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27/1/10 - DJ:

III CdlF: El Proyecto Icarus

T.E.L: 6 min. 32 seg.

El Proyecto Icarus es un estudio teórico con el objetivo de diseñar una sonda interestelar que sirva como concepto para una potencial misión que pueda ser lanzada antes del fin de siglo. Icarus utilizará tecnología basada en la fusión que acelerará la nave a casi 10% de la velocidad de la luz.
Proyecto Icarus


Esta nota forma parte del III Carnaval de la Física (CdlF) que, en esta ocasión, es hospedado por el blog Leonardo Da Vinci, por Toranks.


Se trata de una iniciativa de la Fundación Tau Zero en colaboración con la Sociedad Interplanetaria Británica (BIS). Ambas organizaciones, según se indica en la el sitio del Proyecto Icarus, promueven la visión de la exploración espacial humana.

El objetivo de diseñar una nave interestelar creíble, no de ciencia ficción, es enorme, por lo que dividieron la investigación en 20 módulos, cada uno de los cuales tienen submódulos. El proyecto tiene tres etapas:

  1. Establecer un equipo de diseño inicial y completar los términos de referencia para septiembre de 2009
  2. Terminar de ensamblar al equipo de diseño
  3. Y construir un programa de investigación para comienzos de 2010.

Estas tres etapas son como las grandes partes de un libro que, además, contienen capítulos. En este caso, a las partes hay que desagregarlas en fases, que son 10.
Estiman que, con 20 diseñadores voluntarios, el Proyecto Icarus requerirá unas 35 mil horas hombre en total, a lo largo de 5 años.

Una continuación del Proyecto Daedalus
En comparación, el Proyecto Daedalus comenzó el 10 de enero de 1973 y los reportes finales se publicaron el 15 de mayo de 1978. Aquel proyecto también fue realizado por la BIS con el mismo objetivo que Icarus. El objetivo era llegar con una sonda, no tripulada, a la estrella Barnard, a casi 6 años luz de distancia, que en ese tiempo se creía que poseía al menos un planeta gigante. La idea de exoplanetas en Barnard fue sugerida por el astrónomo Peter Van de Kamp, sin embargo los planetas nunca se hallaron. Además, querían examinar la Paradoja de Fermi: la contradicción entre las estimaciones que afirman que hay una alta probabilidad de existencia de civilizaciones inteligentes en el universo, y la ausencia de evidencia de dichas civilizaciones.
Por razones económicas, aquel proyecto no parece viable en el siglo XXI.

Proyecto Daedalus


Comunicaciones Interestelares
En el weblog del Proyecto Icarus podemos encontrar algunos artículos interesantes, como el de Pat Galea sobre comunicaciones interestelares. Allí Galea indica que al enviar una nave a una estrella deseamos recopilar datos y enviarlos a la Tierra. Esto puede ser posible de varias formas, como

  1. Enviar otra nave menor a la Tierra con los datos
  2. Usar señales de radio
  3. Usar señales ópticas
  4. Usar técnicas exóticas

La primera opción no es tan absurda como puede parecer, indica Pat y hace referencia a la idea de alta latencia, alto ancho de banda (High latency, high bandwidth). En Centauri Dreams, blog de Tau Zero, recuerdan a Vint Cerf, el gurú del TCP/IP, recordando a un pequeño grupo de investigadores de JPL a "Nunca menospreciar el ancho de banda de un camión llevando una carga completa de DVDs", una referencia comúnmente usada en descripciones de latencia en aquellos días.
En definitiva, se tarda mucho, pero se envían muchos datos también. Pero tienen serios inconvenientes. Si se pierde una "carga" se pierden muchos datos. Ni hablar del hecho de tener que tener una nave pequeña, con todo lo que eso implica y que parece descartar la opción.


La opción 2 es una extensión de los sistemas actuales. Las señales de radio son de longitud de onda más largas que las de la luz, pero el haz se dispersa significativamente. Para eso, el Proyecto Daedalus realizó dos sugerencias:
Que la cámara de reacción del motor de la nave tenga la forma de una antena y se use para ese fin, luego de la fase de propulsión; y que en la Tierra (o en un espacio cercano) se cree un enorme conjunto de receptores.

La opción 3 es una alternativa a la anterior, pero con láseres. Aquí, según Pat, el problema es mantener el objetivo con precisión.

La opción 4 cubre un rango muy amplio. Una sugerencia de Claudio Maccone, es el uso de lentes gravitacionales, como un gran telescopio que utilice el poder gravitacional de dos estrellas. Una de las estrellas sería aquella a la que la nave se acercó para estudiar. La otra sería nuestro Sol, cerca del cual -a 700 Unidades Astronómicas- debería haber otra nave. La sonda interplanetaria enviaría los datos, la estrella cercana los enfocaría gravitacionalmente y los enviaría a través del espacio. Años después llegarían al Sol y de allí a la nave en sus inmediaciones.

Otras sugerencias incluían el uso de ondas gravitacionales o neutrinos para enviar datos. Lo raro es que se pensara tan tempranamente, hacia 1977, en los problemas de comunicación interestelares.

