Los fascinantes planetas de la estrella de Kapteyn

El anuncio en 2014 de un planeta posiblemente detectado en la zona habitable de la estrella de Kapteyn produjo una profunda conmoción. Impresionó tanto, que el escritor de ciencia ficción Alastair Reynolds escribió un relato corto describiendo la llegada de una sonda a esta estrella. “Desolada Kapteyn (Sad Kapteyn)”:

“Bueno, a trabajar: ¡no sé cómo contaros lo que he encontrado aquí fuera en el entorno de la estrella de Kapteyn! Es verdaderamente un sitio extraordinario, un sistema solar que no se parece a ninguno de los que ya he visitado. ¡Ojalá pudierais estar aquí conmigo, viéndolo con mis ojos!”

(Fuente: Traducción de Cristina Rodríguez López (IAA-CSIC)

http://www.iaa.es/es/content/mundos-antiguos-en-torno-una-estrella-foránea)

Kapteyn b, si existe, es algo más grande que la Tierra (Fuente: Wikipedia)

Había sobrados motivos para tal expectación. Uno de ellos era la cercanía de esta pequeña estrella a la Tierra. Estaba a menos de 13 años luz y aunque no se había demostrado que era habitable, el supuesto planeta (Kapteyn b) parecía estar en la zona en la que un planeta terrestre con la presión atmosférica y el albedo de la Tierra podía tener mares de agua en la superficie.

Otro de los motivos era aún más impactante. Aquella estrella de Kapteyn, a diferencia del resto de estrellas cercanas a la Tierra, no se había formado en el disco de la Vía Láctea. Esta estrella está pasando cerca de nosotros a gran velocidad y ¡venía de otra galaxia!, ¡era originaria de alguna galaxia que en el pasado se había fusionado con la Vía Láctea! Los restos de la pequeña galaxia devorada están por toda la Vía Láctea; su núcleo por ejemplo se considera que es el cúmulo globular Omega Centauri.

Una representación artística de Kapteyn b y el actual cúmulo globular Omega Centauri, que probablemente es el núcleo de la galaxia en la que el planeta nació (Fuente: PHL. Universidad de Puerto Rico)

Pero había más. La estrella era una enana roja que mostraba una abrumadora pobreza en elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Esa escasez era propia de una estrella enormemente antigua. Las estimaciones eran de ¡más de 11.000 millones de años! Aquellos planetas podían haberse formado cuando el Universo contaba solo con algo más de 2.000 millones de años...

“He rebuscado en mis ficheros y ya entiendo por qué me enviasteis a la estrella de Kapteyn. Contrariamente a los otros sistemas que he visitado, este sol y su pequeña familia de mundos no son parte de la familia normal de estrellas que orbitan en el disco y el bulbo de la Galaxia. Ésta es una estrella del halo, un miembro de una población dispersa de estrellas y cúmulos estelares que envuelven la Vía Láctea en una enorme y tenue esfera. Es muy posible que originalmente estas estrellas no formaran parte de nuestra propia Galaxia, sino que fuesen arrancadas de otra después de que se produjese una colisión gravitatoria entre ellas. Algunas de estas estrellas son increíblemente viejas, más antiguas, quizás, que cualquiera de las estrellas del disco.”

Resumiendo, la posible detección de dos exoplanetas (Kapteyn b y Kapteyn c) muy cercanos a la Tierra, de otra galaxia, y posiblemente formados durante los primeros años de vida del propio Universo dejó a todo el mundo fascinado. ¿Cómo sería el presunto planeta Kapteyn b si residiese en la zona de habitabilidad y tuviera 11.000 millones de años? En ese larguísimo período de tiempo, el planeta quizá ya no tendría atmósfera, ni mares, con mucha suerte quizá las ruinas de alguna avanzada civilización perdida, un sitio donde excavar para los arqueólogos del futuro:

“Las ciudades cubren casi por completo toda la superficie de ese mundo; estructuras enormes que deben de haber llegado ¡hasta el espacio! Hay antenas y torres y los restos de lo que pienso que pueden ser ascensores espaciales que llegan hasta órbitas síncronas. También hay una luna con su superficie cubierta por el mismo tipo de arquitectura y evidencias de colonización del segundo planeta, Kapteyn c, en una órbita mucho más fría.”

