un armario para disolventes, otro para aperitivos.

Mientras paseamos por los laboratorios, reconoce que el proyecto Starshot todavía se enfrenta a muchos desafíos. Por ejemplo, todavía no existe un láser lo suficientemente poderoso para hacer este tipo de acciones. Tampoco hay velas ligeras que puedan recibir un rayo de este tipo sin ser destruidas. Ni naves espaciales que pesen menos de un gramo, y las cuestiones sobre el suministro del láser y la ubicación del láser permanecen sin respuesta. Y luego están las implicaciones éticas y geopolíticas de construir una fuente de energía dirigida tan poderosa. Al fin y al cabo, también podría ser un arma.

En la pizarra, el investigador postdoctoral Peter Krogan comienza a explicarme las soluciones a estos problemas. El primero: construir el conjunto de láseres.

El desafío reside en descubrir cómo fijar la frecuencia de miles de millones de láseres, cada uno de 10 centímetros de diámetro, y estabilizarlos para que puedan unirse en un único gran rayo. El bloqueo de más rayos combinados permite aumentar la potencia del láser hasta los niveles propuestos. El plan de trabajo actual del equipo es para un conjunto de láseres ubicado en el suelo, lo que lo hace más barato que si se colocara en órbita, pero añade otras complicaciones, como la superación de la interferencia atmosférica. Este conjunto de láseres terrestres requiere una baliza conectada a la nave espacial que envíe una señal de vuelta a través de la atmósfera, lo que permitiría que los láseres del suelo se fijen en su objetivo. Para unir los láseres, Krogan trabaja en el "bloqueo de fase nido", donde un conjunto más pequeño de láseres se sincroniza antes de sembrar la siguiente capa en la matriz, y así sucesivamente. Si este enfoque funciona para dos capas de láseres (que es el primer objetivo de esta investigación), entonces sería posible hacerlo para las cinco capas, las cuales, según las simulaciones, son la mejor opción para crear un haz de 100 gigawatios.

El segundo gran reto es la vela solar. Aunque este concepto existe desde hace décadas, no se implementó con éxito hasta 2010, cuando la nave espacial japonesa Ikaros probó una vela de 14 metros cuadrados durante un viaje alrededor del Sol. Pero una vela capaz de soportar la suave presión de los fotones solares es muy diferente de la otra capaz de soportar el láser más poderoso jamás construido.

Para aguantarlo, la vela Starshot debe ser extremadamente resistente, aunque también muy ligera. La clave, explica Krogan, es dejar que parte de esa potencia se filtre: el material de la vela debe ser transparente y reflectante a la vez. El vidrio es uno de los candidatos más prometedores, aunque sus propiedades deberían ajustarse para lograr el equilibrio perfecto entre reflectancia y transparencia. El material ideal aún no se ha inventado, pero hay algunos avances prometedores, asegura Krogan.

Prashant Srinivasan se encuentra entre los que trabajan en la nave espacial de escala de obleas propulsada por láser que el grupo espera que alcance a Alpha Centauri en una generación.

Foto: El investigador Prashant Srinivasan trabaja en naves espaciales del tamaño de una oblea propulsadas por láser. Su grupo espera que alcancen a Alpha Centauri en una generación. Créditos: Michelle Groskopf

El tercer gran desafío consiste en construir la pequeña nave espacial. Los objetos más pequeños que orbitan alrededor de la Tierra en este momento son los Cubesats, unos satélites que miden 10 centímetros a cada lado y pesan alrededor de un kilogramo. El equipo de Lubin quiere reducir el tamaño al de un microchip, lo que ellos llaman "escala de oblea". Ya han miniaturizado prototipos hasta el tamaño de una caja de cerillas e incluso de una cuarta parte. Pero sus mejores modelos de trabajo pesan actualmente alrededor de 100 gramos, es decir que son aún 100 veces demasiado pesados ​​para la misión Alpha Centauri. Los retos por delante incluyen la integración de la electrónica y la fotónica para que resista a la radiación en el espacio profundo, la reducción de la fuente de alimentación, el desarrollo de un propulsor ultra pequeño a bordo... y la lista continúa.

Pero, aunque los desafíos técnicos son reales, la principal diferencia entre Starshot y muchos otros proyectos interestelares es que no requiere nueva física, ni siquiera tecnologías fundamentalmente nuevas. Cuando Lubin estaba desarrollando la idea, envió los detalles a sus colegas para que le dieran su opinión. Eran "personas que lo harían pedazos", dice, y añade: "Se trataba de gente muy directa sin piedad y que estarían cómodos diciendo: '¡Idiota!' Les dije: 'Por favor, destruyan esto, porque estoy cansado de trabajar en ello'. Al final, todos con los que hablé me respondieron: 'Bueno, debería funcionar'".

