2 ago. 2014

Los viajes espaciales tripulados continúan siendo el gran reto para los científicos

El ser humano nunca se aventuró físicamente más allá de la órbita de la Luna aproximadamente. Muchos son los proyectos que se han realizado para simular las condiciones de viajes espaciales de larga duración. Por ejemplo, el experimento Mars500, destinado a comprobar la resistencia humana en aislamiento, con vista a los viajes tripulados por el Sistema Solar o hacia las estrellas, ha revelado importantes implicaciones en sus resultados y se ha considerado un éxito. En todos estos experimentos se ha puesto mucho interés en la parte psicológica de los futuros cosmonautas, pero queda el reto de la parte física, el cual es tanto o más importante que el de mantener la psiquis de los tripulantes en óptimo estado. 

Planeta Tierra realizado por el autor en Blender. Un mundo que
definitivamente algún día el ser humano tendrá que abandonar
(si se salva de la autodestrucción, claro).
Existen gran cantidad de peligros que los vuelos espaciales les depararán a los futuros astronautas, peligros que están muy lejos del común de la gente, pues el ambiente espacial, fuera del recubrimiento protector de la atmósfera, es extremadamente hostil.

Estos peligros son amenazas reales para la salud de las personas. Básicamente, dos de ellos son, lejos, los más importantes: la presencia de radiaciones ionizantes y la ausencia de gravedad. Si se pretende colonizar el cosmos (o al menos comenzar por poner el pie en el planeta Marte, que sería algo así como visitar al vecino de la casa lindera), se deberán superar ambas amenazas. Gracias a los años de investigación con astronautas en órbita o en viajes a la Luna, se ha aprendido de los riesgos reales para la salud de la exposición prolongada a la ingravidez.
Los efectos de la ingravidez o de la muy baja gravedad van desde la hinchazón de todo el cuerpo, los mareos o los trastornos en el oído interno, hasta la atrofia muscular severa y la descalcificación ósea.

Muchos de los efectos de la gravedad cero se pueden mitigar con planes de ejercitación regulares y complementos dietarios. Pero no está comprobado qué ocurrencia tendría para la salud una exposición de varios años a la gravedad cero. O de toda una generación nacida en gravedad cero. Porque un viaje por el espacio interestelar llevará muchos, muchísimos años. Como se dijo, llegar a Marte es el primer reto, luego vendrá el momento de abandonar el Sistema Solar. Pero claro, esto ocurrirá en el supuesto caso que el ser humano se sobreponga a su autodestrucción (cosa difícil viendo lo que estamos viviendo en estos tiempos). Si lo hace, si madura finalmente como especie y se crea una tolerancia total con el medio ambiente y entre todas las personas de la Tierra, llegará el momento de la colonización de nuevos mundos orbitando a otras estrellas distantes.

¿Se puede generar gravedad artificial?

Se han propuesto muchos modelos de artefactos para generar gravedad artificial, uno de los más conocidos es el de una nave rotatoria que generase gravedad por fuerza centrípeta. Una especie de anillo por el cual (internamente) se construirían las instalaciones de la nave o estación espacial y por el cual se moverían las personas.
Sin embargo, lograr poner en marcha semejante artefacto no carecerá de retos. Por ejemplo, la obtención de la energía necesaria para iniciar y mantener la rotación, los ajustes por el movimiento interno de masas, que harían desplazar constantemente el centro de rotación del objeto, la compensación por pérdidas de fricción, etc.

Gigantesca nave espacial en rotación para generar gravedad artificial.
Imagen del autor.
Un problema conocido que ocurriría sería la aparición de la fuerza de coriolis. Esta fuerza ficticia haría que todos los objetos de la nave rotatoria recibiesen una aceleración en sentido oblicuo a la dirección de rotación del artefacto. Este efecto se podría mitigar haciendo bastante grande la nave, para minimizar la velocidad de rotación. Por ejemplo, para una estación espacial de un kilómetro de radio, la velocidad tangencial sería de unos 100 metros por segundo, y el período de rotación valdría aproximadamente un minuto. Con estos valores, los efectos de coriolis se minimizarían en gran medida. Hacer una estructura de semejante tamaño, resistente y optimizada energéticamente es algo que al día de hoy es totalmente utópico.

