Cómo orientarse en el espacio interestelar

Los seres humanos nos orientamos por la superficie terrestre de manera casi inconsciente: memorizamos las posiciones de diferentes accidentes geográficos y las usamos como referencia para deducir la dirección en la que debemos movernos para llegar allá donde queremos. Los vehículos espaciales que recorren nuestro sistema solar se guían desde la Tierra mediante un principio similar. En este caso, se envía una señal hacia el vehículo y éste la envía de vuelta a nuestro planeta. A partir del tiempo que ha tardado la señal en completar el viaje de ida y vuelta y del corrimiento al rojo que experimentan sus ondas electromagnéticas se pueden deducir tanto la posición como la velocidad del vehículo, lo que, a su vez, permite conocer su trayectoria y modificarla si es necesario.

Ahora bien, las estrellas están separadas por distancias tan grandes que cualquier señal que enviemos a una sonda interestelar tardará años en llegar hasta ella. A esta dificultad hay que añadir que las ondas electromagnéticas pierden intensidad con el cuadrado de la distancia mientras recorren el espacio, así que cualquier señal enviada entre dos puntos tan alejados es muy difícil de detectar. Teniendo esto en cuenta, una nave interestelar debería ser capaz de navegar autónomamente y sin apoyo desde la Tierra. O, dicho de otra manera, debería poder determinar su posición aproximada de forma independiente para poder corregir su propio rumbo, mantener su trayectoria y encender sus instrumentos.

Pero, ¿qué referencias se pueden usar para orientarse en el espacio, donde lo único que te rodea en todas las direcciones es un sinfín de puntos brillantes minúsculos sobre un fondo oscuro?

Referencias tridimensionales

Al contrario que un coche que avanza sobre un plano por la carretera, una nave debe navegar por la galaxia a lo largo de trayectorias tridimensionales. Por tanto, la única manera que tiene un vehículo espacial de orientarse en el espacio es usar como referencia algunos de los miles de millones de cuerpos celestes que pueblan la galaxia y cuya luz se puede apreciar desde grandes distancias.

Uno de ellos son los púlsares, estrellas de neutrones que rotan a gran velocidad y emiten pulsos de rayos X de manera muy regular (con periodos que van desde milisegundos hasta segundos). Midiendo el tiempo de llegada de los pulsos de varios púlsares que se encuentren en direcciones distintas y comparándolo con el tiempo de llegada estimado, una nave puede aproximar su posición respecto a ellos en el espacio tridimensional con relativa precisión. El problema es que el poco gas y polvo que inunda el espacio interestelar dispersa la luz de estos objetos lejanos y pueden provocar errores en la medición de su periodo de pulsación. Y, por desgracia, estos errores pueden reducir la precisión de este método cuando se aplica a las distancias inmensas que separan las estrellas.

Una segunda opción consiste en utilizar estrellas corrientes conocidas más cercanas y triangular la posición de cada una de ellas. La triangulación es un sistema que consiste en observar un objeto desde dos posiciones diferentes y usar la trigonometría y el ángulo aparente que se ha desplazado entre una observación y otra para deducir la distancia a la que se encuentra. Triangulando la posición de decenas o centenares de estrellas cercanas, una nave puede deducir su posición relativa con gran precisión respecto a las ellas que la rodean.

Catálogo estelar

Un nuevo estudio ha ideado un método basado en la triangulación para navegar a través de la galaxia utilizando un catálogo de posiciones tridimensionales de estrellas cercanas y sus velocidades 3D. Pero, además, este sistema también tiene en cuenta un fenómeno llamado aberración de la luz que provoca que las estrellas parezcan desplazadas en la dirección del movimiento de la nave respecto a su posición real.

Según los cálculos de su autor, una nave podría estimar su posición y su velocidad con este método con un margen de error de sólo 450 millones de kilómetros y 2 km/s usando sólo 20 estrellas cercanas. Si el número de estrellas se incrementa hasta 100, el error en la posición disminuye a 200 millones de kilómetros y el de la velocidad a 0,7 km/s. Estos errores pueden parecer muy grandes a primera vista, pero, si se tiene en cuenta que un año-luz equivale a casi 10 billones de kilómetros y que las naves interestelares mencionadas en el estudio se desplazarían a una fracción considerable de la velocidad de la luz (miles de kilómetros por segundo), realmente se trata de un método preciso como para que una nave pueda navegar de manera autónoma por la galaxia.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Una complicación adicional de navegar por el espacio interestelar es que todas las estrellas están dando vueltas alrededor del centro de la galaxia a velocidades de centenares de kilómetros por segundo. Como resultado, una nave interestelar no sólo debe tener en cuenta la posición de las estrellas en el momento de medirla, sino también cuánto se ha movido desde que la luz partió de la estrella y cuánto se seguirá desplazando a continuación.

REFERENCIAS (MLA):

• Coryn A. L. Bailer-Jones. “Lost in Space? Relativistic Interstellar Navigation using an Astrometric Star Catalog”. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, volumen 133, número 1025 (2021).