“Pudimos ver la escritura rusa en el costado, así que comenzamos a investigar para ver más, lo cual fue un poco atrevido, dado que no teníamos idea de qué era”, dijo Clarke a ‘The Independent’.

Mystery Russian metal ball found on beach ‘could be from spacecraft’ https://t.co/J3j6yfYI8o

— The Independent (@Independent) February 27, 2021

Como se puede apreciar en las fotos tomadas por la joven, el texto en cirílico señala que la bola tiene un rango de temperatura de funcionamiento de entre 196 y 170 grados centígrados bajo cero, una capacidad de unos 43 litros y un peso de alrededor de 41 kilogramos. Si bien el origen del objeto permanece sin esclarecerse, algunos expertos espaciales entrevistados por el periódico británico asumieron que podría ser parte de una nave espacial rusa o soviética.

“Claramente, es un tanque de propelente de hidracina” que “normalmente se utiliza en satélites o naves espaciales sin tripulación y comprime el propulsor en los motores de los cohetes”, explicó el doctor Martin Archer, experto en física espacial del Departamento de Física de la Escuela Imperial de Londres. Según Archer, en circunstancias controladas, los operadores de satélites intentan que tales tanques se desorbiten y se destruyan en el llamado “cementerio de naves espaciales en el área deshabitada del Pacífico sur”, que es el lugar del océano más remoto de cualquier tierra firme. Sin embargo, “las condiciones no siempre están bajo control”, agregó el experto. El científico tampoco descarta que pueda tratarse de una pieza de repuesto “que cayó accidentalmente al océano”.

Las ondas de choque emanaron de eyecciones de masa coronal, que son expulsiones de gas caliente y energía provenientes del Sol, a velocidades aproximadas de 1,6 millones de kilómetros por hora. Incluso a esa velocidad, las ondas de choque tardan más de un año en llegar a sonda Voyager, que se ha alejado de nuestra estrella más de 22.500 millones de kilómetros, la distancia más lejana que cualquier otro objeto creado por el hombre. “Lo que vemos aquí es un cierto mecanismo, por el cual cuando la onda de choque entra en contacto por primera vez con las líneas del campo magnético interestelar que pasan a través de la nave espacial, refleja y acelera algunos de los electrones de los rayos cósmicos”, explica el profesor Don Gurnett de la Universidad de Iowa, y uno de los autores del estudio, publicado en la revista ‘The Astronomical Journal’.

Los responsables de ese trabajo determinaron que se trata de “un nuevo mecanismo”, puesto que dichos electrones “fueron reflejados y acelerados por choques interestelares que se propagan hacia afuera a partir de eventos energéticos en el Sol”. Este descubrimiento podría ayudar a los físicos a comprender mejor la dinámica de las ondas de choque y la radiación cósmica que provienen de las estrellas fulgurantes y en explosión. Los científicos creen que estos electrones se reflejan primero en un campo magnético reforzado en el borde de la onda de choque y, posteriormente, son acelerados por el movimiento de la propia onda de choque.

Esto es posible, al menos en teoría, en caso de que una nave espacial aprovechara la enorme cantidad de energía liberada como resultado de la explosión de una estrella, explican los autores del trabajo, cuya versión preliminar fue publicada en línea el pasado mes de febrero.

Para ello se necesitaría de una vela solar o magnética, la cual aprovecharía la energía de la supernova de manera similar a como un velero utiliza la fuerza del viento. Se trata de un modelo de propulsión basado en el uso de la radiación solar para generar presión sobre un material altamente reflexivo y de esta manera crear una fuerza de empuje sin necesidad de combustibles. A su vez, para alcanzar velocidades aún mayores de las que permite la radiación solar, otra de las posibilidades sería acelerar la nave espacial mediante energía dirigida, es decir, apuntando a la vela con un rayo láser.

Una vela cuyo peso sea inferior a medio gramo por metro cuadrado sería suficiente para que la nave pudiera alcanzar velocidad relativistas —aquellas que constituyen una fracción de la velocidad de la luz—, señalan los investigadores. La energía liberada por una supernova es mil millones de veces superior la que emite el Sol en el transcurso de un mes. Así, el viento solar solamente es capaz de acelerar una vela solar hasta una milésima de la velocidad a la que viaja la luz, mientras que con una explosión estelar llegaría a una décima de la velocidad de la luz.

Sin embargo, para efectuar este tipo de viajes sería necesario resolver una serie de dificultades. Por ejemplo, evitar los elevados niveles de fricción con las corrientes de gas generadas por las estrellas masivas que podrían destruir la nave. Para ello, sería necesario abrir la vela al momento de la explosión y luego plegarla para evitar la fricción con el ambiente gaseoso.

