Plan de $100 millones pretende enviar sondas a la estrella más cercana
Financiado por el empresario ruso Yuri Milner y con la bendición de Stephen Hawking, Breakthrough Starshot pretende enviar sondas a Alfa Centauri en una generación.
Por Lee Billings 

Alfa Centauri, la estrella más cercana al Sol, es el objetivo de un nuevo plan para enviar mini-naves espaciales impulsadas por láser para realizar sobrevuelos. Crédito: ESO / Digitized Sky Survey 2 Agradecimientos: Davide De Martin

Para Yuri Milner, el empresario de Internet y filántropo multimillonario ruso que financia los premios científicos y las búsquedas de inteligencia extraterrestre más grandes del mundo, el cielo no es el límite –y tampoco lo es el sistema solar–. Flanqueado por el físico Stephen Hawking y otros notorios partidarios en Nueva York, Milner anunció su inversión más ambiciosa hasta la fecha: $100 millones dirigidos a un programa de investigación para enviar sondas robóticas a estrellas cercanas al cabo de una generación.

"La historia humana está repleta de grandes saltos", dijo Milner en un comunicado divulgado poco antes del anuncio. "Hoy hace 55 años, Yuri Gagarin se convertía en el primer humano en el espacio. Hoy en día, nos estamos preparando para el próximo gran salto –a las estrellas–".

"Breakthrough Starshot", el programa que Milner respalda, tiene la intención de estrujar todos los componentes clave de una sonda robótica –cámaras, sensores, propulsores de maniobra y equipos de comunicación– en "nano-naves", artefactos minúsculos, de la escala de gramos. Estos serían lo suficientemente pequeños como para alcanzar enormes velocidades utilizando otras tecnologías que el programa tiene previsto ayudar a desarrollar, que incluyen un despliegue de láseres de escala kilométrica a nivel de suelo capaces de emitir simultáneamente pulsos láser de 100 gigavatios a través de la atmósfera durante unos minutos, y "velas solares" de un átomo de espesor y anchura de metros para surfear esos haces hacia otras estrellas. Cada inquieto fotón de luz daría un ligero impulso a la vela y su carga; en el vacío con microgravedad del espacio, el torrente de fotones que desataría un giga-láser rápidamente empujaría la nano-nave a velocidades relativistas.

“Sin nuevos métodos de propulsión simplemente no podemos llegar muy lejos”, dijo Hawking durante el anuncio. “La luz es la tecnología más pragmática disponible”.

Desplegadas por millares desde una nave nodriza puesta en órbita alrededor de la Tierra, cada nano-nave desplegaría una vela y usaría un pulso de láser para acelerarse hasta a un 20 por ciento de la velocidad de la luz –unos 60.000 kilómetros por segundo–. Usando un sofisticado sistema óptico adaptativo de espejos deformables para mantener cada pulso coherente y sostenido contra los efectos borrosos de la atmósfera, la matriz de láser podría quizás empujar una nano-nave en órbita por día. Cada pulso láser contendría tanta energía como la producida por un transbordador espacial propulsándose hacia órbita.

El despliegue de láseres se debería construir en un lugar seco y de gran altura en el hemisferio sur, tal vez en un pico en Chile, Sudáfrica o incluso Antártica, –en algún lugar desde donde se vean los blancos principales de Breakthrough Starshot: las estrellas gemelas de Alfa Centauri, que a 4,37 años luz de distancia conforman el sistema estelar vecino más cercano al nuestro. La NASA ya ha enviado cinco naves espaciales en trayectorias que las envían más allá de nuestro sistema solar, aunque incluso la más rápida requeriría más de 30.000 años para llegar a Alfa Centauri. Las nano-naves harían esa misma travesía interestelar en solo 20 años. Sin capacidad a bordo para desacelerar, brevemente reunirían datos sobre los planetas en el sistema Alfa Centauri y los enviarían de nuevo hacia la Tierra antes de sumergirse más profundamente en la oscuridad interestelar, fuera del alcance de las comunicaciones.

“Si esta misión llega a realizarse nos dirá tanto sobre nosotros como de Alpha Centauri”, dijo Milner en la conferencia de prensa.

