Velas solares

Concepción artística de la Vela Solar ‘Sunjammer’, sobrevolando la Tierra.
Crédito: Space Services Holdings, Inc.

Un nuevo método para los viajes espaciales está a punto de conseguir su momento de gloria.

Algunas de las próximas misiones espaciales tienen como objetivo aprovechar el sutil empuje de la luz solar, usando “velas solares” para navegar a través de los cielos como barcos en la mar. Este método de propulsión sin combustible podría resultar ser muy barato y eficiente. Se podrían llevar las naves espaciales a una variedad de destinos, desde el espacio cercano a la Tierra hasta el borde del Sistema Solar, o incluso más allá. 

Por ejemplo, una nave espacial equipada con una de estas velas de 400 metros de ancho podría viajar 2.100 millones de kilómetros al año, lo que le permite escapar de la esfera de influencia del Sol en tan sólo una década, más o menos.

Otra concepción artística de una vela solar.

El ingeniero aeroespacial, Bruce Campbell, dijo durante una presentación del equipo de Futuro de la agencia en Operaciones Espaciales (FISO) de la NASA: “No conocemos hasta ahora ningún otro medio de propulsión química que pueda alcanzar tales velocidades”.

Preparando el Terreno

Esta imagen es una foto de la vela Solar Ikaros de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón. Se ve la vela en el espacio profundo, justo después de su despliegue, el 14 de junio de 2010. Es una foto tomada desde una pequeña cámara expulsada por la vela.
Crédito: JAXA

La presión de la radiación solar proporciona un pequeño empuje a la nave espacial. Este empuje es constante y por lo tanto es capaz de acelerar la sonda a una velocidad tremenda con el tiempo.

El aprovechamiento de la luz solar de esta manera no es una idea nueva. Jules Verne mencionaba esta posibilidad en su libro (1865) “De la Tierra a la Luna”, y Arthur C. Clarke escribió un siglo después acerca de una carrera de naves espaciales equipadas con velas solares, en su corta historia titulada “Sunjammer”.

Pero tuvieron que pasar muchos años para que el concepto de velas solares pasara de la ficción a la realidad. La primera demostración con éxito de este nuevo sistema de propulsión no llegó hasta el año 2010, cuando la sonda japonesa Ikaros desplegó su vela de 14m de ancho. La sonda Ikaros se convirtió en la primera nave en utilizar fotones para viajar por el espacio.

La NASA hizo la mismo cinco meses más tarde, con el lanzamiento de la pequeña nave espacial NanoSail-D. Esta nave desplegó su vela en enero del 2011, y luego dio la vuelta al planeta durante 8 meses antes de quemarse en la atmósfera.

Otros proyectos se vislumbran en el horizonte. Se espera que a principios del 2016, venga otro gran hito, cuando la NASA lance al espacio la vela solar más grande nunca visto antes.

La misión Sunjammer de 27 millones de dólares toma su nombre de la corta novela de Arthur C. Clarke. Se usará una vela de 38m de ancho, construida por la compañía L’Garde con sede en California. Según la NASA, esta vela está hecha de un material avanzado llamado Kapton, tan sólo tiene 5 micras de espesor y pesa menos de 32 kilos.

El plan actual es equipar a Sunjammer con algunos instrumentos para el seguimiento del Sol, y enviarla a una distancia de 3 millones de kilómetros de la Tierra aproximadamente, a lo largo de la línea Sol-Tierra. Este punto está dos veces más lejos que el punto 1 de Lagrange de la Tierra-Sol (L1). L1 es uno de los puntos gravitacionalmente estable en el espacio que ha acogido diversas misiones heliofísicas y del clima espacial en los últimos años.

La vela Solar Sunjammer, la más grande hasta ahora.

El presidente de L’Garde, Nathan Barnes dijo: “Lo que pretendemos hacer con Sunjammer es demostrar que una vela solar es un dispositivo oportuno para colocar instrumentos de alerta solar más cerca del Sol que lo que hemos conseguido hasta ahora con los demás sistemas convencionales”.

Una nave espacial, posiciona en el punto L1, puede ayudar a los investigadores y al mundo a prepararse para los eventos de meteorología espacial, como por ejemplo, la detección de nubes gigantes de plasma solar muy calientes, conocidas como eyecciones de masa coronal (CME). Estas eyecciones se podrían detectar unos 40 minutos antes de que lleguen a la Tierra (donde podrían interrumpir las redes eléctricas, las señales de GPS y la comunicaciones de radio).

Así que una sonda que esté ubicada al doble de distancia proporcionaría avisos dos veces más temprano.

Barnes dijo: “Este avance podría proporcionar un gran nivel de seguridad y de bienestar para mucha gente”.

¿A la Luna?

Pero, Sunjammer no es la única misión con vela solar. La Sociedad Planetaria también está trabajando en un proyecto llamado LightSail-1, que pondrá en órbita una nave espacial de aproximadamente 4,5kg.

Los representantes de la Sociedad Planetaria dijeron que el objetivo es demostrar el control de navegación y que el uso de la presión de la luz solar puede aumentar la velocidad de la nave de forma continua, empujando así la tecnología con estas velas solares.

Los investigadores de la NASA también están desarrollando otra nueva misión, llamada Lunar Flashlight (en español, Linterna Lunar), que enviaría un diminuto satélite llamado “CubeSat”, equipado con una vela solar, a la Luna. La vela, no sólo proporcionaría el empuje, sino que, además actuaría como un espejo, reflejando la luz del Sol en los cráteres lunares oscuros, para que así los sensores puedan buscar indicios de agua o de otros elementos volátiles.

Los oficiales de la NASA escribieron en una descripción online de la misión Lunar Flashlight: “Este nuevo concepto innovador y de bajo coste escaneará el polo Sur de la Luna en busca de compuestos volátiles. No sólo eso, sino que además será el primer CubeSat (satélite pequeño con forma de cubo) en llegar a la Luna, y la primera misión en utilizar una vela solar de 80 metros cuadrados”.

Las velas solares también podrían ayudar a aliviar el problema creciente de la basura espacial, permitiendo que los satélites difuntos o muertos desorbiten la Tierra de forma segura. La Agencia Espacial Europea, de hecho, espera realizar una prueba en el espacio, utilizando una vela solar llamada “Gossamer” para este propósito a finales del 2014.

Hay muchos investigadores que tienen esperanzas aún mayores para las velas solares, y que sugieren que una enorme vela del tamaño de Tejas, por ejemplo, podría enviar una nave espacial a otro sistema estelar en unos pocos siglos. Sin embargo, se necesitaría un láser espacial que proporcione un rayo de gran alcance para empujar la vela solar. De ese modo, la nave se alejaría cada vez más del Sol.

Aunque se espere que los meteoritos perforen las velas solares de vez en cuando, según Barnes, estos impactos degradarían el rendimiento de las velas muy lentamente. Así que puede que esta nueva tecnología cambie la forma en la que los ingenieros planean y diseñan las misiones espaciales.

Barnes dijo: “Si se consigue que las velas solares se levanten del suelo y comiencen a funcionar, realmente estaríamos presenciando un nuevo cambio de paradigma en el diseño de las naves espaciales futuras”.

Fuente: Space.com