Cuatro motores para viajar al espacio: comparativa

Una de las grandes ventajas de la ciencia ficción es que al escribirla se pueden pasar por alto ciertos detalles que en el mundo real no serían posibles. Este es el caso de los viajes espaciales. El objeto que más lejos ha mandado el hombre es la sonda Voyager, que en la actualidad se encuentra saliendo del sistema solar, aunque para ello haya tardado 33 años. Entonces, ¿de qué manera podremos los humanos hacer largos viajes espaciales? Sin entrar en consideraciones de otro tipo, vamos a analizar cuatro tipos de sistema de propulsión con los que a día de hoy se trabaja para poder llevar a los hombres a los confines del universo.

La opción actual: motor cohete

No vamos aquí a entrar en los miles de matices y versiones que utilizan las diferentes agencias espaciales, así que explicaremos un poco por encima cómo funciona el motor cohete, la solución más extendida a día de hoy y por el momento la única viable.

El funcionamiento del motor cohete, en principio, es exactamente igual que cuando hinchamos un globo y sin atarlo lo soltamos. Los gases del interior del globo, al liberarse, ejercen presión en la goma, que lo impulsa. En un cohete, en lugar de aprovechar la elasticidad de la goma para meter los gases a presión, se usan elementos químicos que se llaman propelentes que lo que hacen es que, al reaccionar entre ellos, generan gases que se expanden de una forma increíble ejerciendo una presión abrumadora en el interior del cohete y lanzando despedido al proyectil.

Pero ¿cómo se hace para que el cohete no sea como un globo y no tenga dirección? Para eso existe la tobera. El lugar por donde se expulsan los gases es un cilindro, de esta forma logramos dirigir los gases hacia el exterior del cohete de una forma uniforme, y poder controlar la salida del objeto que queramos lanzar al espacio.

Ventajas

1. Es el motor más potente en relación a su peso.
2. Su reacción es instantánea.
3. Es el más sencillo de los motores a la hora de funcionar.

Desventajas

1. Es el motor que más combustible consume.
2. Produce mucho ruido puesto que los gases se propelen a una velocidad superior a la del sonido.
3. En los motores de propelente sólido, una vez comenzada la reacción, ésta no se puede detener.

La opción económica: velas solares

Esta sería la opción de los ecologistas siempre, claro está, que estos diseños estuviesen en el mercado en la actualidad. El funcionamiento es el equivalente a los barcos a vela, con la diferencia en lugar del viento tenemos los fotones o el plasma de una estrella.

La idea del sistema viene ya de los albores de la física cuántica, con la dualidad onda-corpúsculo, es decir, que un fotón, el portador de la luz, se puede comportar tanto como materia o energía. Aplicando esta teoría, los fotones que llegan de una estrella, como el sol, golpearían con una enorme vela creada con un polímero, que se replegaría como una persiana cuando la nave navegase en dirección hacia la estrella.

Pero, ¿cómo se podría navegar en dirección al sol? Los vehículos espaciales no salen de la atmósfera terrestre en línea recta, si no que lo hacen girando en torno al planeta mientras aceleran hasta alcanzar la velocidad de escape, es decir, cuando se vence la fuerza de gravedad de la Tierra para dirigirse a su destino. Mientras el vehículo rodea el cuerpo planetario en algún momento se pone de espaldas a la estrella, que es cuando se despliegan las velas solares.

Sin embargo la fuerza ejercida por los fotones es extremadamente pequeña, por eso se plantea la posibilidad usar láseres, que son haces de luz muy concentrados, o máseres, emisiones de microonda, que se podrían dirigir al objeto en cuestión desde la Tierra para aumentar la aceleración. El gran problema de este sistema es que la energía que se necesita para su uso es enorme.

Desde los años 60 ya existe el proyecto de las velas solares. Sin embargo desde la década de los 90 lo empezaron a aplicar tanto la NASA como la Agencia Espacial Rusa. A día de hoy la Agencia Espacial Europea, la india y la japonesa también se han sumado al carro de navegar por el espacio.

