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¿Qué se necesita para construir un drone explorador interestelar?

Hoy en día es muy común ver en internet vídeos de personas que se dedican a explorar entornos de difícil acceso mediante el uso de drones equipados con sistemas de visión FPV. Y es que el hecho de poder volar nuestro drone mediante FPV en entornos desconocidos, resulta una experiencia increíble. Ahora imaginemos ser capaces de enviar a nuestro drone a explorar los cráteres lunares mientras permanecemos sentados en el sillón de la sala. Esta escena seguro será muy común en el futuro, pero para hacerla realidad aún hacen falta muchos años de investigación científica.

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Visión futurista de como podrían ser los drones exploradores interestelares.

A continuación veremos los desarrollos científicos/técnicos requeridos para poder construir drones capaces de surcar el universo.

Nuevo sistema de propulsión para el drone explorador interestelar

Para lograr que un drone sea un verdadero explorador interestelar necesitamos disponer de un sistema de propulsión que permita cubrir grandes distancias en muy poco tiempo, lo cual es un enorme reto cuando hablamos de distancias medidas en años luz.

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Esta imagen muestra como una nave propulsada por un motor warp viaja a través del tejido espacio-tiempo.

Sin embargo, existe una forma teórica de propulsión superlumínica llamada propulsión warp (empuje por curvatura), que permitiría propulsar un drone espacial a una velocidad equivalente a varios múltiplos de la velocidad de la luz, mientras se evitan los problemas asociados con la dilatación relativista del tiempo. El funcionamiento de este tipo de propulsión consiste en curvar o distorsionar el Espacio-tiempo, de tal manera que permita a la nave «acercarse» al punto de destino.

En el año 2006 el ingeniero británico Roger Shawyer creo el motor llamado EmDrive, el cual no quema ningún tipo de combustible convencional para generar impulso, sino que simplemente transforma electricidad en impulso moviendo microondas dentro de un tanque. El funcionamiento de dicho motor fue confirmado por un grupo de científicos chinos en el 2008 y posteriormente la NASA  ha vuelto a validar su funcionamiento tras varios experimentos realizados. El impulso que genera un motor EMDrive depende exclusivamente de la potencia eléctrica que se le aplique. Un motor de 100 vatios generaría tan solo 50 micronewtons de impulso, pero un motor alimentado por un generador nuclear de entre 1 y 100 megavatios revolucionaría por completo los viajes espaciales.

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El motor EmDrive

Según los cálculos de la NASA, un motor EmDrive alimentado por un generador nuclear portátil de 2 megavatios permitiría a una nave llegar a Marte en tan solo 70 días. Siendo menos ambiciosos, un propulsor de este tipo con tan solo 6 kilovatios (obtenidos mediante paneles solares) generaría el impulso necesario para mantener un satélite geoestacionario en órbita indefinidamente y reduciría la carga que los cohetes actuales necesitan poner en órbita de 3 toneladas a solo 1,3.

Si se consigue perfeccionar el motor EmDrive para que ofrezca aun más potencia de propulsión , este propulsor podría ser el punto de partida para los motores warp capaces de doblar el espacio-tiempo para viajar más rápido que la luz. Luego para la construcción de nuestros drones exploradores interestelares también se requerirá desarrollar este tipo de motores a una escala menor pero sin perder eficiencia de propulsión.

Nuevos sistemas de comunicación

Otro de los problemas que debemos solucionar es el desarrollo de sistemas de comunicación que permitan el intercambio de información entre nosotros y nuestros drones con un bajo nivel de latencia a través de distancias astronómicas.

Este problema resulta bastante difícil de superar si tenemos en cuenta de que por ejemplo si enviásemos un mensaje desde la Tierra, a la velocidad de la luz, a un drone que se encuentra a una distancia de 149,6 millones de kilómetros (es la distancia entre la tierra y el sol), el mensaje sería recibido con una latencia de alrededor de 8 minutos, y si hablamos de vuelos interestelares los tiempos de latencia serían enormes.

