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Las balas hipersónicas cósmicas que amenazan los viajes interestelares Thursday, 09 February 2023

Los viajes interestelares tardarían millones de años usando los cohetes químicos que hemos desarrollado hasta ahora. Es posible que un mejor conocimiento de la genética, como insinúan los últimos descubrimientos del laboratorio del profesor de Harvard David Sinclair, prolongue la vida de los humanos y permita a los futuros astronautas vivir durante esos trayectos.

Sin embargo, incluso con estas esperanzas optimistas, el espacio interestelar es un entorno hostil para los seres humanos, ya que está lleno de objetos de tamaño centimétrico que se mueven diez veces más rápido que las balas disparadas por los propulsores químicos de las armas terrestres comunes. ¿Con qué frecuencia chocarán estas balas interestelares contra una nave espacial durante su viaje?

La energía cinética transportada por una partícula del tamaño de un centímetro a una velocidad relativa de cuarenta kilómetros por segundo equivale a la energía cinética total de dos coches en una colisión frontal a su límite de velocidad en una autopista

Para calibrar el riesgo, hay que precisar el tamaño de la nave. Para imitar la confortable aceleración gravitatoria a la que el ser humano está acostumbrado en la superficie de la Tierra — 9,8 metros por segundo al cuadrado (1 g) — la nave deberá girar y tener un gran tamaño. Para ser concretos, consideremos una nave unas cuantas veces mayor que la estación espacial o un campo de fútbol, con un radio de doscientos metros, cien veces mayor que el cuerpo humano. La aceleración centrífuga de una nave giratoria de este tamaño produciría una gravedad artificial de 1 g si girara con un periodo de 28,4 segundos, casi medio minuto.

Concepto de una nave espacial con propulsión de fisión nuclear.

Según el censo actual de meteoros interestelares, hay 10 a la potencia de 23 objetos del tamaño de un metro en el espacio interestelar por estrella. Suponiendo la misma cantidad de masa en objetos de tamaño centimétrico, debería haber mil millones de veces más de esos pequeños impactadores. Dado que la separación típica entre estrellas en las proximidades del Sol es de seis años luz, la separación típica entre objetos interestelares de tamaño centimétrico es aproximadamente el diámetro de la Tierra, unos 12.000 kilómetros. Dada la similitud de velocidad entre los objetos interestelares y un cohete químico, del orden de 20 kilómetros por segundo, esto implica que una nave espacial de 200 metros de radio colisionará con un objeto interestelar de tamaño centimétrico cada 10.000 años. Durante ese tiempo, la nave atravesaría una distancia de 0,6 años luz, apenas una décima parte de la separación entre estrellas.

Render de una nave con motores de fusión
Render de una nave con motores de fusión

Independientemente de la velocidad de la nave, esto implica diez impactos de balas del tamaño de centímetros por cada viaje de una nave de 200 metros de radio entre estrellas vecinas. ¿Cuán peligroso es eso?

La energía cinética transportada por una partícula del tamaño de un centímetro a una velocidad relativa de cuarenta kilómetros por segundo equivale a un kilogramo de TNT. Esto equivale a la energía cinética total de dos coches en una colisión frontal por encima del límite de velocidad en una autopista. Evidentemente, un impacto de este tipo agujerearía cualquier blindaje de una nave interestelar y supondría un riesgo existencial para los astronautas que se encontraran a su paso. ¿Podemos mitigar este riesgo?

Concepto de nave de propulsión nuclear de la NASA. (NASA)
Concepto de nave de propulsión nuclear de la NASA. (NASA)

Una solución podría ser detectar los objetos en rumbo de colisión con un sistema de radar activo para desviarlos antes de su impacto con la nave . Esta estrategia imita los métodos de defensa planetaria previstos para los objetos cercanos a la Tierra (NEO). Al parecer, el cerebro humano es una herramienta mejor para sobrevivir durante miles de millones de años que el de los dinosaurios. Por lo que sabemos, los dinosaurios no desarrollaron telescopios que les avisaran de los impactos de asteroides. Como resultado, fueron aniquilados por un impacto hace 66 millones de años. Además, no deberíamos buscar huellas de dinosaurios en la Luna porque nunca tuvieron un programa espacial. Además, la NASA ha creado la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria para seguir la pista de los objetos cercanos a la Tierra que midan menos de diez veces su radio y desarrollar métodos para desviarlos. En septiembre de 2022, la nave Double Asteroid Redirection Test (DART) colisionó con éxito contra Dimorphos, una luna del asteroide Didymos, y lo desvió.