Breakthrough Starshot es la última de las iniciativas Breakthrough de Milner, una colección multidisciplinar de proyectos que reúnen fondos privados para hacer frente a cuestiones existenciales sobre la vida en el universo. El año pasado, también con Hawking, anunció la iniciativa de 10 años y $100 millones "Breakthrough Listen" para buscar señales de civilizaciones extraterrestres en más de un millón de estrellas y un centenar de galaxias, así como una iniciativa acompañante de $1 millón "Message Breakthrough" para componer potenciales mensajes cósmicos que serían transmitidos a cualquier extraterrestre atento. Al igual que Breakthrough Starshot, que consiste en la suma global más importante jamás dedicada exclusivamente a la consecución de un vuelo interestelar, estas otras iniciativas ofrecieron cambios similares en las mareas financieras de sus respectivos campos –que por su naturaleza extremadamente especulativa habían languidecido por mucho tiempo en las zonas de influencia de los fondos federales de financiación de ciencia–.

Grandes planes, nave pequeña

La planificación seria del proyecto comenzó hace aproximadamente un año, cuando Milner consultó a expertos para considerar opciones para viajes interestelares prácticos. Uno de ellos fue Avi Loeb, astrofísico de la Universidad de Harvard y nuevo presidente del consejo asesor de Breakthrough Starshot, quien tiene reputación de realizar trabajo innovador en temas de investigación no convencionales.

Loeb y sus compañeros consultores señalaron que ya hemos acelerado de forma rutinaria partículas subatómicas a velocidades próximas a la luz en los modernos experimentos de física de partículas, y que cuanto más pequeña sea una nave espacial, más probable es que se le pueda hacer viajar a una velocidad extrema. "Quítele la funda, la interfaz, y la electrónica –incluyendo la cámara y los dispositivos de comunicaciones– a un iPhone, y pesa del orden de un gramo", dice Loeb. "Eso es casi todo lo necesario para una nano-nave, y prácticamente lo tenemos ahora mismo gracias a la miniaturización en curso en la electrónica".

Después de evaluar y descartar opciones de propulsión tan exóticas como cohetes alimentados por la aniquilación de antimateria o reacciones de fusión nuclear, los consultores redujeron sus consideraciones a velas solares impulsadas por láseres, un concepto que data de la década de 1960. Se centraron en el trabajo reciente de Philip Lubin, un físico de la Universidad de California, Santa Bárbara, que justo acababa de completar una "hoja de ruta" para desarrollar una minúscula nave interestelar impulsada por láseres como parte de un modesto estudio financiado por la NASA. Con ajustes menores, esa hoja de ruta ofreció una plantilla teórica para Breakthrough Starshot, y Lubin es ahora uno de los principales científicos del proyecto.

"Hay dos ejes en el problema del vuelo interestelar", dice Lubin. "Cosas como los cohetes de antimateria o de fusión están en el eje ‘real’. Las leyes conocidas de la física nos dicen que son soluciones realistas, incluso si no sabemos cómo realizarlos. Cosas como el desplazamiento por urdimbre y los agujeros de gusano están en el eje ‘imaginario’ –estas son lo que yo llamaría soluciones de ficción, porque nadie sabe cómo hacerlas”. El concepto de propulsión láser que Lubin detalla en su hoja de ruta aparece en una posición alta del eje ‘real’, dice, porque "es realista y realizable".

La hoja de ruta de Lubin presenta innumerables obstáculos que cualquier misión interestelar propulsada por láser tendría que superar, como vincular muchos láseres más pequeños a una matriz de escala kilométrica y la ingeniería de peso ligero, las delgadas velas como de telaraña, lo suficientemente fuertes como para soportar los pulsos de escala de gigavatios de la matriz, así como persuadir a los políticos para que permitan la construcción de un sistema láser que podría, en principio, ser utilizado como un arma. Las sondas también tendrán que transmitir observaciones a la Tierra usando láseres de a bordo con solo unos pocos vatios de potencia –un problema potencialmente solucionable usando la gigante matriz de láser terrestre como receptor–. Pero el mayor obstáculo de todos era simplemente una cuestión de costos: a un precio estimado actual de aproximadamente $10 por vatio de potencia del láser, la construcción y operación de la matriz de 100 gigavatios de Breakthrough Starshot hoy en día podría costar tanto como un $1 billón.