Sabiendo que la velocidad de la luz es un límite físico, ¿sería posible encontrar un método de transmisión que permita superar este gran inconveniente? La física cuántica nos tiende una mano para brindarnos una opción para solucionar esta cuestión, como si de un super heroe se tratase. La física cuántica es un campo donde las reglas de lo intuitivo se rompen para conseguir cosas como, por ejemplo, que un átomo esté intacto y desintegrado al mismo tiempo, o que las partículas puedan teletransportarse. El mundo cuántico es el «País de las Maravillas de Alicia», donde quizá no todo sea posible, pero sí ciertas cosas que nunca creeríamos.

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Entrelazamiento cuántico

El concepto clave se denomina entrelazamiento cuántico, la cual es una de las teorías más extrañas de la mecánica cuántica; tan extraña, de hecho, que Albert Einstein se refirió a ella como «acción fantasmal a distancia». Lo extraño de este fenómeno es que cuando dos (o más) objetos se entrelazan cuánticamente, los estados cuánticos de los mismos se deben describir mediante un estado único que involucra a todos los objetos del sistema, aún cuando los objetos estén separados espacialmente.

En el año 2012 un grupo de físicos israelíes consiguieron entrelazar dos fotones que nunca habían coincidido en el tiempo, esto es, que existieron en momentos diferentes. Primero generaron un fotón y midieron su polarización, un procedimiento que destruye la partícula que se quiere medir. Después generaron un segundo fotón, y a pesar de no haber existido al mismo tiempo que el primero, comprobaron que tenía exactamente la polarización opuesta, lo que demuestra que ambos estaban entrelazados. El hallazgo se publicó en arXiv.org.

El entrelazamiento funciona de forma instantánea sin importar cual sea la distancia entre las dos partículas, ya sea de pocos cm. o que ambas se encuentren en extremos opuestos del Universo. Ahora, este experimento ha demostrado que el entrelazamiento no solo existe en el espacio, sino también en el tiempo o, más propiamente dicho, en el espacio-tiempo.

La aplicación de esta técnica de “dobles parejas” permitiría a un emisor manipular sus fotones, y por lo tanto establecer una comunicación, de forma instantánea. Pero aún estamos lejos de poder aprovechar el enorme potencial de aplicación que ofrece esto. Si esta línea de investigación consigue prosperar hasta  convertirse en tecnología utilizable, los futuros drones exploradores interestelares podrán comunicarse con nosotros empleando dispositivos de comunicación cuántica.

Otra opción que nos permitiría mandar información burlando la distancia, es enviarla a través del tiempo como postula el doctor Lucas Butcher, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), el cual sostiene que si un estrecho agujero de gusano permanece abierto el tiempo suficiente se podría enviar mensajes a través del tiempo mediante los pulsos de luz. Con esta opción podríamos comunicarnos con nuestros drones espaciales esquivando las limitaciones espaciales mediante la manipulación del tiempo.

Nuevos materiales

Para la construcción de nuestros drones se deberan diseñar nuevos materiales que garanticen la resistencia mecánica que debe tener el vehículo para soportar las velocidades, aceleraciones, impactos y esfuerzos a los que habrá de verse sujeto.

Nanotubo de carbono
Nanotubo de carbono

En este sentido, la humanidad viene dando pasos agigantados en los campos de las nanociencia y nanotecnología. Dichos avances han permitido la creación de nuevos materiales como los nanotubos de carbono, los cuales son cien veces más fuerte que el acero y entre seis y diez veces más ligero, además de presentar un elevado nivel de elasticidad. Por lo que sin lugar a dudas en un futuro no muy lejano contaremos con nuevos nanomateriales que nos permitan crear un drone explorador interestelar ligero y capaz de resistir las velocidades y aceleraciones generadas por propulsores de alta potencia como los Warp.

 

 

Ernesto Santana

Soy editor y administrador de XDrones.es, un portal web especializado en todo lo referente al mundo de las aeronaves no tripuladas (UAVs por su sigla en inglés) y/o drones.

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