Concepto de la nave de plasma (ITER)
Concepto de la nave de plasma (ITER)

La desviación de un objeto del tamaño de un centímetro en el espacio interestelar sería posible siempre que el objeto se detectase a una distancia mucho mayor que el diámetro de la nave. Detectar un objeto del tamaño de un centímetro a un kilómetro de distancia requeriría un sistema de radar muy potente. El reto es equivalente a detectar un misil balístico a una distancia de cientos de kilómetros, lo que requeriría un sistema similar a los Sistemas de Alerta Temprana de Misiles Balísticos construidos tras la Segunda Guerra Mundial. Para detectar la localización espacial de estas balas interestelares, la longitud de onda de radio debe ser menor que su tamaño.

La nueva cola de 10.000 kilómetros del asteroide Dimorphos le hace parecer un cometa. (NSF NOIRlab)
La nueva cola de 10.000 kilómetros del asteroide Dimorphos le hace parecer un cometa. (NSF NOIRlab)

La señal de radio de un radar tan potente podría ser detectada a una distancia de 300 años luz de la Tierra por el futuro Square Kilometer Array (SKA), como calculé con Matías Zaldarriaga en un artículo de 2006. En este caso, la señal de radio no procederá de un sistema planetario alrededor de una estrella, sino de una nave gigante que se desplaza por el espacio interestelar. La búsqueda de señales de radar con el SKA podría imponer restricciones a los sistemas de defensa de estas naves, similares a nuestra propia iniciativa de defensa planetaria.

Visualización del futuro observatorio Square Kilometer Array.
Visualización del futuro observatorio Square Kilometer Array.

Un método de protección alternativo sería la ablación de balas interestelares con un potente rayo láser. Pero el éxito con cualquiera de los dos métodos requiere una detección precoz y, por tanto, no está garantizado. Cuando la protección es ineficaz, la nave interestelar puede perder una capa superficial. Los restos resultantes, una fina capa metálica del tamaño de un campo de fútbol, podrían ser empujados cerca del Sol por la luz solar y comportarse de forma similar al primer objeto interestelar del que se tiene constancia, 1I/`Oumuamua, o al desecho espacial de la NASA 2020 SO, ambos descubiertos por el observatorio PanSTARRS de Hawai.

Por supuesto, el riesgo existencial de los impactos de tamaño centimétrico es proporcional a la superficie de la nave y sería completamente insignificante para los pequeños CubeSats, de diez centímetros de tamaño, que sólo transportan equipos electrónicos.

Visualización de la nave espacial que puede alcanzar un 20% de la velocidad de la luz usando velas solares. (Project Breakthrough Starshot)
Visualización de la nave espacial que puede alcanzar un 20% de la velocidad de la luz usando velas solares. (Project Breakthrough Starshot)

Por esta razón, los astronautas con inteligencia artificial (IA) ofrecen mejores perspectivas para los viajes interestelares que los astronautas humanos con inteligencia natural. Además de su tamaño compacto, los sistemas de IA no requieren gravedad artificial y podrían diseñarse para tener la paciencia y la resistencia material necesarias para soportar el riesgo existencial de estas balas interestelares.

Siguiendo las ideas de Charles Darwin en su libro "Sobre el origen de las especies por medio de la selección natural, o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida", deberíamos favorecer a los viajeros más aptos para sobrevivir en el espacio interestelar. Como padres orgullosos de nuestros hijos tecnológicos, deberíamos enviar astronautas de IA en lugar de arriesgar a nuestros hijos biológicos en el espacio interestelar.

Esta conclusión implica que es probable que nuestros futuros encuentros con sondas extraterrestres impliquen pequeños dispositivos con descendencia tecnológica y no biológica de los remitentes.

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