Pero aún tan escarpado como suena ahora, los precios de mercado de hace 10 años lo habrían hecho cientos de veces más caro. Impulsado por la demanda en los sistemas de telecomunicaciones de alta velocidad de consumidores, así como los proyectos relacionados con la defensa, el costo de las tecnologías críticas para una matriz de láser gigantesca están ahora disminuyendo aproximadamente a un factor de dos cada 18 meses, dice Lubin. Esas tasas exponenciales de cambio sugieren que en 10 años el costo por vatio de una matriz de láser gigante caería de $10 a 10 centavos de dólar. "Breakthrough Starshot realmente trata de la elección de tecnologías básicas que se puedan escalar masivamente, y mirar lo que impide o permite esa ampliación", dice Lubin. "Si las cosas se mantienen estáticas durante los próximos 30 años en términos de costo por vatio, tendremos un gran problema".

Sin embargo, según Loeb, otro obstáculo es un fenómeno más sutil y social: el "factor risa", o la tendencia de los conceptos poco convencionales de provocar risa. "Cualquier revolución en ciencia o tecnología tiene una fase inicial en la que las personas se ríen de ello", dice Loeb. "A veces la risa está inspirada en críticas válidas de un argumento, pero también puede ser debida a que algo parece muy diferente y extraño... Lo que es seguro es que el grueso de la comunidad científica que trabaja en investigación de la que se supone uno no debe reírse –investigación que tiene un factor de risa de cero, digamos–, continúa cometiendo grandes errores al reírse de las cosas equivocadas".

"Somos gente seria", continúa Loeb. "Vamos a determinar si este proyecto es factible o no, y si no es así, lo admitiremos y seguiremos adelante".

Sueños Centauri

Siguiendo la hoja de ruta de Lubin, la mayor parte de los $100 millones de Milner están destinados a financiar becas de investigación para desarrollar soluciones de unos 20 obstáculos técnicos principales identificados en el proyecto. Estas soluciones podrían entonces materializarse en un prototipo que tal vez podría ser construido con unos pocos cientos de millones de dólares más. Condicionado a que las tecnologías de fotónica y electrónica sigan su tendencia de caída de costos y de aumento del rendimiento, montar un sistema completamente funcional requeriría financiación a la misma escala que los actuales proyectos de ciencia de miles de millones de dólares del mundo, tales como el Gran Colisionador de Hadrones y el Telescopio espacial James Webb –financiación que Milner por sí solo no podría proporcionar–. Los gobiernos serían un patrocinador posible; colectivos de multimillonarios filántropos serían otro. Junto con Milner y Hawking, el tercer miembro del consejo de administración de Breakthrough Starshot es Mark Zuckerberg, el adinerado fundador y CEO de Facebook.

“Esto debe ser visto como un esfuerzo colectivo, porque esa es la única forma en que podrá realizarse”, dice Milner. “Si podemos lograrlo en nuestro tiempo de vida, como esperamos, eso es muy emocionante, pero si no, lo pasaremos a la siguiente generación –no como una idea, sino como una hoja de ruta desarrollada y tecnología–. No estamos a cientos de años de esto, solo docenas… Estos $100 millones están destinados a durar por los primeros años, para enfocarse en cada uno de los potenciales problemas que hemos encontrado, para ver cuán lejos podemos llegar y si nos encontramos con obstáculos en la vía”.

