Nanonaves: inundar el cosmos de naves microscópicas

Las micronaves son la opción más barata para explorar el espacio

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Recreación artística de cientos de nanonaves lanzadas para explorar el universo. SH

Michio Kaku en su libro Física de lo Imposible apuesta por la nanotecnología para la exploración espacial lejana. Esta tecnología de lo extremadamente pequeño, permitirá crear micronaves minúsculas, microscópicas, que puedan ser impulsadas por iones que aceleren la nave hasta casi la velocidad de la luz con voltajes convencionales como el motor iónico de Franklin Chang-Díaz.

Se trata de una idea que impulsó muy seriamente Freeman Dyson hace un par de décadas.

Los proyectos espaciales de Freeman Dyson

El físico Freeman Dyson de la Universidad de Princeton (EEUU), ya retirado, ha sido un colaborador e impulsor habitual en el diseño de naves espaciales. En su libro El infinito en todas direcciones de 1988, explica los cuatro proyectos teóricos tecnológicos que considera más factibles para el futuro de los viajes espaciales y que aún conserva todo el optimismo, especialmente con los avances en nanotecnología.

  • Mininaves. "Deberíamos ser capaces de construir vehículos que hicieron el mismo trabajo (que la Voyager) pero que pesará un kilo en lugar de 1 tonelada".
  • Velas solares. Para desplazar una tonelada al espacio se requiere una vela solar de 1 km², lo cual de momento se presenta poco práctico. Sin embargo, esta propuesta complementa la de las mininaves. "Una nave de 1 kilogramo viajaría muy bien con una vela de 30 m², lo que ya es un tamaño razonable para ser experimentado".
  • Propulsión a mini láser. Una idea que Dyson atribuye a Arthur Kantrowitz. Se trata de un sistema de lanzamiento de cohetes que utilizaría como fuente de energía un rayo láser, de forma que la nave trepe por el rayo hacia el cielo. El láser calentaría agua que se utilizaría como propelente. El problema estriba en que se requeriría un láser de 1 000 MW que aún no es factible de construir. Dyson apunta que las mininaves sólo requieren de un miniláser y que su construcción sería económicamente posible.

    La mariposa espacial de Freeman Dyson

    • Mariposa espacial. Así denomina Dyson una tecnología basada en la misma biología que permite a una oruga convertirse en mariposa y que considera podría estar disponible para el 2010 (mucho optimismo destilaba entonces)… No sería una estructura de metal, vidrio y silicona, sino una criatura viva "alimentada en la Tierra –escribe Tyson– como una oruga, lanzada al espacio como una crisálida, montada en un rayo láser hasta quedar en órbita, y metamorfoseándose en el espacio como una mariposa. Una vez allí desarrollaría alas en forma de velas solares". Gozaría también de ojos telescópicos, antenas de comunicación, patas articulada para caminar por planetas y asteroides, sensores químicos para análisis y sensores magnéticos para orientarse.

    Millones de nanonaves

    Para Michio Kaku, el futuro también pasa por lo extremadamente pequeño: "si un micro robot fuera ionizado y colocado dentro de un campo eléctrico, podría ser impulsado sin esfuerzo hasta una velocidad cercana a la de la luz".

    Por sí mismas estas nanonaves podrían llegar a las estrellas. El ingeniero astronáutico Gerald Nordley ha propuesto que serían unos impulsores excelentes para los veleros solares: "si tuviéramos una constelación de cápsulas espaciales del tamaño de una cabeza de alfiler volando en formación y comunicándose entre ellas, podría empujarlas prácticamente con un flash".

    Tan pequeños son susceptibles de verse afectados por radiaciones electromagnéticas, por lo que se ha pensado que cualquier acción estelar implicaría el lanzamiento de millones de nanonaves con el objetivo de que algunas alcancen sus lejanos objetivos.

    Máquinas que se autorreproducen

    Cuando lleguen a su meta deberían ser máquinas autorreproductoras o autorreplicantes como las sondas imaginadas por Von Newman, nanofactorías que crearían nuevos nanorreplicantes para lanzarlos de nuevo a colonizar otras estrellas. Acostumbrados a que sea un buen argumento en los seriales de ciencia ficción, no debemos olvidar que la nanotecnología se encuentra en pleno desarrollo y que, sobre todo, el ejército estadounidense está invirtiendo en el desarrollo de "polvo inteligente", sensores del tamaño de partículas para que sea esparcido sobre el enemigo y controlar sus movimientos.

    En la actualidad, la microtecnología ha hecho posible que en todo el mundo se desarrollen microsatélites de investigación que reciben el nombre de CubeSat (minisatélites en forma de cubo). Pesan 1 kilo y su volumen abarca un litro. Su coste no superara los 10 000 dólares y son construidos con componentes comerciales. Estas especificaciones fueron establecidas en 1999 y a ellas se acogen decenas de ingenieros en todo el mundo que están desarrollando su propia tecnología espacial.

    Stephen Hawking apuesta por las nanonaves

    El 12 abril de 2016, coincidiendo con el 55 aniversario del vuelo de Yuri Gagarin, se hizo público el interés de científicos como Stephen Hawking y filántropos como Mark Zuckerberg (fundador de Facebook) por este tipo de tecnología. De hecho, se está buscando financiación para desarrollar un láser que propulse miles de nanonaves de un gramo al 20 por ciento de la velocidad de la luz y que podrían llegar a Alfa Centauri y explorar sus planetas, a 4 años luz, al cabo de 20 años de su lanzamiento.

    Otros famosos implicados en el proyecto denominado Breakthrough Starshot serán el inversor ruso Yuri Milner, Ann Druyan (la mujer de Carl Sagan), Mae Jemison, Avi Loeb y Pete Worden. Y, cómo no, Freeman Dyson, el padre de las mariposas espaciales.

    Este proyecto que busca financiación crearía una vela solar, plana como una oblea con poco más de unos cientos de átomos de espesor, pero que contenga los elementos habituales de una sonda espacial (cámaras, propulsores de fotones, fuente de alimentación, equipos de navegación y comunicación), pero a escala reducida y con solo un gramo de peso.

    Recordemos que con la nave espacial más rápida que opera en la actualidad, se necesitarían alrededor de 30 000 años para llegar a Alfa Centauri. Pero con este proyecto, en una generación podremos conocer los mundos de otros sistemas solares.

    Más información

    Si deseas más información sobre los modelos teóricos y prácticos de motores e ingenios capaces de viajar por el espacio a altas velocidades recomendamos las siguientes lecturas:

    Imagen: Recreación artística de cientos de nanonaves lanzadas para explorar el universo. Crédito: Archivo SH