Física de lo imposible (29 page)

Por supuesto, el viaje espacial no es un picnic de domingo. Enormes peligros aguardan a los vuelos tripulados que viajen a Marte o más allá. La vida en la Tierra ha estado protegida durante millones de años: la capa de ozono protege a nuestro planeta de los rayos ultravioletas, su campo magnético la protege contra las llamaradas solares y los rayos cósmicos, y su gruesa atmósfera lo protege contra los meteoritos, que se queman al entrar. Damos por garantizadas las suaves temperaturas y presiones del aire que se dan en la Tierra. Pero en el espacio profundo debemos hacer frente a la realidad de que la mayor parte del universo está en continua agitación, con cinturones de radiación letales y enjambres de meteoritos mortales.

El primer problema a resolver en un largo viaje espacial extendido es el de la ingravidez. Los rusos han realizado estudios sobre los efectos a largo plazo de la ingravidez que han mostrado que el cuerpo pierde minerales y sustancias químicas preciosas en el espacio mucho más rápidamente de lo esperado. Incluso practicando un riguroso programa de ejercicios, al cabo de un año en la estación espacial los huesos y los músculos de los cosmonautas rusos están tan atrofiados que apenas pueden reptar como bebés cuando regresan a la Tierra. Atrofia muscular, deterioro del sistema óseo, menor producción de glóbulos rojos, menor respuesta inmunitaria y un funcionamiento reducido del sistema cardiovascular parecen consecuencias inevitables de una ingravidez prolongada en el espacio.

Las misiones a Marte, que pueden durar de varios meses a un año, llevarán al límite la resistencia de nuestros astronautas. En el caso de misiones a largo plazo a las estrellas próximas, este problema podría ser fatal. Las naves estelares del futuro quizá deban tener un movimiento rotatorio para crear una gravedad artificial mediante fuerzas centrífugas; esa gravedad artificial podría sostener la vida humana. Tal ajuste aumentaría enormemente el coste y la complejidad de las naves espaciales futuras.

En segundo lugar, es posible que la presencia de micrometeoritos en el espacio que viajan a muchas decenas de miles de kilómetros por hora requiera que las naves espaciales estén equipadas con una protección extra. Tras un examen detallado del casco de la lanzadera espacial se ha descubierto huellas de varios impactos minúsculos pero potencialmente mortales de minúsculos meteoritos. Es posible que, en el futuro, las naves espaciales tengan que llevar una cámara especial doblemente reforzada para la tripulación.

Los niveles de radiación en el espacio profundo son mucho más altos de lo que antes se pensaba. Durante el ciclo de once años de las manchas solares, por ejemplo, las llamaradas solares pueden enviar enormes cantidades de plasma mortal hacia la Tierra. En el pasado, este fenómeno obligaba a los astronautas en la Estación Espacial Internacional a buscar protección especial contra la andanada potencialmente letal de partículas subatómicas. Los paseos espaciales durante tales erupciones solares serían fatales. (Incluso hacer un sencillo viaje transatlántico desde Los Ángeles a Nueva York, por ejemplo, nos expone a aproximadamente un milirem de radiación por hora de vuelo. En el curso de nuestro viaje estamos expuestos a la radiación de una radiografía dental). En el espacio profundo, donde la atmósfera y el campo magnético de la Tierra ya no nos protegen, la exposición a la radiación podría ser un problema grave.

Una crítica sistemática a los diseños de cohetes que he presentado hasta ahora es que, si pudiéramos construir tales naves estelares, tardarían décadas o siglos en llegar a estrellas vecinas. Una misión semejante tendría que implicar a una tripulación multigeneracional cuyos descendientes llegarían al destino final.

Una solución, propuesta en películas como
Alien
o
El planeta de los simios
es que los viajeros espaciales fueran sometidos a animación suspendida; es decir, su temperatura corporal se reduciría cuidadosamente hasta casi el cese de las funciones corporales. Los animales que hibernan hacen esto todos los años durante el invierno. Algunos peces y ranas pueden ser congelados en un bloque de hielo y, pese a todo, revivir cuando la temperatura aumenta.

Los biólogos que han estudiado este curioso fenómeno creen que esos animales tienen la capacidad de crear un «anticongelante» natural que reduce el punto de congelación del agua. Este anticongelante natural consiste en ciertas proteínas en los peces, y glucosa en las ranas. Al regar su sangre con estas proteínas, los peces pueden sobrevivir en el Ártico a unos -2 °C. Las ranas han desarrollado la capacidad de mantener altos niveles de glucosa, con lo que impiden la formación de cristales de hielo. Aunque sus cuerpos estén congelados en su parte exterior, no lo estarán en el interior, lo que permite que sus órganos corporales sigan funcionando, aunque a un ritmo reducido.