La Tierra tiene algo menos de 5.000 millones de años, ¿cómo será nuestra civilización dentro de otros 5.000 millones de años? ¿Seguiremos existiendo y habremos colonizado todo el Sistema Solar o bien nos habremos autodestruido?

El pequeño relato en el inglés original de Alastair Reynolds:
http://ph.qmul.ac.uk/ancient-worlds-around-kapteyns-star

El pequeño relato en español:

http://www.iaa.es/es/content/mundos-antiguos-en-torno-una-estrella-foránea

El anuncio del descubrimiento:
http://arxiv.org/abs/1406.0818

http://phl.upr.edu/press-releases/kapteyn

http://www.centauri-dreams.org/?p=30774

Alfa Centauri y Avatar

Todos hemos visto la película de James Cameron. Avatar nos describe cómo podría ser el sistema Alfa Centauri: orbitando en la Zona Habitable de Alfa Centauri A hay un gigante gaseoso llamado Polifemo. Una de sus lunas tiene un gran tamaño y es habitable. Su nombre, claro, es Pandora.

Polifemo y Pandora (Fuente:http://es.james-camerons-avatar.wikia.com/wiki/Polifemo)

Hay bastante acuerdo entre los científicos en que un planeta como Polifemo probablemente no existe, porque habría sido ya detectado por la técnica de la velocidad radial. Esto es seguro en Próxima y en B pero, es verdad que A es bastante difícil de estudiar por esta técnica y es posible que, si el gigante gaseoso no es muy gigante, algo así como un gigante enano, podría, quizá, hum, existir sin haber sido detectado.

Las simulaciones de ordenador de formación de planetas en estrellas binarias ponen de manifiesto la elevada dificultad de los gigantes gaseosos para formarse en estas condiciones. Nuevamente, es improbable pero no imposible. De hecho, ahí tenemos la estrella Gamma Cephei, un sistema de estrellas binario con un planeta con el doble de masa que Júpiter.

Polifemo comparado con Júpiter (Fuente:http://es.james-camerons-avatar.wikia.com/wiki/Polifemo)

Sí podría en cambio haber planetas del tamaño de Pandora en Alfa Centauri. Los científicos que estudian la estabilidad del sistema están de acuerdo en que podría haber orbitando planetas a menos de 2,5 UA y serían estables. Por supuesto la Zona Habitable está dentro de esta distancia y podría contener uno o más planetas terrestres.

Quizá todas nuestras dudas desaparezcan si se termina construyendo ACESat (Alpha Centauri Exoplanet Satellite), el satélite propuesto por Ruslan Belikov. Belikov es un científico del Ames Reseach Center de la NASA especializado en la investigación de coronógrafos de altísima calidad.

Ruslan Belikov (Fuente: NASA)

Como sabemos, fotografiar un planeta orbitando en una estrella no es tema fácil, es como fotografiar una luciérnaga cercana a un luminoso faro. Para solucionar este problema un coronógrafo bloquea la luz de la estrella para poder así observar el tenue planeta que de otra forma no veríamos, ya que la brillante estrella nos deslumbraría.

Pues bien, Belikov ha propuesto la construcción de un telescopio espacial, con un avanzadisimo coronógrafo, dedicado a observar exclusivamente el sistema Alfa Centauri. Sería un telescopio pequeño y razonablemente barato, de apenas 45 kg, con una apertura inferior a 45 cm. Sin embargo, según Belikov, observando continuamente el sistema Alfa Centauri este pequeño telescopio podría detectar planetas terrestres en su zona habitable. Si la propuesta fuera aprobada bien podría estar en órbita en 2020.

La historia de Belikov me recuerda mucho la de otro científico del Ames Research Center, que hace muchos años también propuso un telescopio innovador. Al final, tras 25 años(!) de paciente espera se le hizo caso. Sí, me refiero a William Borucki, el hombre tenaz que desarrolló el glorioso telescopio Kepler, uno de los telescopios espaciales más exitosos de la historia, con el que se han descubierto centenares y centenares de exoplanetas.

