¿Estamos más cerca de lo que creemos de realizar el primer viaje interestelar?

Hace un par de años aparecieron en revistas científicas artículos que trataban del motor de curvatura, una posibilidad teórica basada en un principio postulado por Miguel Alcubierre en 1994, y que Harold White del JSC cree que es viable técnicamente, sin requerir cantidades ingentes de energía. Este motor de curvatura podría permitir viajes a velocidades equivalentes a 10 veces la de la luz. Este impulso WARP realmente lo que consigue es curvar el espacio enfrente de la nave para que sin llegar nunca a a sobrepasar la velocidad de la luz (algo imposible según la relatividad especial) el resultado sea equivalente a superarlo varias veces.

Recientemente ha saltado a la prensa el otro elemento, que junto al motor de curvatura haría posible el sueño del primer viaje interestelar. Un sistema de propulsión a partir de energía eléctrica. Los propulsores basados en propelentes no son la mejor manera de acometer este desafío. La cantidad de combustible necesario para impulsar la nave, detenerla una vez que llega al objetivo, y repetir el proceso para la vuelta, obligarían a que la nave tuviese unas dimensiones enormes.

El dispositivo en cuestión fue probado por científicos de NASA a finales del mes pasado y los resultados presentados el 30 de julio en la 50 Conferencia sobre Propulsión de Cleveland. Los científicos del Johnson Space Centre produjeron un documento como resultado de las pruebas realizadas, titulado “Producción de impulso anómalo medido sobre un péndulo de torsión procedente de un dispositivo experimental de radiofrecuencia”. En el documento, firmado por 5 técnicos de NASA, se afirma que el dispositivo funciona y produce impulso, aunque no entran a explicar su funcionamiento, porque realmente no lo saben.

La verdad es que al leerlo da la impresión de que algún elemento se ha pasado por alto, ya que un propulsor así desafiaría la ley de conservación del momento lineal, que dice que un sistema aislado tiende a conservar su cantidad de movimiento. En el espacio, una nave espacial puede considerarse un sistema aislado (sin interacción con otros elementos externos). La única manera de propulsarse es por la tercera ley de Newton. Si queremos ir a la derecha tenemos que impulsar parte de la masa que llevamos encima hacia la izquierda. Compensamos que los gases lanzados en dirección contraria tienen poca masa, con que los lanzamos a mucha velocidad, transmitiendo la misma cantidad de movimiento al cohete, pero en la dirección contraria.

Pero si no nos desprendemos de nada de masa de la nave, no se puede producir propulsión.

Cometer errores es algo normal en ciencia. Ha ocurrido muchas veces, como cuando Pons y Fleischmann anunciaron en 1989 que habían conseguido la fusión fría, o más recientemente cuando en el CERN anunciaron que habían detectado neutrinos moverse a velocidades superiores a la de la luz.

Pero a diferencia de esos casos, este dispositivo ha sido probado ya por varios equipos independientes. ¿Estamos ante un nuevo descubrimiento de la ciencia que nos permitirá dar un salto realmente significativo en los sistemas de propulsión? Si esto es así, este sistema no solo podría utilizarse en los viajes espaciales, sino también en los automóviles y otros vehículos terrestres. Pero ¿en qué consisten realmente?

El dispositivo probado por los científicos de NASA ha sido inventado por el inglés Guido Fetta, que lo ha llamado Cannae Drive, en referenciaa la batalla de Cannas en la que Aníbal derrotó finalmente a las fuerzas romanas.

Presuntamente transforma energía eléctrica en cinética basándose en un fenómeno físico conocido desde hace mucho tiempo:  la presión de radiación. Esta presión es la ejercida sobre una superficie por una onda electromagnética. Toda señal de radiofrecuencia tiene también un momento lineal que es transmitido a la superficie sobre la que incide, y rebota.

Esta presión es muy tenue, y no se percibe en los procesos cotidianos, pero de no haberla tenido en cuenta, las naves Viking habrían perdido la órbita de Marte por 15.000 km.

El dispositivo produce microondas por medio de un magnetrón, que son enviadas a una cavidad de resonancia. Esta cavidad es asimétrica de tal manera que la presión ejercida en un lado es menor que la presión ejercida en el otro, debido a que en una de las caras el coeficiente de reflexión es reducido.

Suena raro ¿verdad? Pues aparentemente los científicos de NASA lo han corroborado. El péndulo de torsión utilizado tiene una sensibilidad que permite detectar 10 microN, y la medida obtenida fueron 40 microN a partir de una potencia de 40 W.

Hay otro dispositivo muy parecido que se llama EMDrive, propuesto por otro científico británico, Roger Shawyer, en el 2000. Su fundamento es muy similar, aunque la cavidad de resonancia tiene otro aspecto.

En el EMDrive, la resultante neta positiva se consigue variando la velocidad con la que impacta la señal en una y otra cara de la cavidad de resonancia. El año pasado un equipo de científicos chinos comprobaron el funcionamiento del EMDrive, constatando que el dispositivo producía un empuje de 720 nN, suficiente para hacer maniobrar un satélite. La ventaja de este dispositivo es que puede funcionar con energía obtenida de los paneles solares, por lo tanto, ilimitada.

Según Shawyer su dispositivo no tiene nada de mágico. Conserva el momento lineal y no vulnera las leyes de la termodinámica. La física actual dice que la componente neta de todas las fuerzas tiene que ser nula, pero para su constructor debe aplicarse a su modelo las leyes de la teoría especial de la relatividad. Según él, la caja de resonancia y las microondas se encuentran  en diferentes marcos de referencia y por tanto el sistema no es un sistema aislado.

El pasado enero la NASA probó el EMDrive con resultado positivo también, obteniendo en este caso 90 microN a partir de una potencia de 17 W. Claramente más eficiente que el Cannae Drive, y mucho menor que el resultado obtenido por el equipo chino.

Las pruebas realizadas a ambos dispositivos parecen indicar que las mediciones realizadas no se deben a errores de observación y que realmente pueden convertirse en un sistema de propulsión factible en un futuro cercano.

En una futura misión a Marte, un generador nuclear de 2 MW podría generar 800 N de empuje. De esta forma, la misión entera podría durar solo 8 meses, incluyendo una estancia en el planeta de 70 días. Con sistemas de propulsión tradicional se tardarían 6 meses solo en llegar y requeriría poner en órbita varios cientos de toneladas. Los astronautas tendrían que permanecer en Marte 18 meses hasta que los planetas tuviesen una disposición que hiciese factible el retorno a la Tierra.

Creo que sin dejar a un lado el escepticismo, es tiempo para soñar e imaginar las cosas que se nos están poniendo al alcance de la mano a la humanidad gracias a estos avances tecnológicos. Las estrellas, hoy están un poco más cerca.

Editado 21/8/2014
En el siguiente artículo se analizan rigurosamente tanto el EmDrive como el CanaeDrive. Si como yo teníais alguna esperanza de que el test de NASA sustentase la viabilidad de este tipo de propulsión , os vais a desilusionar.
http://mitosytimos.blogspot.com.es/2014/08/la-nasa-planea-ir-al-espacio-en.html?m=1

Referencias:

http://emdrive.com/faq.html

http://emdrive.com/principle.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_cavity

http://www.wired.co.uk/news/archive/2014-07/31/nasa-validates-impossible-space-drive

http://www.wired.co.uk/news/archive/2014-08/07/10-qs-about-nasa-impossible-drive

http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20140006052

http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_pressure

http://nextbigfuture.com/2014/08/full-nasa-cannae-drive-and-emdrive-test.html

http://en.wikipedia.org/wiki/EmDrive