Además, la vela solar debería estar hecha de un material lo suficientemente reflexivo como para no absorber demasiada energía e incendiarse como consecuencia. Asimismo, sería necesario conocer con exactitud el momento en que explosione la estrella y posicionar oportunamente la nave para aprovechar la supernova. Por último, también sería indispensable calcular la trayectoria que realice la nave una vez que sea propulsada para evitar posibles colisiones con partículas espaciales sólidas. Sin embargo, en palabras de los científicos, todas estas cuestiones pueden ser resueltas en teoría.

La polémica idea de Burns se basa en explotar la forma en que la masa puede cambiar a ‘velocidades relativistas’, es decir, aquellas que se acercan a la velocidad de la luz en el vacío. Sin embargo, esa posibilidad no ha sido hasta ahora considerada por expertos. Es más: su concepto viola las leyes de la física tal como las conocemos. “Me siento cómodo proponiéndolo”, dijo Burns a la revista ‘New Scientist’. “Si alguien dice que no funciona, seré el primero en decir que valió la pena intentarlo”.

NASA engineer's 'helical engine' may violate the laws of physics https://t.co/eMVpxpMUXZ pic.twitter.com/HYluIAPNtH

— New Scientist (@newscientist) October 11, 2019

Para explicar el principio del hipotético motor, Burns describió una caja con una carga en su interior, pero sin rozamiento con la superficie. Los extremos de la carga están unidos por resortes que la conectan a las paredes de la caja. El efecto es que, en el vacío, la caja oscilará, mientras que la carga permanecerá inmóvil. Si la masa de la carga aumenta repentinamente durante las oscilaciones, esto provocará un empuje, reporta la misma agencia espacial.

Según la relatividad especial, los objetos ganan masa a medida que se acercan a la velocidad de la luz. Entonces, si se reemplaza el peso con iones y la caja con un bucle, en teoría puede lograrse que los iones se muevan más rápido en un extremo del bucle y más lentamente en el otro. Pero el ‘motor Burns’ no es un solo circuito cerrado. Es helicoidal, como un resorte estirado, de ahí surge su término de “motor helicoidal”.

En esas circunstancias, los iones son la carga, y la caja es el circuito en el que se mueven las partículas. Los iones se aceleran a velocidades relativistas moderadas, después de lo cual su masa comienza a cambiar ligeramente. Se mueven hacia adelante y hacia atrás a lo largo del contorno, creando empuje en cierta dirección. En el caso de un motor helicoidal, la espiral debe alcanzar unos 200 metros de longitud y 12 metros de diámetro, según los cálculos de Burns. Además, se necesitarán 165 megavatios de energía para producir un newton de empuje. Sin embargo, Burns cree que su propuesta tiene potencial para el futuro, en condiciones de un entorno con baja fricción como lo es el espacio exterior.

“Estamos encantados de anunciar el éxito de la misión LightSail 2”, declaró el gerente del programa LightSail, Bruce Betts. “Nuestro criterio era demostrar la navegación solar controlada en un CubeSat cambiando la órbita de la nave espacial y utilizando solo la ligera presión del Sol, algo que nunca antes se había hecho”, explicó el científico.

La LightSail 2 orbita la Tierra desde el 25 de junio y la semana pasada desplegó sus velas por primera vez. Desde entonces, la nave espacial elevó su órbita en 1,7 kilómetros, siendo propulsada únicamente por los fotones procedentes del Sol que rebotan en la superficie reflectante de la vela.

MISSION SUCCESS!

We just raised our orbit around Earth using sunlight alone, something that’s never been done before.#LightSail2 is now the highest performing solar sail to date and it's 100% crowdfunded by our members and backers! pic.twitter.com/9bLxTNgbJs

— Planetary Society (@exploreplanets) July 31, 2019

La sonda está siendo controlada de forma autónoma por un algoritmo integrado, según relató el gerente de proyecto, Dave Spencer. Al girar la nave espacial 90 grados cada 50 minutos, este ‘software’ puede alterar la orientación de la sonda, de modo que obtenga suficiente energía del Sol sin importar dónde se encuentre. La misión LightSail 2, que fue completamente financiada por los patrocinadores, representa el segundo intento exitoso de vuelo solar de la historia después de la vela japonesa IKAROS lanzada en 2010.