Además de la actual falta de hardware y financiación a gran escala, falta otra cosa clave en los planes de Breakthrough Starshot: no se dispone aún de objetivos planetarios confirmados en Alfa Centauri. En 2012 un equipo de astrónomos europeos anunció el descubrimiento de un planeta del tamaño de la Tierra en una órbita de tres días alrededor de una de las dos estrellas del sistema, pero una investigación posterior arrojó serias dudas acerca de esas afirmaciones. De acuerdo con el presidente de Breakthrough Initiatives, Pete Worden, el exdirector del Centro de Investigación Ames de la NASA y actual director de Breakthrough Starshot, la organización también está planeando una segunda y relacionada iniciativa para construir nuevos instrumentos basados ​​en tierra y tal vez incluso un pequeño telescopio espacial para buscar y estudiar los posibles planetas de Alfa Centauri. Tales instrumentos y telescopios también podrían orientarse hacia otras estrellas cercanas, posiblemente, revelando objetivos adicionales para viajes interestelares. En última instancia, millones de diminutas nano-naves podrían dispersarse montadas en fotones para explorar muchas más estrellas, transformando lo que hacemos y sabemos a escala galáctica.

Además de hacer del vuelo interestelar una realidad práctica, dice Worden, el proyecto Starshot también podría ser transformador para otras aplicaciones más mundanas. La matriz de láser final de Starshot podría resultar útil para detectar y caracterizar asteroides cercanos a la Tierra potencialmente peligrosos, y sus numerosos espejos deformables podrían ser reutilizados para hacer de la matriz un enorme telescopio para recolectar la luz de las estrellas en lugar de crear rayos láser. Los láseres también podrían dar energía a nano-naves en acercamientos rápidos a todos los planetas del sistema solar, enviando sondas a Marte en unas pocas horas o a Plutón en unos pocos días por unos cientos de miles de dólares por disparo.

"Una vez que lancemos estas cosas y entreguen imágenes en primer plano de un planeta alrededor de otra estrella, eso comenzará a definir la humanidad en su conjunto y el futuro de la humanidad", dice Worden. "Esto es algo que, si funciona, cambiará la forma en que pensamos sobre nosotros mismos como especie y como planeta".

La planificación para el Breakthrough Starshot ya está cambiando cómo los miembros de la organización Breakthrough Initiatives ven los otros proyectos relacionados, tales como Breakthrough Listen, el esfuerzo para sintonizar transmisiones deliberadas o involuntarias de civilizaciones cósmicas. Si podemos buscar planetas potencialmente habitables en otros sistemas estelares y usar láseres para enviar flotillas de naves espaciales miniatura para investigarlos, no hay ninguna razón para suponer que somos los únicos en la Vía Láctea haciéndolo. Las naves espaciales en sí mismas serían esencialmente invisibles: una sonda interestelar de un gramo golpeando el límite exterior de la atmósfera de la Tierra al 20 por ciento de la velocidad de la luz liberaría más o menos un kilotón de energía, indistinguible de las explosiones en el aire producidas por las rocas espaciales de un metro de escala que regularmente acribillan nuestro planeta aproximadamente una vez por año. Sin embargo, si fueran a transmitirse a uno de los observatorios terrestres con mayor capacidad de la Tierra, la luz de los láseres que impulsan dichas sondas posiblemente podría ser detectada. La mayor parte de los esfuerzos de Breakthrough Listen giran en torno a la búsqueda de signos de extraterrestres charlatanes que conversan a través de ondas de radio, pero el proyecto también financia búsquedas de cualquier destello de luz láser desde el espacio interestelar.

En declaraciones preparadas antes de la conferencia de prensa del martes, Stephen Hawking explicó su apoyo al proyecto como menos acerca de la ciencia y más sobre la supervivencia. "La Tierra es un lugar maravilloso, pero podría no durar para siempre", dice Hawking. "Tarde o temprano, tenemos que mirar a las estrellas. Breakthrough Starshot es un primer paso muy emocionante en ese viaje".

Loeb está de acuerdo. "En algún momento, tenemos que encontrar alternativas a la vida en la Tierra, y como con cualquier gran viaje, esto tiene que comenzar con un pequeño primer paso –uno no puede darse por vencido", dice. "Recuerda lo que dijo Oscar Wilde –‘Estamos todos en la alcantarilla, pero algunos estamos mirando a las estrellas’. Cuando miro las estrellas de noche, parecen las luces de un barco gigante que navega a través del espacio. Y cada vez me hago la misma pregunta: ¿hay otros pasajeros que viajan en esta nave gigante, cerca de esas luces? Si este proyecto llega a buen término, podríamos visitarlas y averiguarlo". 



Fuente: Scientific American