Para los que creen que somos visitados por seres extraterrestres no es difícil imaginar a éstos viajando por las estrellas, pasando por multitud de planetas y conociendo muchas otras civilizaciones presentes en los innumerables sistemas solares de nuestra galaxia y otras.
Sin embargo, llevar a la práctica este tipo de viajes espaciales presenta importantes problemas que no lo son sólo para nuestra “primitiva” ciencia, sino que lo será para cualquier otra civilización o supercivilización del cosmos. Hasta el hartazgo podemos leer la sentencia: “el problema es la energía”.
Pongámonos en el papel de una civilización muy avanzada que contase con una tecnología muy superior a la nuestra. Viajan dentro de su sistema solar, visitando el resto de planetas y, por qué no, terraformándolos y explotando sus recursos. Un buen día localizan nuestro mundo con su programa de detección de planetas extrapolares y deciden venir a estudiarnos. Su bandera no incluye barras y estrellas de modo que la invasión y conquista ni siquiera pasan por sus desarrolladas mentes. Además, el hidrógeno para fusión es omnipresente en el universo que conocen y tampoco creen que haya depósitos de antimateria en nuestro subsuelo, con lo que sus necesidades energéticas no necesitan de incursiones agresivas en nuestro sistema solar. Su viaje es, por tanto, exclusivamente científico.
Su estrella de procedencia es Zeta 1 Retículo, omnipresente en los relatos sobre abducciones, que es de tipo G2V al igual que el sol, y tiene una luminosidad del 75% de éste. Está situada a 40 años luz aproximadamente. Parece fácil su viaje, pero en realidad presenta varios y muy graves inconvenientes. El primero de ellos es la distancia que, aunque por su número parece escasa, es abrumadoramente grande.
Imaginemos una canica de 1 cm de diámetro situada en el centro de Madrid. Si ésta fuese nuestro sol, cada año luz equivaldría a 63 kilómetros. Zeta 1 Retículo estaría situada a 2.520 kilómetros de él y con nuestra tecnología actual tardaríamos casi 800.000 años en alcanzarla. Una cifra nada despreciable.
Pero dado que a estos seres de Zeta Retículi los presumimos mucho más avanzados, supongamos que han desarrollado la tecnología de fusión de hidrógeno y han salvado los muchos problemas que plantea. Tienen máquinas que funcionan con la misma energía que las estrellas… lo que suena fantástico pero tampoco resulta significativo. De hecho, la fusión de hidrógeno tiene grandes limitaciones y lo vamos a comprobar con unos sencillos cálculos.
A grandes rasgos y sin entrar en detalles, la fusión consiste en unir átomos de hidrógeno para que formen otros de helio. Dado que un átomo de helio pesa menos que los dos de hidrógeno necesarios para producirlo, se pierde una cantidad x de energía. Y esa energía asciende a 600 millones de julios por cada gramo de hidrógeno, que se presupone servirían para impulsar el helio resultante a través de una tobera a modo de cohete.
De hecho, no conocemos otra forma de desplazarnos por el universo a altas velocidades, que no fuese expulsando una determinada cantidad de masa con una dirección contraria a la del movimiento deseado. Así, la velocidad de la materia expulsada condiciona la máxima que podría alcanzar nuestro aparato. Igualmente, la cantidad de masa (la rapidez con la que “quemamos” el combustible) determina la aceleración conseguida y ésta es el primer problema.
Dado que no existe gravedad en el espacio exterior (tal y como la conocemos en la tierra), cualquier aceleración produce un estado gravitatorio. Así, si imprimimos a la nave espacial una aceleración de 9,8 m/s2 los tripulantes creerán estar en un entorno similar al de la Tierra. El problema es que nuestro organismo no soportaría un exceso de gravedad por un período prolongado de tiempo. Así, lo aconsejable sería adoptar 1g (9,8 m/s2) de aceleración hasta alcanzar la velocidad máxima posible en nuestro aparato. Eso puede llevarnos tiempo, pero para saber cuánto, tenemos que conocer cuánto vale esa velocidad.
EL COMBUSTIBLE
Supongamos que el navío de los alienígenas es un disco de pocos metros de diámetro, apto para tres tripulantes científicos que componen una avanzadilla para un primer contacto. Su masa es de 100 toneladas, una cifra extremadamente optimista. Tengamos en cuenta que 1 metro cúbico de un metal ligero, como el aluminio, pesa 2.700 kilogramos. Y un metro cúbico no da para mucho fuselaje…
El combustible es hidrógeno, y éste tiene una densidad de 0,071 gr/cm3. Es decir, que en un depósito de 1 m3 hay capacidad para 71 kg, al contrario de lo que sucedería si se llenase de agua de la cual cabrían aproximadamente 1.000 kgs. El depósito ocupa 50 m3, que es más o menos el volumen total de un salón de una vivienda mediana. Por lo tanto, la capacidad del mismo es de 3.550 kg de hidrógeno.