Se espera que la tecnología de la vela solar se use para monitorear el clima en el Sol y como un sistema de advertencia para los asteroides entrantes a la Tierra, y también que sea aprovechable en futuras misiones espaciales a gran distancia, ya que no requiere ningún combustible u otro sistema de propulsión.

Se planea que LightSail 2 orbite nuestro planeta alrededor de un año, aumentando gradualmente su altitud. En ocasiones, será visible desde la Tierra a simple vista. Al final, el aparato será arrastrado hacia la atmósfera, donde se quemará.

“¡El despliegue de la vela ha sido completado! ¡Estamos navegando por la luz solar!”, escribió la entidad en la plataforma, que también publicó imágenes del aparato.

SAIL DEPLOYMENT COMPLETE! We're sailing on SUNLIGHT!!!!! pic.twitter.com/PA74NMa7Ry

— Planetary Society (@exploreplanets) July 23, 2019

LightSail 2 consta de un sistema de cuatro velas triangulares que forman un cuadrado cuando se despliegan, según el portal ‘Universe Today’. Completamente desplegada, la vela mide 32 metros cuadrados y puede utilizarse para elevar la órbita de la nave espacial.

Se espera que la tecnología de la vela solar, sencilla pero eficaz, sea aprovechable en futuras misiones espaciales a gran distancia, ya que no requiere “ningún combustible u otro sistema de propulsión”, escribe el medio.

Los fotones procedentes del Sol rebotan en la superficie reflectante de la vela y la propulsan, de tal forma que cuantos más fotones rebotan sobre ella, mayor es su velocidad. En teoría, si una nave con las velas solares cambia su ángulo, puede alcanzar la dirección deseada y viajar por el espacio a largas distancias.

Mike McCulloch, profesor en esta misma universidad, propuso en 2007 su teoría, que implica que la luz puede ser convertida en empuje.

“Creo que la inercia cuantizada podría cambiar todo el panorama para la ciencia espacial. Siempre he pensado que podría ser usada para convertir la luz en impulso, pero también sugiere vías para mejorar este empuje”, comentó McCulloch.

Su teoría apunta que los objetos pueden ser empujados por las diferencias en la intensidad de radiación Unruh en el espacio. Este efecto haría que, en caso de que un objeto esté acelerando en el vacío, la inercia de fotones cambie a medida que rebotan hacia atrás y adelante, generando así un empuje.

La materialización de esta idea sería un análogo del propulsor sin combustible EmDrive, calificado de “imposible” por muchos científicos por revolucionar algunas de las principales leyes de la física. En este propulsor, el magnetrón genera microondas y la energía de sus oscilaciones se acumula en el resonador, convirtiendo la radiación en empuje. De esta manera, el aparato requiere una fuente de energía eléctrica para funcionar y no necesita combustible.

Según el investigador, si estas ideas se ponen en práctica, el lanzamiento de satélites será posible sin usar propulsores que funcionen con combustible. “Necesitará una fuente de energía eléctrica, por ejemplo, energía solar, para mover cualquier nave en el espacio. Tiene potencial para hacer los viajes interplanetarios más fáciles y para hacer posible los viajes interestelares”, ha subrayado el científico.

De acuerdo con la publicación de la universidad, McCulloch colaborará con especialistas de la Universidad Técnica de Dresde (Alemania) y de la Universidad de Alcalá (España).

Las versiones anteriores de este tipo de motor solo funcionaban en el espacio, pero el nuevo modelo de Göksel lo hace también dentro de la atmósfera terrestre, según sostiene en su estudio. La capacidad del motor de operar por igual tanto dentro como fuera de la atmósfera constituye un avance importante en el desarrollo de esta tecnología.

A diferencia de los propulsores tradicionales de aviones que queman combustible, los motores de plasma generan campos electromagnéticos dentro de un depósito en el que se inyecta algún tipo de gas. Luego los campos comprimen este gas y lo hacen cambiar a un estado de plasma supercaliente que se expande hacia la salida del tubo del motor generando un empuje en la dirección contraria que propulsa las naves.

Este nuevo motor es capaz de generar un impulso de 20 kilómetros por segundo. Sin embargo, de momento no es posible equipar ninguna nave aérea con este propulsor porque el motor es demasiado pequeño, pues solo mide ocho centímetros de largo. De esa manera, harían falta 10.000 motores parecidos para lanzar, por ejemplo, un avión. Otro problema deriva de la gran cantidad de energía eléctrica necesaria para este proceso que, de momento, no puede originar ninguna batería existente. Así las cosas, el equipo de Göksel seguirá trabajando para desarrollar reactores compactos de fusión para este fin.