Cómo un láser gigante podría llevarnos a Marte en tiempo récord

Imagínese, disparar un rayo láser masivo desde la superficie de la Tierra para hacer estallar una nave espacial a una velocidad vertiginosa y enviarla a la superficie de Marte en poco más de un mes. Parece material de ciencia ficción. Pero algunos investigadores creen que puede ser el futuro de los viajes espaciales.

a Artículo científico publicado recientemente Muestra cómo se puede usar una matriz láser gigante para impulsar una nave espacial a Marte en solo 45 días.

«Utiliza una técnica llamada energía dirigida», explicó Andrew Higgins, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad McGill en Montreal, quien trabajó en el estudio. «Dejamos la fuente de energía en la Tierra y enviamos la energía a la nave espacial».

El documento describe el uso de una matriz láser de 10 metros de ancho (muchos láseres pequeños combinados para crear un láser gigante) con una potencia de 100 megavatios para enviar un rover que pesa casi tanto como un rover en Marte al Planeta Rojo. Para dar una idea de cuán poderoso es el láser, Higgins dijo que brilla miles de veces más potente que la luz del sol. Es un conjunto de láser muy potente y, básicamente, nadie ha oído hablar de él.

«Cuando el láser llega a la nave espacial, usa su poder para calentar un propulsor en la nave espacial como una caldera de vapor gigante», dijo Higgins. “Al igual que si calentaras agua en una caldera de vapor y el vapor se apagara, saldrías corriendo”.

El proyecto surgió del interés de Higgins en Breakthrough Starshot. Starshot es parte de hackear iniciativas Fue cofundado por Stephen Hawking y Mark Zuckerberg. La idea es enviar una vela solar de un gramo con cámaras ultraligeras al sistema estelar más cercano, Alpha Centauri, para tomar una fotografía de un planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable de la estrella. Un conjunto de láser de varios kilómetros de ancho impulsará la vela a altas velocidades, llevándola a más de 4 años luz en el sistema en solo 20-30 años.

“El concepto interestelar está enviando una sonda muy pequeña para tomar una fotografía”, explicó Emmanuel Doublay, estudiante de maestría en ingeniería aeroespacial en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos y primer autor del artículo de investigación. Trabajó en investigación como estudiante universitario en Higgins en McGill.

Dobelli se sintió atraído por el concepto de propulsión térmica láser a Marte con fines útiles. Con el concepto descrito en su artículo, el láser podría enviar cargas útiles, instrumentos útiles y tripulación de astronautas alrededor del sistema solar. «Simplemente se sintió un poco más emocionante, un poco más emocionante para mí», dijo.

Higgins explicó que el verdadero factor impulsor detrás del trabajo para llegar a Marte tan rápido es la preocupación por la seguridad de los astronautas. La Tierra está rodeada por un sistema de campos magnéticos, llamado magnetosfera, que bloquea eficazmente la radiación solar y cósmica. La Estación Espacial Internacional se encuentra dentro de la magnetosfera y los vuelos de los astronautas del Apolo a la Luna solo los envían fuera de su campo de protección durante días.

«Una vez que estás fuera de la magnetosfera, siempre estás expuesto a los rayos cósmicos», explicó Higgins. «Esta es una preocupación seria para los astronautas».

Reducir una misión que toma hasta 10 meses a 45 días reduciría significativamente la exposición de los astronautas a la radiación. Philip Lubin, profesor del Departamento de Física de la Universidad de California en Santa Bárbara, está de acuerdo en que reducir los riesgos para los humanos en un viaje a Marte es un gran beneficio del negocio.

Higgins trabajó con Lubin durante su año sabático en UC Santa Barbara en 2018. Lubin trabajó en el concepto detrás de los conjuntos de láser que serían necesarios para habilitar Breakthrough Starshot. Según Lubin, la pregunta detrás de su propio trabajo y el de Higgins es: «¿Cómo hacemos un mejor trabajo de química para llevar las cosas más rápido a lugares del sistema solar?»

Dijo que los motores no están hechos para funcionar más rápido de lo que realmente son. Los investigadores ahora están buscando otras formas de viajar rápidamente por el espacio, incluida la fusión nuclear.

‘Trabaja eso [Higgins] Es único y creo que es muy prometedor», dijo Lubin.

Sin embargo, dijo, el siguiente paso es probar el concepto en el laboratorio. Todavía hay desafíos que superar para hacer realidad el concepto. Por ejemplo, también se podría necesitar una matriz de láser en Marte para reducir la velocidad de una nave espacial para que pueda aterrizar en el Planeta Rojo.

«No decimos ‘Oh, eso es tan fácil'», dijo Dobelli. «Todavía hay mucho trabajo por hacer, y ciertamente todavía es un desafío técnico hacer que eso suceda».