¡Esperemos que Belikov tenga más suerte y no tarden tanto en considerar su propuesta!

El telescopio ACESat (youtube.com)

http://blogs.scientificamerican.com/observations/planet-hunters-bet-big-on-a-small-telescope-to-see-alien-earths/
http://danielmarin.naukas.com/2015/10/08/un-telescopio-espacial-para-descubrir-planetas-habitables-alrededor-de-alfa-centauri
http://www.centauri-dreams.org/?p=35434

El Gigante Gaseoso de Epsilon Eridani

Me gustan los mundos ficticios creados por Alastair Reynolds, astrofísico de la ESA que dejó su trabajo para dedicarse de lleno a la ciencia ficción. Son bastante creíbles, aquí tenemos un extracto de su novela Espacio Revelación:

“Por el ojo de buey que había en la pared contigua al camarote del difunto, Volyova podía ver una gigante de gas de color mandarina, en cuyo oscuro polo sur centelleaban áureas tormentas. En estos momentos se encontraban en las profundidades del sistema Epsilon Eridani, moviéndose en ángulo a la eclíptica. Yellowstone estaba a unos días de distancia (…)”

(Epsilon Eridani b, Fuente: Wikipedia)

El sistema de Epsilon Eridani siempre me ha parecido interesante. Está muy cerca, apenas a algo más de 10 años luz. Además es un sistema joven, de menos de 1.000 millones de años, que se encuentra actualmente en una etapa comparable a la del Bombardeo Intenso Tardío que sufrió la Tierra, cuando los gigantes gaseosos perturbaron los masivos cinturones de asteroides del primitivo Sistema Solar. La joven estrella es bastante inestable y violenta, con un ciclo magnético muy acusado e intensas fulguraciones que complican la detección de planetas por el método de la velocidad radial.

Entre 35 y 70 UA el sistema muestra algo parecido a un Cinturón de Kuiper, quizá formado por rocas y hielo, acompañado de otro posible cinturón formado por rocas cercano a las 3 UA. Pues bien, se sospecha que hay un gigante gaseoso cerrando este cinturón, de forma similar a como Júpiter queda por fuera del cinturón de asteroides en el Sistema Solar.

(Cinturones de asteroides de Epsilon Eridani, Fuente: Wikipedia)

La presencia de planetas en Epsilon Eridani ha sido sospechada desde hace mucho tiempo (Campbell et al.1988 y Walker et al. 1995) anunciando una periodicidad entre 5 y 10 años para el planeta. Fue Cumming et al. (1999) el primero en comunicar la periodicidad de 6.9 años que sería posteriormente confirmada por otros autores.

En 2000, Hatzes y su equipo anunciaron el primer estudio completo y razonable sobre la detección del planeta, combinando datos de velocidad radial de fuentes diversas. El planeta (Epsilon Eridani b) propuesto era altamente excéntrico (e = 0.6), con el periodo comentado de 6.9 años y una masa mínima de 0.86 MJup. La distancia era de 3.4 UA.

(Artie Hatzes, el descubridor de Epsilon Eridani b durante una conferencia, Fuente: Youtube)

Ya en 2006, la pequeña distancia de esta estrella desde el Sol permitió la realización de estudios astrométricos, usando sobre todo el HST/FGS. Esta información fue combinada con velocidades radiales actualizadas en Benedict et al. (2006) obteniendo una masa de 1.55±0.24 MJup con una elevada excentricidad de 0.7. Teníamos por tanto un planeta detectado utilizando instrumentos distintos, equipos distintos y dos técnicas, análisis de la velocidad radial y astrometría, completamente diferentes. Aquello parecía una confirmación en toda regla.

Sin embargo, la elevada excentricidad era un problema, pues se correspondía con un periasto de 1 UA y un apoastro de 5.8 UA. Esto haría que el planeta se metiera dentro de uno de los cinturones de partículas de polvo y planetesimales, limpiándolo en pocos años.

Vemos que a medida que pasan los años se van obteniendo datos más precisos de velocidad radial y se van refinando los parámetros de este planeta que parecía confirmado. Hoy se considera que la excentricidad puede estar cerca de 0,25 (Butler, 2006) y no falta quien siga cuestionando el planeta (Anglada Escudé, 2012).

