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.
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