Andrómeda: una femtosonda para estudiar Alfa Centauri

El descubrimiento de Proxima b, el planeta extrasolar más cercano a la Tierra, ahora hace justo un año volvió a resucitar el interés por los viajes interestelares. El problema es que en las películas de ciencia ficción suelen representar los periplos a otras estrellas de forma un pelín optimista, por decirlo suavemente. Porque viajar a otras estrellas está fuera del alcance de nuestra tecnología, así de simple. Pero, siempre hay un pero, viajar al sistema de Alfa Centauri —del que forma parte Proxima Centauri— está justo en el límite de lo que podríamos lograr con la tecnología de dentro de un par de décadas. Eso sí, nada de enviar grandes cruceros espaciales con cientos de personas, sino pequeñas sondas espaciales no tripuladas. ¿Cómo de pequeñas? Pues del tamaño de un sello de correos. Ese es el nivel tecnológico del que estamos hablando.

La sonda Andrómeda (sin la vela láser) (I4IS/Adrian Mann).

La única técnica que podría, quizás, lograr hacer realidad este sueño con un poco de suerte —léase dinero— es la vela propulsada por luz (láser o máser). Y eso es justo lo que pretende la iniciativa Breakthrough Starshot: mandar un grupo de nanovelas láser a Alfa Centauri y que sean capaces de efectuar el viaje en veinte años. Con el anuncio del descubrimiento de Proxima b Breakthrough Starshot decidió cambiar de objetivo al planeta de esta estrella, lógicamente, pero aún así no está nada claro cómo conseguirlo. El minúsculo núcleo de las naves de Breakthrough Starshot se ha denominado StarChip y, como su nombre indica, se trata de un pequeño chip de unos pocos gramos que debe contener todos los sistemas asociados a una nave espacial (salvo la propulsión, que de eso se encarga el láser situado en la Tierra).

No cabe duda de que la iniciativa StarChip es muy ambiciosa, así que son especialmente interesantes aquellas propuestas intermedias que intentan rellenar el hueco existente entre la tecnología actual y la necesaria para hacer realidad un proyecto como StarChip. Una de esas propuestas es el Andrómeda, obra de I4IS (Initiative for Interstellar Studies), una asociación amateur que tiene como noble fin llevar a la humanidad hasta las estrellas. Andrómeda es una pequeña vela láser parecida a la propuesta por Breakthrough Starshot, pero con un diseño más detallado.

Estamos hablando de una femtosonda de 280 gramos de masa (el prefijo femto se refiere aquí a satélites con masas del orden de gramos). La sonda propiamente dicha, sin la vela, tiene unas dimensiones de 1 x 1 metro aproximadamente, aunque realmente todos los sistemas estarían en una placa impresa de 30 centímetros de lado. El resto de la superficie lo ocuparía la antena de radio, hecha de grafeno, y que emitiría con una potencia del orden de un vatio. La velocidad máxima de la sonda sería menor a la del proyecto Breakthrough Starshot, y ‘solo’ alcanzaría el 10% de la velocidad de la luz. Esto significa que tardaría 43 años en llegar hasta el sistema de Alfa Centauri, situado a unos 4,3 años luz. Y, al igual que otros proyectos, la sonda pasaría zumbando por su objetivo y tendría que realizar todas las observaciones pertinentes en cuestión de días.

Diseño de la sonda Andrómeda (sin la vela láser) (I4IS/Adrian Mann)

Partes de la sonda (I4IS/Adrian Mann).

Andrómeda incluye una cámara con un pequeño objetivo desplegable de veinte gramos que sería la encargada de fotografiar el sistema de Alfa Centauri. También funcionaría como sensor estelar para poder guiar el vehículo durante el viaje . La alimentación eléctrica, de cuarenta gramos, corre a cargo de una batería nuclear, pero no se trata de un generador de radioisótopos (RTG) normal, sino que usa células termofotovoltaicas para convertir en electricidad el calor generado por la desintegración de un isótopo radiactivo. Es una solución más eficiente que los tradicionales termopares de los RTG, aunque más compleja de implementar. El material radiactivo podría ser americio-241, que tiene una vida media superior a la del plutonio-238 empleado en los RTGs de sondas espaciales (432 años frente a 88 años). Esta batería alimentaría unos condensadores de grafeno muy eficientes que enviarían la electricidad a cada subsistema por turnos. El calor generado por la batería nuclear también serviría para mantener la sonda con una temperatura apropiada gracias a una red de circuitos de cobre que lo distribuirían por la sonda.

El control de posición correría a cargo de MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) magnéticos y de propulsores de tipo FEEP (Field-Emission Electric Propulsion), una especie de motores iónicos pequeñísimos a base de indio (el elemento). Además incluiría veinte gramos de polietileno para proteger los sistemas electrónicos de la radiación y un sistema de gestión de datos —el ‘ordenador’ de abordo— de treinta gramos. La vela solar de grafeno, con una forma ligeramente cónica, estaría acoplada a la sonda mediante cables también de grafeno y tendría un diámetro de casi 370 metros, pero su masa apenas rozaría los 80 gramos. La fase de aceleración duraría 16 días y durante la misma Andrómeda estaría sometida a unos 2,25 g. El láser propulsor tendría una potencia de 1,12 gigavatios y emitiría luz verde (unos 500 nanómetros).

Pese a lo sofisticada que pueda parecer y del hecho de que habría que desarrollar muchas de las tecnologías usadas por la sonda, este diseño no es lo suficientemente pequeño. Por eso se contempla como un concepto previo para adquirir la experiencia necesaria antes de desarrollar una sonda interestelar más compacta cuya masa no supere los 23 gramos. Esta mini-Andrómeda usaría una vela de grafeno ultrafina de solo 8 gramos y 34 metros de diámetro que sería propulsada por un láser de 15 gigavatios situado en el espacio. Miniaturizar toda una nave espacial en un vehículo de solo 23 gramos es una misión imposible, pero ofrece la ventaja de que dispondríamos de una vela láser mucho más realista desde el punto de vista técnico.

Una flota de nanovelas láser rumbo a Alfa Centauri (I4IS/Adrian Mann).

Más a corto plazo I4IS quiere desarrollar un cubesat que permita verificar algunas de las tecnologías asociadas con este grandioso proyecto a una escala mucho más modesta. Este cubesat desplegaría una pequeña vela que sería propulsada en órbita baja terrestre usando un láser de uno o dos vatios.

Cubesat para poner a prueba las tecnologías asociadas con una vela láser (I4IS).

Por el momento Andrómeda es simple fantasía, pero presenta un nivel de detalle en el diseño que llama la atención, aunque se trate de un simple experimento mental. Una sonda interestelar de 280 gramos, a pesar de que sigue fuera del alcance de nuestra tecnología actual, ya no resulta imposible de concebir. Y eso a pesar de que hasta hace solo un par de décadas hubiera sido ciencia ficción. Quizás si esperamos otros veinte años podremos comenzar a soñar con sondas estelares de apenas veinte gramos.