Al margen de que Epsilon Eridani b exista, la presencia de planetas parece incuestionable, como comenta en 2008 Backman et al. la estructura de los cinturones de polvo y planetesimales, no podría entenderse si no hay planetas masivos que los estabilicen, de ahí que se llegue a hablar teóricamente incluso de tres planetas.

Y todos estos esfuerzos son para intentar detectar con precisión un gigante gaseoso, lejos estamos de poder detectar planetas terrestres como el Yellowstone de Espacio Revelación, que es algo así como un super-Titán:

“Las cúpulas eran vitales para la ciudad, pues la atmósfera de Yellowstone (una combinación fría y caótica de nitrógeno y metano, condimentada con hidrocarburos de cadena larga) era mortal. Afortunadamente, el cráter la protegía de los vientos más fuertes y de las riadas de metano líquido, y el caldo de gases calientes que humeaban desde el abismo podía convertirse en aire respirable mediante una tecnología de tratamiento atmosférico relativamente barata y estable(...)”

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0009423
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0207512
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0610247
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0607493
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0703300
http://arxiv.org/abs/0810.4564
http://arxiv.org/abs/1101.2227
http://arxiv.org/abs/1202.2570
http://arxiv.org/abs/1211.7263

Alfa Centauri y la extraordinaria historia del planeta fantasma.

Si alguna vez se descubriese un planeta en Alfa Centauri sería una noticia importante, quizá incluso un hecho histórico. Supondría empezar a conocer la estructura del sistema planetario de las estrellas más próximas.

Es por eso que en 2012 la noticia nos dejó a todos fascinados: se había descubierto un planeta en Alfa Centauri B. Su nombre, claro, era Alfa Centauri B b. Es verdad que no estaba en la zona habitable que en esta estrella empieza en 0,7 UA.

(Xavier Dumusque  Fuente: https://www.cfa.harvard.edu/~xdumusqu/Xavier_Dumusque/Welcome.html)

Parecía que Xavier Dumusque, un joven científico del Observatorio de Ginebra, utilizando HARPS había detectado un planeta de tamaño terrestre en una zona demasiado caliente, apenas a 0,04 UA de la estrella con un período orbital de 3,24 días. La intensidad de la señal de velocidad radial era sospechosa, pues arrojaba una K=0,51 m/s, quizá demasiado débil para la sensibilidad de HARPS, que por entonces estaba en algo menos que 1 m/s.

Xavier hizo un esfuerzo importante, eliminando todas las posibles fuentes de ruido, en su mayoría producidas por la propia estrella para quedarse solo con la señal del planeta. Eran numerosas las fuentes de ruido a aislar porque la precisión necesaria era enorme, nunca se había detectado un exoplaneta utilizando la técnica de la velocidad radial con esa precisión. Pero se podía intentar, Alfa Centauri B era una estrella muy tranquila. Con Alfa Centauri A, la estrella más grande del sistema, mucho más inestable, Xavier lo habría tenido mucho más dificil.

(La señal de velocidad radial de Alfa Centauri B b)

El método científico es implacable. Así que pronto llegaron científicos que analizaron los datos objetivamente, desde la más escrupulosa imparcialidad. El más prominente de todos fue Hatzes, un veterano investigador. Hatzes analizó los datos desde otro punto de vista, con otras herramientas estadísticas y sus resultados, publicados en mayo de 2013, no fueron concluyentes. A veces, solo a veces, a él también le salía la señal de 3,24 días. Ni pudo rebatir, ni pudo confirmar el hallazgo. El hipotético planeta le sugería muchísimas dudas, pero al final terminó concluyendo que eran necesarios más datos. Todavía nos quedaba un hilo de esperanza.

Lo siguiente que ocurrió fue tremendo. Alfa Centauri B b parecía estar a solo 0,04 UA de su estrella y por otro lado el sistema A y B parecía estar “de canto”. No era descabellado pensar que podía haber tránsitos, es decir, que el planeta podía pasar exactamente entre nosotros y Alfa Centauri B. No se perdía nada probando.