Si algún día se crean las naves espaciales de recreo está será, sin duda, la mejor opción.

A toda vela

1. Al no haber rozamiento en el espacio, por muy poca energía que se aplique siempre la velocidad siempre irá en aumento.
2. Se usan fuentes de energía gratis e inagotables.
3. No se necesita transportar ningún tipo de combustible adicional para su movimiento.

Calma chicha

1. Se necesita un método distinto de la vela solar como lanzamiento inicial del vehículo.
2. Las velas solares deben de ser del orden de kilómetros cuadrados para que pueda desplazar al vehículo.
3. Velocidades iniciales tremendamente bajas.

La opción polémica: el motor nuclear

Desde el inicio de la carrera espacial entre los Estados Unidos y la URSS, se vio la necesidad de crear fuentes de energía superiores a los combustibles fósiles para mandar satélites al espacio. E inmediatamente se pensó en la energía nuclear que ya había demostrado de sobra su capacidad de potencia.

En la actualidad la energía nuclear que se usa en el espacio es básicamente para alimentar los sistemas eléctricos de los satélites o estaciones orbitales, sin embargo son muchas las teorías que intentan dar salida a motores que impulsen a las naves espaciales.

El principal problema de las experiencias con este tipo de impulsor es que la potencia real alcanzada es sólo un 40% de la que podría alcanzar según los estudios teóricos. Esto hace que los combustibles químicos sean una solución todavía mejor.

Hace algunos años se creó el motor Orión, basado en la teoría de las bombas atómicas. Se sabe que existen tipos de materiales que sobreviven a una explosión nuclear manteniendo su integridad casi absoluta. Lo que postula este tipo de motor es explotarlas en una especie de motor cohete cerrado, para dar un impulso inicial enorme. Sin embargo, el motor Orión se dejó de proyectar debido al tratado de no proliferación de las armas nucleares que prohíbe expresamente llevarlas al espacio.

Reacción positiva

1. En teoría, se puede dar un impulso muy superior al de los combustibles químicos.
2. Se estima que el peso de combustible podría ser la mitad que en la actualidad.

¿Nuclear? No gracias

1. Los residuos nucleares causarían enormes daños a la tripulación.
2. Un accidente espacial con grandes cantidades de energía atómica tendría consecuencias hecatómbicas.
3. Una vez iniciada la secuencia no se puede detener.

La opción de futuro: el motor de antimateria

Para saber cómo funciona un motor de antimateria hay que explicar los fundamentos de este concepto. La antimateria es exactamente igual a la materia, pero con carga opuesta. De este modo la antipartícula del electrón (negativo) es el positrón (positivo) y la del protón (positivo) es el antiprotón (negativo). La materia al colisionar con la antimateria se aniquila, dando lugar ondas de alta energía, como son los rayos gamma.

El problema es que la antimateria existe de forma natural en ínfimas proporciones y en lugares muy alejados de la superficie terrestre, por eso se crea en laboratorios haciendo el experimento inverso: al hacer chocar dos rayos gamma se crea una partícula y su antipartícula.

El gran problema del problema de la antimateria es que es el material más caro del mundo, en torno a 5 billones de euros el gramo. Además, para que no colisione con materia debe almacenarse en campos electromagnéticos, lo que aumenta el coste de una forma increíble. Y los expertos sólo son capaces de almacenar el 1% de la antimateria que crean.

Al problema económico hay que sumarle que la reacción materia-antimateria no se puede controlar, lo que pondría a la tripulación en alto peligro de radiación. Eso sí, es una reacción 100 veces superior a la de fusión nuclear y entre 10 y 20 miligramos de antimateria bastarían para llevar una nave a Marte en 45 días. Para pensarlo ¿no?

Positrones

1. Es la reacción más energética conocida por el hombre.
2. El peso de combustible sería prácticamente nulo.
3. Si se aplica podría ser el vehículo sublumínico más rápido.

Antiprotones

1. Es el material más caro de la tierra.
2. No se puede, en la actualidad, controlar la reacción.
3. Los sistemas de almacenamiento son complejos y requieren de una gran cantidad de energía.