Supongamos también que esta cantidad es tan sólo para el viaje de ida hacia la tierra, y que una vez aquí se aprovisionarían de idéntica cantidad en el momento de su partida. En el espacio exterior es necesaria una energía x para acelerar hasta una velocidad determinada, pero luego hay que frenar que no es más que una aceleración negativa y por lo tanto la energía requerida es similar. Descontaremos el detalle de que cuanto más combustible se gaste menos pesa la nave y menor es la energía necesaria, ya que con un peso de más de 100 toneladas la diferencia es insignificante.
Por lo tanto, los ingeniosos alienígenas disponen de 3.550 kgs para alcanzar una velocidad máxima que vamos a calcular. Pero la mitad de esta cantidad se reserva para la aceleración y otro tanto en la deceleración. Como cada kg de hidrógeno fusionado aporta 600.000 millones de julios, echamos mano de la física clásica para calcular cuál sería la velocidad máxima del aparato:
E = ½ · m · v2
1.065.000.000.000.000 julios = 50.000 kg · v2
v2 = 1.065.000.000.000.000 julios / 50.000 kg
v = raíz cuadrada (21.300.000.000)
v = 145.945,2 m/s
v= 146 km/s aproximadamente
Teniendo en cuenta una aceleración de 1g para simular gravedad terrestre, el período previo a un viaje a velocidad constante y bajo los efectos de la ingravidez sería:
v = a · t
145.945,2 m/s = 9,8 · t
t = 145.945,2 / 9,8
t = 14.892,37 segundos
Es decir, poco más de 4 horas. En todo ese tiempo, la nave espacial recorrería:
E = ½ · a · t2
E = 4,9 · 221.782.684,2169
E = 1.086.735.152,66281 m
E = 1.086.735,15 km
Es de suponer que esta misma distancia (aproximadamente) la necesitarían para cubrir en el período de deceleración, por lo que como 40 años luz equivalen a 378,17 ¡¡billones!! de kilómetros, le restamos los algo más de 2,17 millones empleados entre aceleración y deceleración y el resultado es la distancia que habría que recorrer a una velocidad constante de 146 km/s. El tiempo de viaje es, al final, de…¡¡¡más de 82.000 años!!!.
Nuestros vecinos de Zeta 1 Retículo, por lo tanto, lo tendrían más que difícil con esta tecnología.
EL MÁXIMO TEÓRICO
Debido a que la energía extraída en el proceso de fusión ha de usarse para acelerar el gas helio generado, la máxima velocidad que puede alcanzarse con un “motor” de hidrógeno sobrepasa por poco los 36.000 km/s. Podríamos pensar que en las características de la nave anterior hemos empleado unos cálculos muy conservadores y que, usando un máximo teórico, todo lo que el hidrógeno podría dar de sí, es posible calcular cuánto combustible debería llevar la nave alienígena para alcanzar tal velocidad y conseguiese ponerse en la órbita de nuestro planeta, en un plazo de ¡100 años!. No deja de ser una cifra considerable… Pero, ¿es posible?. Es menos que probable.
En un hipotético ingenio perfecto, de las 100 toneladas de masa que establecimos:
E = ½ m v2
E = 50.000 · 1.296.000.000.000.000
E = 64.800.000.000.000.000.000 julios
Y dado que un kg de hidrógeno puede producir 600.000 millones de julios, necesitaríamos:
E = 64.800.000.000.000.000.000 julios / 600.000.000.000 = 108.000.000 kg, unos 1.180 kg más si aplicamos los cálculos relativistas, en realidad.
Lo que supone ¡casi 1.100 veces más de lo que pesa la propia nave espacial!.
Para almacenar tal cantidad de hidrógeno, asimismo, y teniendo en cuenta que caben 0,071 kg por m3, se necesitaría un volumen de:
Volumen = 108.000.000 kg / 0,071 = 1.521.126.760 m3
Que viene a ser como ¡¡3500!! estadios de fútbol llenos a rebosar de hidrógeno. Y luego, añadamos el peso necesario para un envase donde almacenarlo… que aunque estuviese hecho de plástico sería monumental. Y peor aún: estas necesidades no cubren el proceso de deceleración: nuestros alienígenas no tendrían manera de frenar.