Brice-Olivier Demory, de la Universidad de Cavendish, en colaboración con el Observatorio de Ginebra, fue quien se encargó de conseguir acceso al telescopio espacial. Le fueron concedidas 16 órbitas del HST, unas 26 horas de julio de 2013.

(Brice-Olivier Demory Fuente: http://www.mrao.cam.ac.uk/~demory/)

Y aquello fue una sorpresa: ¡detectaron un tránsito!, la luminosidad de Alfa Centauri B disminuía en unas 90 ppm, ¡una señal propia de un planeta terrestre!

(El tránsito de Alfa Centauri B c obtenido por Demory)

Demory necesitaba confirmar su tránsito y tuvo que volver a solicitar tiempo en el HST. Pero en un telescopio tan demandado, tuvo que explicar muy bien el motivo por el que quería volver a utilizar el telescopio.

Y la noticia del tránsito corrió como la pólvora entre los científicos. Nada de esto era público porque no había sido publicado, pero aquello parecía una confirmación espectacular y el prestigio en la comunidad científica de Xavier Dumusque, el hombre del planeta, creció enormemente. De hecho pasó a trabajar a la Universidad de Harvard. Y, mientras, la opinión pública no se enteraba de nada.

A Demory le fueron concedidas nuevamente 9 órbitas con 13,5 horas en julio de 2014. Y nuevamente hubo sorpresa: ¡el tránsito no apareció! Además tras un análisis minucioso del tránsito de 2013 parecía que realmente no era el mismo planeta. El planeta del tránsito parecía tener un periodo entre 10 y 20 días, a unas 0,10 ó 0,15 UA. Y le llamaron, claro, Alfa Centauri B c. Los resultados fueron publicados en marzo de 2015.

Finalmente, Rajpaul, de la Universidad de Oxford, publicó en octubre de 2015 un sólido artículo en que mostraba que Alfa Centauri B b no existía y era realmente un artificio de los datos, un “fantasma” (ghost) producido por la estrategia de la obtención de los datos y su temporización.

Xavier fue muy elegante y felicitó enseguida a Rajpaul por su trabajo:

“This is really good work. We are not 100 percent sure, but probably the planet is not there.”
http://news.nationalgeographic.com/2015/10/151028-planet-disappears-alpha-centauri-astronomy-science/

La situación actual (2016) es que Alfa Centauri B b no existe. Pero sobre Alfa Centauri B c (el tránsito) debería realizarse un estudio para desmentir o confirmar el resultado. Y no es fácil. Para detectar un planeta terrestre se necesita bajar de 100 ppm y eso por ahora solo puede hacerse con un telescopio espacial. El HST es un telescopio muy demandado, es difícil conseguir 20 días de su tiempo. El Spitzer no está preparado para estudiar una estrella tan luminosa. Ni Kepler ni TESS están diseñados para realizar trabajos específicos sobre una estrella. Quizá nos queda CHEOPS, que será lanzado en 2017.

Algún día sabremos qué hay en verdad allí. Estemos atentos.

https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1241/eso1241a.pdf
http://arxiv.org/abs/1305.4960
http://arxiv.org/abs/1503.07528
http://arxiv.org/abs/1510.05598

Alfa Centauri, la estrella más próxima

Cuando era más joven leía todo lo que caía en mis manos de Isaac Asimov. Uno de mis libros preferidos era “Alfa Centauri, la estrella más próxima”, un viejo ensayo de los años 80 en el que este gran divulgador elucubraba sobre las estrellas más cercanas y sus posibilidades de tener planetas, mucho antes de que se descubriera el primer exoplaneta:

“Por lo común, cuando se habla de la detección de señales procedentes de otros planetas no se menciona el sistema de Alfa Centauri. Sin embargo, obsérvese que Alfa Centauri A se parece a nuestro Sol tanto como Zeta Tucanae, si no más, y que está a sólo un quinto de la  distancia de ésta. Es más, Alpha Centauri B se parece mucho a Epsilon Eridani, y está separada de nosotros por sólo dos quintos de la distancia de esta estrella. ¿Por qué no  investigar el sistema de Alfa Centauri como un posible hogar de vida y civilización?”