Hay, no obstante, problemas para adaptar esta capacidad a los mamíferos. Cuando se congela el tejido humano, empiezan a formarse cristales de hielo dentro de las células. Cuando estos cristales crecen pueden perforar y destruir las paredes de las células. (Quizá los famosos que quieren mantener sus cabezas y sus cuerpos congelados en nitrógeno líquido después de morir quieran pensárselo dos veces).

De todas formas, ha habido avances recientes en animación suspendida limitada en mamíferos que no hibernan de forma natural, tales como ratones y perros. En 2005, científicos de la Universidad de Pittsburgh fueron capaces de resucitar perros después de que su sangre hubiera sido drenada y reemplazada por una solución helada especial. Clínicamente muertos durante tres horas, los perros resucitaron una vez que sus corazones fueron puestos de nuevo en marcha. (Aunque la mayoría de los perros estaban sanos después de este proceso, varios sufrieron alguna lesión cerebral).

Ese mismo año los científicos fueron capaces de colocar ratones en una cámara que contenía ácido sulfhídrico y reducir con éxito su temperatura corporal a 13°C durante seis horas. El ritmo metabólico de los ratones se redujo en un factor diez. En 2006 médicos del hospital general de Massachusetts, en Boston, colocaron cerdos y ratones en un estado de animación suspendida utilizando sulfhídrico.

En el futuro tales procedimientos pueden salvar la vida de personas implicadas en graves accidentes o que sufran ataques cardíacos, durante los que cada segundo cuenta. La animación suspendida permitiría a los médicos «congelar el tiempo» hasta que los pacientes pudieran ser tratados. Pero podrían pasar décadas o más antes de que tales técnicas puedan ser aplicadas a astronautas humanos, que quizá necesiten estar en animación suspendida durante siglos.

Hay otras maneras en que podríamos llegar a las estrellas gracias a tecnologías más avanzadas y no probadas que bordean la ciencia ficción. Una propuesta prometedora es utilizar sondas no tripuladas basadas en nanotecnología. A lo largo de esta exposición he supuesto que las naves estelares tienen que ser aparatos enormes que consumen cantidades inmensas de energía, capaces de llevar a una gran tripulación de seres humanos a las estrellas, similares a la nave estelar Enterprise en Star Trek.

Pero un camino más probable sería enviar inicialmente sondas espaciales no tripuladas a las estrellas lejanas a velocidades próximas a la de la luz. Como he dicho antes, en el futuro, con nanotecnología, sería posible crear minúsculas cápsulas espaciales que exploten la potencia de las máquinas de tamaño atómico y molecular. Por ejemplo, los iones, puesto que son tan ligeros, pueden ser acelerados fácilmente a velocidades próximas a la de la luz con los voltajes ordinarios que pueden obtenerse en los laboratorios. En lugar de requerir enormes cohetes lanzadores, podrían ser enviados al espacio a velocidades próximas a la de la luz utilizando potentes campos electromagnéticos. Esto significa que si un nanorobot fuera ionizado y colocado dentro de un campo eléctrico, podría ser impulsado sin esfuerzo hasta una velocidad cercana a la de la luz. Entonces el nanorobot seguiría su viaje a las estrellas, puesto que no hay fricción en el espacio. De esta manera, muchos de los problemas que acucian a las grandes naves espaciales se resuelven de inmediato. Naves espaciales nanorrobóticas inteligentes, no tripuladas, podrían alcanzar sistemas estelares vecinos con una pequeña fracción del coste de construir y lanzar una enorme nave espacial que lleve una tripulación humana.

Tales nanonaves podrían utilizarse para llegar a estrellas vecinas o, como ha sugerido Gerald Nordley, un ingeniero astronáutico retirado de la Fuerza Aérea, presionar sobre un velero solar para impulsarlo a través del espacio. Según Nordley: «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».
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Pero hay dificultades con las nanonaves estelares. Podrían ser desviadas por campos eléctricos y magnéticos que encontraran a su paso en el espacio exterior. Para contrarrestar estas fuerzas sería necesario acelerar las nanonaves con voltajes muy altos en la Tierra, de modo que no fueran desviadas con facilidad. En segundo lugar, tendríamos que enviar una enjambre de millones de estas naves estelares nanorrobóticas para garantizar que varias de ellas llegaran realmente a su destino. Enviar un enjambre de naves estelares para explorar las estrellas más cercanas podría parecer extravagante, pero tales naves serían baratas y podrían producirse en masa en miles de millones, de modo que solo una minúscula fracción de ellas tendría que llegar a su blanco.