Un pequeño problemita: la propulsión
Los principios básicos de la propulsión de cohetes son descritos por la 3ra ley de Newton del movimiento, llamada comúnmente "de acción y reacción". Un cohete se impulsa al expedir material a alta velocidad, en una dirección opuesta a su movimiento. El material usualmente es un gas y el calor de una reacción química imparte la velocidad. El calor genera presión en una cámara de combustión y se convierte en velocidad de escape por medio de una tubería diseñada adecuadamente. El principio es bastante generalizado y se aplica igualmente para el movimiento de un aspersor de jardín como para los poderosos propulsores del transbordador espacial.
En los cohetes actuales es necesario llevar el combustible (líquido o sólido) y el comburente, el oxidante, normalmente oxígeno.

Proyecto Orion


Pasemos a la fusión
En la Tierra nos beneficiamos diariamente de las reacciones de fusión nuclear que ocurren permanentemente en el Sol. Una reacción de fusión ocurre cuando dos átomos de hidrógeno colisionan para crear un átomo de helio que libera energía. El proceso incluye la combinación de los dos átomos de hidrógeno para formar uno de deuterio, un positrón y un neutrino. Un protón se combina con el deuterio y forman helio-3 (dos protones con un neutrón) y rayos gamma. Dos átomos de helio-3 se combinan y forman helio-4 (dos protones y dos neutrones) y dos protones.
Esto es posible porque las estrellas son entornos muy calientes (plasma) imposibles de lograr en la Tierra. Sin embargo, el plasma es un buen conductor de la electricidad, que es posible de sostener gracias a campos magnéticos acelerados.

NASA posee un conjunto de páginas sobre las alternativas de propulsión en Warp Drive, When?

El proyecto Orion: El primer ejemplo es de la década 1950-1960. El Proyecto Orión usaba bombas nucleares. Kelvin Long comenta sobre las motivaciones detrás de la propulsión de fusión y alude a argumentos de Freeman Dyson en su autobiografía Disturbing the Universe en la que claramente no apoya la propuesta de Orion, por los desechos radioactivos que dejaría detrás.
El Proyecto Daedalus se diseñó para usar micro-explosiones que recaían en obtener el combustible de apropiados isótopos de Júpiter.
El diseño Bussard se basaron en no llevar el combustible, sino en recoger los protones del espacio interestelar.
Otra posibilidad son las velas de luz. Cuando la luz golpea a un objeto, lo empuja levemente. Con mucha luz en un área muy grande, la fuerza se hace notable. Es una propuesta de Robert Forward usando un láser de 10 millones de gigawatts, un nivel 10 mil veces superior a la energía usada en todo el planeta hoy.

Proyecto Daedalus


Motor de magnetoplasma de impulso específico variable
VASIMIR es un cohete de plasma, precursor de la propulsión a fusión. La intención del proyecto es crear un motor de iones de plasma que sirva como una alternativa barata y eficaz como fuente de energía de propulsión para naves espaciales.

Otra opción pensada es el Gas Dynamic Mirror Fusion Propulsion (GDM) usa un solenoide (una bobina) alrededor de una cámara de vacío con plasma atrapado en los campos magnéticos creados en la sección central.
Ver: Gasdynamic Mirror (GDM) Fusion Propulsion Engine Experiment
Gas Dynamic Mirror Fusion Propulsion Engine


No son éstas las únicas opciones. Se han muchas propuesto más, como usar antimateria. Incluso se propusieron fábricas de antimateria en el espacio y formas un poco más viables de atrapar antimateria.

El Proyecto Breakthrough Propulsion Physics (BPP) de NASA finalizó en 2008, pero su contribución fue la asistencia en la compilación de un libro técnico: Frontiers of Propulsion Science, de Marc G. Millis publicado por el Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica. Millis es el fundador de Tau Zero. Es un conjunto de ensayos sobre alternativas de propulsión.

El mito de Ícaro, la aeronáutica y la obediencia
En la mitología griega, Dédalo era un arquitecto y artesano muy hábil, famoso por haber construido el laberinto de Creta en el que el rey Minos quería encerrar al Minotauro. En este laberinto, Dédalo y su hijo Ícaro fueron encerrados. Para escapar, Dédalo construyó alas de plumas y cera para él y su hijo. El padre le advirtió al pequeño que no volara muy alto porque el calor del Sol derretiría sus alas. El impaciente Ícaro desoyó a su padre y al ascender alto la cera se derritió y cayó mortalmente al mar.
Portada I...como Ícaro
Es de desear que, si finalmente se llegara a concretar el Proyecto Icarus, quienes manipulen la nave, no desoigan a Dédalo y que lo obedezcan. Y, si de obediencia hablamos, Ives Montand protagoniza un film -que nadie debería dejar de ver- llamado I... como Ícaro. Allí, un fiscal intenta acercarse demasiado a una Verdad, con sus previsibles y nefastas consecuencias para él.
Pero la película también incluye un experimento vinculado a la obediencia y los roles de supuestos científicos. Vale mejor ver la película y, en todo caso, leer luego un análisis del experimento.
Ah...Dédalo también es un epónimo para un cráter, en el lado oscuro de la Luna.


Fuentes y links relacionados


Sobre las imágenes


  • Logo de Proyecto Icarus. Crédito: Tau Zero/BIS

  • Logo de Fundación Tau Zero

  • Ilustración de Proyecto Daedalus. Crédito: Adrian Mann

  • Imágenes Nuclear Concepts Orion y Daedalus. Crédito: NASA




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1 comentario:

  1. Diego Reque Olano19:05

    <span>como es la tencnologia basada en la fusion</span>

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