Si este gran hombre de ciencia, fallecido en 1992, pudiera ver los algo así como 2.000 exoplanetas actualmente descubiertos no cabría en sí gozo… Sin embargo, reconozcámoslo, aún no hay ningún planeta confirmado en el sistema Alfa Centauri.

Cuando los navegantes europeos pusieron nombres a las constelaciones del Sur pocos podían adivinar que en el Centauro estaban las estrellas de las noche más cercanas al Sol. Alfa Centauri está a algo más de 4 años luz. El sistema, como sabéis, está formado por tres estrellas: A, de tamaño similar al Sol; B, un poquito más pequeña y fría; y C, una pequeña estrella de intensas fulguraciones, una activa enana roja que también es llamada Próxima Centauri.

Con un periodo orbital de casi 80 años los componentes A y B llegan a acercarse hasta 11 UA para luego alejarse bastante hasta 36 UA en una órbita excéntrica. Como consecuencia de ello, vistos desde la Tierra, la distancia angular que los separa varía mucho. Actualmente en 2016 están demasiado cerca, de hecho no habían estado tan juntos desde hace muchos años. Esto es un problema porque es difícil estudiar B sin que parte de la luz de A se cuele en el telescopio y al revés. Así que ahora los científicos se dedican a mejorar sus instrumentos para que, en unos pocos años cuando las estrellas vuelvan a estar separadas, puedan realizarse estudios del máximo nivel.

Posición aparente de las dos estrellas (Fuente: Wikipedia)

Próxima Centauri es la estrella más próxima al Sol. A menudo en la red se leen cosas como  que hay estrellas más cercanas, se especula con que el Sistema Solar sea un sistema doble y que en la oscuridad de la nube de Oort se esconde una estrella que perturba y precipita los cometas periódicamente… Se argumenta que esta estrella es la causa de la extinción de los dinosaurios y cosas así.

Hoy estas teorías se consideran poco probables. Para mostrarlo basta con  analizar los resultados del satélite WISE. El Wide-field Infrared Survey Explorer es un telescopio sensible al infrarrojo puesto en órbita por la NASA en 2009. Este telescopio fotografió el 99% del cielo y llegó a tomar más de 1,5 millones de imágenes de altísima calidad. Gracias a este instrumento han sido descubiertos decenas y decenas de miles de asteroides. Utilizando los datos del WISE fue posible detectar Luhman 16, un sistema binario de enanas marrones muy débiles a tan solo 6,5 años luz.

Los cuerpos más cercanos al Sol (Fuente: Wikipedia)

Si hubiera en nuestro Sistema Solar algún cuerpo del tamaño de Neptuno a menos de 700 UA WISE lo habría detectado, si hubiera un planeta del tamaño de Júpiter a menos de 1 año luz habría sido detectado. Y, por supuesto, si hubiera otra estrella aunque fuera de pequeño tamaño en el Sistema Solar o incluso bastante más allá también, con toda seguridad, habría sido detectada.

No exagero, más información la podéis obtener aquí:

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/781/1/4/pdf
https://arxiv.org/abs/1303.2401

Viajar a las estrellas

Quizá uno de los relatos más apasionantes sobre cómo podría ser el funcionamiento de una nave interestelar del futuro aparece descrito en “Cita con Rama” de Arthur C. Clarke, una de mis novelas de ciencia ficción favoritas:

“Todos habían estado convencidos de que Rama perdería velocidad, siendo en consecuencia capturado por la gravedad del Sol y convertido en un nuevo planeta del sistema solar. Pero Rama estaba haciendo exactamente lo contrario. Su velocidad aumentaba, en lugar de disminuir, y en la peor dirección posible. Estaba cayendo cada vez más velozmente hacia el Sol.”

El efecto Oberth nos explica que cuando una nave tiene que acelerar es mejor hacerlo dentro de un campo gravitatorio intenso, porque así verá multiplicado su empuje. De esta manera, cualquier nave interestelar que quiera acelerar ahorrará mucha energía si lo hace muy cerca del Sol.

Pues bien, este es precisamente el concepto en el que se basa RISE (Realistic Interstellar Explorer, el Explorador Interestelar Realista) que es un diseño planteado en los años 2000-2002 por la NASA para alcanzar las estrellas utilizando la tecnología actual. Quizá uno de los análisis más curiosos que se han realizado.