¿Qué aspecto tendrían estas nanonaves? Dan Goldin, antiguo director de la NASA, concibió una flota de cápsulas espaciales «del tamaño de una lata de Coca-Cola». Otros han hablado de naves estelares del tamaño de agujas. El Pentágono ha considerado la posibilidad de desarrollar «polvo inteligente», partículas del tamaño de motas de polvo que tienen en su interior minúsculos sensores que pueden esparcirse sobre un campo de batalla para dar a los comandantes información en tiempo real. En el futuro es concebible que pudiera enviarse «polvo inteligente» a las estrellas cercanas.

Los nanorobots del tamaño de motas de polvo tendrían circuitos hechos con las mismas técnicas de grabado utilizadas en la industria de semiconductores, que puede crear componentes tan pequeños como 30 nanómetros, o aproximadamente unos 150 átomos de largo. Esos nanorobots podrían ser lanzados desde la Luna mediante cañones de raíles o incluso aceleradores de partículas, que regularmente envían partículas subatómicas a velocidades próximas a la de la luz. Estos aparatos serían tan baratos de hacer que millones de ellos podrían ser lanzados al espacio.

Una vez que alcanzaran un sistema estelar próximo, los nanorobots podrían aterrizar en una luna desolada. Debido a la baja gravedad de la luna, un nanorobot podría aterrizar y despegar con facilidad. Y con un ambiente estable como el que proporcionaría una luna, sería una base de operaciones ideal. Utilizando los minerales encontrados en la luna, el nanorobot podría construir una nanofactoría para crear una potente estación de radio que pudiera enviar información de vuelta a la Tierra. O podría diseñarse la nanofactoría para crear millones de copias de sí misma a fin de explorar el sistema solar y aventurarse en otras estrellas vecinas, repitiendo el proceso. Puesto que estas naves serían robóticas, no habría necesidad de un viaje de regreso a casa una vez que hubiesen enviado por radio su información.

El nanorobot que acabo de describir se suele denominar una sonda de Von Neumann, por el famoso matemático John von Neumann, que desarrolló las matemáticas de las máquinas de Turing autorreplicantes. En principio, tales naves espaciales nanorrobóticas autorreplicantes podrían ser capaces de explorar toda la galaxia, y no solo las estrellas vecinas. Por último podría haber una esfera de billones de estos robots, multiplicándose exponencialmente a medida que crece el tamaño y expandiéndose a una velocidad próxima a la de la luz. Los nanorobots dentro de esta esfera en expansión podrían colonizar toda la galaxia en algunos cientos de miles de años.

Un ingeniero eléctrico que toma muy en serio la idea de las nanonaves es Brian Gilchrist, de la Universidad de Michigan. Recientemente recibió una beca de 500.000 dólares del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA para investigar la idea de construir nanonaves con motores no más grandes que una bacteria. Gilchrist piensa aplicar la misma tecnología de grabado utilizada en la industria de semiconductores para crear una flota de varios millones de nanonaves, que se impulsarían expulsando minúsculas nanopartículas de solo decenas de nanómetros. Estas nanopartículas adquirirían energía al atravesar un campo eléctrico, igual que en un motor iónico. Puesto que cada nanopartícula pesa miles de veces más que un ion, los motores concentrarían un empuje mucho mayor que un motor iónico típico. Así, los motores de la nanonave tendrían las mismas ventajas que un motor iónico, excepto que tendrían mucho más empuje. Gilchrist ya ha empezado a grabar algunas de las partes de estas nanonaves. Hasta ahora puede concentrar 10.000 impulsores individuales en un único chip de silicio que mide 1 centímetro, de lado. Inicialmente planea enviar su flota de nanonaves a través del sistema solar para poner a prueba su eficiencia. Pero con el tiempo estas nanonaves podrían ser parte de la primera flota que llegue a las estrellas.

La de Gilchrist es una de las varias propuestas futuristas que están siendo consideradas por la NASA. Tras varias décadas de inactividad, la NASA ha dedicado recientemente serias reflexiones a varias propuestas para el viaje interestelar, que van desde lo creíble a lo fantástico. Desde principios de los años noventa la NASA alberga el Taller de Investigación de Propulsión Espacial Avanzada, donde estas tecnologías han sido desmenuzadas por equipos de ingenieros y físicos. Más ambicioso incluso es el programa de Física de Propulsión Avanzada, que ha explorado el misterioso mundo de la física cuántica en relación con el viaje interestelar. Aunque no hay consenso, buena parte de su actividad se ha centrado en los pioneros: el velero láser y varias versiones de cohetes de fusión.

Dados los lentos pero continuos avances en el diseño de naves espaciales, es razonable suponer que la primera sonda no tripulada de cualquier tipo podría ser enviada a las estrellas vecinas quizá a finales de este siglo o comienzos del siglo próximo, lo que la convierte en una imposibilidad de clase I.