Otra solución propuesta a la ingravidez es con una aceleración lineal del artefacto. Los efectos de una aceleración lineal en el espacio son, según la Relatividad General, idénticos en todo sentido a los efectos de la aceleración gravitatoria. El tema aquí sería nuevamente obtener un medio energético óptimo para mantener el flujo de energía constante. Pero, al menos, con una aceleración de, digamos, 0,25 G se mitigarían en gran medida los efectos de la ingravidez.

Se han propuesto muchos métodos alternativos a la obtención de energía en el medio interplanetario o interestelar; como podrían ser la obtención de energía del viento solar, o de los campos electromagnéticos. Pero hasta el día de hoy ninguno ha logrado llevarse a la práctica.

Efecto de las radiaciones ionizantes en el espacio

Mitigar los efectos de las radiaciones emitidas por el sol, por las estrellas lejanas, por las galaxias o por objetos exóticos es, como se mencionó más arriba, un gran reto.
Dentro del Sistema Solar casi toda la composición de los rayos cósmicos proviene de protones solares, el resto es radiación en forma de rayos alfa, núcleos de elementos diversos, electrones y una pequeña proporción de positrones.
Si los astronautas se someten a la exposición prolongada de estas radiaciones (a las que habría que sumarle las radiaciones electromagnéticas de alta frecuencia) tendrían altas incidencia de cáncer. Aunque también una exposición aguda podría llevarlos a la muerte por radiación
Además, los componentes electrónicos de los artefactos espaciales no estarían libres de ser dañados por estas radiaciones, con lo que se sumaría el riesgo de que las naves quedasen inutilizadas a medio camino entre la Tierra y Marte, (por poner un ejemplo).

La relativamente larga experiencia con astronautas y estaciones espaciales orbitales le ha dado la pauta a los investigadores de estos riesgos reales. Por lo que para mitigar el daño de las radiaciones (al menos las que poseen carga eléctrica) se han propuesto barreras de plasma o enormes campos magnéticos alrededor de las naves.

¿Se puede "acortar camino" por agujeros de gusano o distorcionando el espacio tiempo?

En teoría existen métodos alternativos de viajar de un punto a otro del espacio. Por ejemplo, "acortando camino" por agujeros de gusano o distorcionando el espacio tiempo mediante una nave con motor Warp
Habrá que esperar a nuevos avances al respecto, pues hasta ahora los viajes tripulados dentro y fuera del Sistema Solar siguen siendo proyectos a futuro.


Básicamente, un agujero de gusano o puente de Einstein-Rosen es un ente físico de carácter hipotético que se deriva de las ecuaciones tensoriales del espacio-tiempo en relatividad general. Como su nombre lo indica vagamente, es una especie de agujero que une dos puntos del espacio muy distantes (o relativamente distantes). Esta entidad posee como mínimo dos extremos conectados entre sí. Por el interior podrían desplazarse partículas de materia o energía y aventajar a la radiación electromagnética en una magnitud arbitraria. Pero estas dos alternativas y otras más exóticas por el momento siguen estando en el terreno de la hipótesis. Si se quiere, están enormemente más lejos (tanto físicamente como tecnológicamente) de lograr que una nave espacial en rotación como la que se describió más arriba.

Y para terminar, sólo queda derramar sobre este papel virtual las nunca bien ponderadas palabras habituales en estos casos:

Habrá que esperar a nuevos avances al respecto, pues hasta ahora los viajes tripulados dentro y fuera del Sistema Solar siguen siendo proyectos a futuro.

Pf: Mariano Miguel Lanzi ©

No hay comentarios: