Diminutas sondas podrían navegar a planetas exteriores con la ayuda de láseres de baja potencia


Los viajes espaciales pueden ser angustiosamente lentos: por ejemplo, la sonda New Horizons tardó casi 10 años en llegar a Plutón. Viajar a Proxima Centauri b, el planeta habitable más cercano a la Tierra, requeriría miles de años incluso con los cohetes más grandes. Ahora, los investigadores calculan en Nano Letters de ACS que los láseres de baja potencia en la Tierra podrían lanzar y maniobrar pequeñas sondas equipadas con velas de nitruro de boro o silicio, impulsándolas a velocidades mucho más rápidas que los motores de cohetes.

En esta ilustración, un láser de baja potencia (cono rojo) en la Tierra podría usarse para cambiar la órbita (líneas rojas) de una pequeña sonda (círculo gris) o impulsarla a velocidades rápidas hacia Neptuno y más allá. Crédito: Nano Letras, 2022

En lugar de atrapar el viento, como las velas de los barcos, las «velas láser» atraparían los rayos láser y podrían, en principio, empujar las naves espaciales a casi la velocidad de la luz. Los científicos han estado trabajando en este concepto durante un tiempo. Por ejemplo, un proyecto financiado con fondos privados llamado la iniciativa Breakthrough Starshot tiene como objetivo enviar una pequeña sonda navegada que pesa alrededor de un gramo a Próxima Centauri b con un vuelo que demora solo 20 años. Sería propulsado al 20% de la velocidad de la luz por un conjunto de láseres de 100 GW de kilómetro cuadrado. Ho-Ting Tung y Artur Davoyan se preguntaron si los conjuntos de láser más pequeños y de menor potencia podrían encontrar uso en aplicaciones donde ahora se usan cohetes químicos y eléctricos convencionales.

Los láseres podrían algún día ser capaces de ajustar la órbita de los satélites después del lanzamiento o impulsar pequeñas sondas navegadas en misiones interplanetarias o interestelares, sin requerir grandes cantidades de combustible.

Los investigadores realizaron cálculos para demostrar que incluso los láseres con potencias de alrededor de 100 kW y tamaños de matriz de alrededor de un metro podrían alimentar una sonda de 1 gramo a velocidades muy superiores al récord actual, con solo minutos u horas de iluminación láser. Según sus cálculos, los láseres podrían maniobrar pequeñas sondas entre diferentes órbitas terrestres en solo un día, lo que no es posible con los cohetes eléctricos y químicos actuales. El equipo determinó que los mejores materiales para las velas láser, que permitían una alta reflectividad y un enfriamiento rápido, eran el nitruro de silicio y el nitruro de boro estructurados a nanoescala. Finalmente, los investigadores calcularon que estas diminutas sondas impulsadas por láser podrían viajar lo suficientemente rápido como para escapar del sistema solar, alcanzando velocidades cinco veces más altas que la sonda New Horizons. Estos prototipos de naves espaciales navegadas, impulsadas por láseres de baja potencia, podrían preparar la ola para la exploración espacial rápida y el futuro vuelo interestelar, dicen los investigadores.

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