Cuando los expertos técnicos de la Inicativa Breakthrough examinaron el concepto, concluyeron que el proyecto era sólido. Worden estaba emocionado, y recuerda "Todos estábamos convencidos de que esta era la primera tecnología interestelar realmente plausible que podríamos hacer en nuestra vida de forma asequible".

De hecho, aunque el equipo no logre resolver todos los problemas, vale la pena trabajar en algunos de ellos, opina. Por ejemplo, desarrollar una nave espacial totalmente fiable que pese menos de un gramo sería una gran revolución. Hasta hace poco, había mucha gente que no creía en los Cubesats; ahora hay constelaciones de ellos. Los chipsats, continúa, madurarán pronto y revolucionarán la ciencia y las comunicaciones. Los conjuntos de láseres eficientes y de bajo coste podrían ser útiles para eliminar la basura espacial, por ejemplo. Y los avances en las velas ligeras permitirían a las naves espaciales a microescala alcanzar otros planetas dentro de nuestro propio sistema solar en meses, no años . Worden subraya: "Eso va a cambiar nuestra comprensión de los objetos en nuestro sistema solar y la búsqueda de vida. Comercialmente será muy valioso a la hora de buscar recursos espaciales".

Sin embargo, hay un problema que la tecnología no puede resolver: la geopolítica. Los láseres ayudarían a impulsar las velas solares, afirma la profesora de asuntos de seguridad nacional en la Universidad de Guerra Naval de EE. UU., Joan Johnson-Freese, quien también forma parte de la junta directiva de Breakthrough. "Pero si se empieza a hablar de disparar con láseres, la gente se pone muy nerviosa".

Sugiere que harían falta acuerdos internacionales para garantizar el uso más amplio y beneficioso de un láser tan poderoso. Y el potencial militar en el espacio no es nada nuevo: actualmente todo lo que China hace en el espacio se considera de doble uso. "Lo mismo ocurre con Estados Unidos. China interpretaría cualquier cosa como una amenaza", destaca ella.

Una forma de avanzar podría basarse en democratizar la exploración. Históricamente, EE. UU. y otras superpotencias han dominado el espacio, pero el proyecto Starshot podría abrirlo a los países que no tienen acceso a él. Cualquier país que lance una flota de chipsats podría acceder a comunicación, exploración y reconocimiento comercial que antes eran inasequibles. Es un proyecto especial que tiene grandes implicaciones tecnológicas, científicas, comerciales y geopolíticas.

Lubin detalla: "Requiere un pensamiento cuidadoso, y también transparencia, y posiblemente colaboración internacional y conversaciones a largo plazo. Afortunadamente, tenemos algo de tiempo, porque no vamos a empezar a implementar dentro de poco".

Entonces, ¿cuándo se hará realidad el proyecto Starshot? Uno de los objetivos es hacer llegar las sondas a Alpha Centauri para 2061, en el centenario del vuelo orbital pionero de Yuri Gagarin. Queda un largo camino por recorrer, casi con toda seguridad más allá de la vida de Lubin. Él destaca que el proyecto solo tendrá posibilidades si la gente se da cuenta de que se "basa en un hito", en un viaje por carretera con muchas paradas en el camino.

Pero ese largo horizonte significa que hará falta dinero. Las contribuciones de la NASA se han terminado este año. Un filántropo anónimo ha cedido otra partida económica. Y hasta ahora, la financiación de la Iniciativa Breakthrough aún no ha llegado. Worden afirma: "Somos una organización nueva y todavía estamos en la fase de inicio". Promete que el dinero llegará cuando se hayan completado las negociaciones entre universidades, contratistas y reguladores.

Es un rompecabezas, pero a Lubin no le asusta un poco de complejidad. De eso exactamente trata todo este esfuerzo. El científico concluye: "Esto no es solo una tecnología de un solo uso. Las obleas no son las únicas que van hacia las estrellas. Se trata de enviar Cubesats hacia Europa, o humanos a Marte de forma rápida, o de tener la capacidad de mantener una nave espacial en órbita durante más tiempo a baja altura, o de proteger al planeta de amenazas externas como los asteroides. Si no se entiende todo el alcance de esta tecnología, entonces tampoco se entiende la belleza de la transformación que crearía".

 

 

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