Trayectoria de la nave (Fuente: NASA)

La idea era lanzar la sonda con un cohete convencional Delta III hacia Júpiter para perder toda la energía con una maniobra de asistencia gravitatoria “Swing-by” y caer “a plomo” sobre el propio Sol, con el loco propósito de ¡pasar a solo 4 radios solares!, en contacto con la corona solar, y allí acelerar unos 15 km/s, para terminar obteniendo una velocidad final por el efecto Oberth de más de 100 km/s. Una vez pasado el encuentro rasante con el Sol se desprendían los motores utilizados y el pesado escudo térmico. La pequeña sonda resultante apenas pesaba 50 kg.

El objetivo inicial del estudio era una de mis estrellas favoritas: Epsilon Eridani, de la que se sospecha que pueda albergar como mínimo un planeta gaseoso. Es una estrella muy joven, del tipo espectral K2, un poco más fría y pequeña que el Sol, pero de todas maneras una estrella bastante decente, rodeada de poderosos cinturones de asteroides. Esta estrella de apenas unos 800 millones de años nos recuerda la juventud del Sol, cuando se produjo el bombardeo tardío intenso.

Se estudiaron todo tipo de sistemas de propulsión para el acelerón de 15 km/s durante el paso rasante del Sol, incluyendo la propulsión Térmica-Nuclear, la Pulsante-Nuclear (al estilo del proyecto Orión con sus bombas de fisión…), etc. pero al final el sistema más práctico, barato y razonable pareció imponerse y no fue otro que la propulsión Térmica-Solar, que utiliza la enorme energía solar a 4 radios del Sol para calentar algún tipo de fluido a 2400 K. Quizá pudiera llegarse a un impulso específico de unos 1.000 seg, pero con mucho mayor empuje que un motor iónico. El fluido a utilizar no estaba claro del todo. Hidrógeno líquido o Amoniaco, cada uno con sus inconvenientes. El hidrógeno líquido, por la dificultad de llevarlo en algún contenedor estable hasta la cercanía del Sol; el amoniaco, con un menor empuje al ser una molécula más pesada.

Otra de las tecnologías clave del estudio era el desarrollo de un escudo térmico eficiente, que evitase que la sonda se calentara en exceso. La idea era un escudo esférico de carbono capaz de soportar 2.700 K. Para protegerse de la emisión térmica del escudo se añadía otro escudo secundario detrás, de cuya emisión térmica se protegía la sonda a su vez con una “sábana” de MLI como la que se utilizó en el Skylab.

Depósito de LH2 con los tres escudos térmicos (Fuente: NASA)

Visto retrospectivamente a nadie se le escapa que una vela solar podría proporcionar un empujón adicional en el momento de estar alejándose del Sol. Otra posible mejora sería utilizar un lanzador pesado como los que la NASA planea construir en unos años.

Quizá era un poco pretencioso pensar que una nave con una velocidad de crucero de 100 km/s (20 UA/año) pudiera llegar a Epsilon Eridani en un tiempo razonable, pero sí podría, utilizando una tecnología no demasiado costosa llegar al hipotético noveno planeta en menos de 50 años, si es que resulta que existe y está a menos de 1.000 UA.

Este diseño preliminar se vio afectado por el paso tiempo. El análisis detallado en 2003 puso de manifiesto la necesidad de pasar de una optimista masa de 50 kg para la sonda a otra más realista, de 150 kg, y una velocidad de 12 UA/año frente a la previsión inicial de 20 UA/año. Con el tiempo, otros estudios de la NASA pasaron a objetivos más modestos, como el Innovative Interstellar Probe con el objetivo de alcanzar 200 UA en 15 años (13 UA/año) utilizando motores iónicos de alto impulso específico alimentados por RTG (REP, Radioisotope Electric Propulsion) y una asistencia gravitatoria de Júpiter sin necesidad de pasar cerca del Sol.

2000. Aquí tenéis una descripción detallada del proyecto.

http://extras.springer.com/2003/978-0-7354-0148-8/cdr_pdfs/indexed/830_1.pdf