En cualquier caso y configuración, aún con un peso de la nave muy inferior, el depósito nunca sería menos de 3 veces mayor que el propio aparato, lo que hace al hidrógeno un combustible ideal para desplazarse dentro de un sistema solar, pero inservible para distancias interestelares. Un trayecto similar al existente entre la Tierra y Marte, de unos 120 millones de km por poner un número, necesitaría apenas 10 días. Pero nadie tiene tanto tiempo como para acometer uno hasta otras estrellas.
LA ANTIMATERIA
Si un gramo de hidrógeno fusionado aporta 600 millones de julios, el proceso de aniquilación mutua de materia y antimateria aporta casi 150.000 veces más. Con tal cantidad de energía, las velocidades pueden ser increíblemente elevadas. No hay forma de conseguir más energía en todo el universo.
Muchos hablan de que es posible acercarse todo lo que se quiera a la velocidad de la luz, pero esto es sólo en la teoría si tenemos en cuenta la masa a acelerar. Lanzar a un electrón a velocidades cuasiluz requiere ínfima energía (teóricamente, y al 100% de eficiencia caso que no se da). Pero hablamos de una nave espacial de decenas de toneladas.
Al aumentar la velocidad lo hace también la masa según lo descrito en la teoría de la relatividad, y por lo tanto, los requerimientos energéticos. Como la masa tiende a infinito, la energía también, de modo que se da por cierto que podemos acercarnos todo lo que queramos pero eso… es imposible materialmente hablando, ya que tarde o temprano tendríamos el mismo problema que con el hidrógeno, esto es que la cantidad a almacenar sería tan grande como miles y millones de campos de fútbol de volumen.
Para la nave anteriormente propuesta, con un peso de 100 toneladas, supongamos dos “depósitos” de materia y antimateria de 10.000 kg cada uno. En total, 20.000 kg a aniquilar. Ello nos permitiría alcanzar (usando las ecuaciones relativistas), poco más de 165.000 km/s, es decir unos 73 años de viaje, unos 61 para los viajeros si tenemos en cuenta la alteración relativista del tiempo. Y otro tanto para la vuelta.
Esto limita seriamente el radio de hipotéticos visitantes. Imaginemos una civilización al otro lado de la galaxia. Estos últimos tardarían casi 100.000 años en alcanzarnos. Y venir de otra galaxia como por ejemplo la de Andrómeda, requeriría unos 4 millones de años de la tierra, 3,3 millones para los viajeros.
Se da por supuesto que para cualquier viaje interestelar, que duraría años, los alienígenas tendrían que recurrir a la criogenización o cualquier otro sistema similar, ya que de lo contrario el almacenaje de víveres dispararía las necesidades de espacio y, por ende, de masa y energía. Y tampoco hemos hablado de la energía necesaria, que saldría también del combustible empleado, para mantener todos los sistemas de la nave. No servirían paneles solares a medio camino entre dos estrellas. Además, para evitar que una mota de polvo perforase el aparato de cabo a rabo, habría que disponerse un campo magnético lo suficientemente potente como para repeler cualquier posible partícula o cuerpo estelar.
Alcanzar velocidades lo suficientemente elevadas como para permitir un viaje en el cual el tiempo relativista jugase a favor del viajero (su tiempo de viaje de redujese drásticamente), como podrían ser 290.000 km/s, necesitaría de 300 toneladas de combustible, 3 veces más que la propia nave espacial. A esas velocidades, el tiempo del viajero se reduciría ¼, con lo que recorrer la distancia entre Zeta 1 Retículo y nuestro sol ocuparía unos 12 años. Sin embargo, las necesidades energéticas son brutales para una nave espacial, imposibles de subsanar por cuestiones principalmente de espacio y peso.
AISLADOS EN EL COSMOS
En definitiva, es posible que estemos aislados en un cosmos inmenso cuyas distancias son inaccesibles no solo para los medios materiales sino también, incluso para la imaginación. Pensemos por un momento que nuestra galaxia tiene un diámetro de 100.000 años luz, y que las galaxias cercanas lo están a varios millones. A su vez, se cree que existen al menos ¡¡50.000 millones!! de galaxias… y cada una podría contener más de 100.000 millones de estrellas de media.
Las posibilidades de que exista vida más allá son inmensas, tan abrumadoras que negarlas podría considerarse casi una blasfemia científica. Pero hablamos de probabilidades de vida, no de encontrarla.
Considero que no merece la pena ampliar los cálculos anteriores, ya que hablan por sí mismos y nos sumergen en una triste realidad.
Quizá algún día seamos visitados de forma puntual, nada se opone a esta idea. Pero ninguna civilización extraterrestre podría poner en marcha un plan logístico para operar aquí en nuestro planeta.