Con velas solares hechas de este material podríamos llegar a Marte en 26 días

Una de las grandes esperanzas de los vuelos espaciales es el uso de velas solares, enormes láminas reflectantes y muy ligeras que utilizan la presión de la radiación solar para obtener impulso. Es una forma mucho más rápida de viajar, pero requiere el despliegue de una gran superficie, lo que puede agregar complejidad y elevar el precio del sistema. Pero ahora un estudio señala que es posible aprovecharse de las velas solares para llegar a Marte en 26 días.

Publicado en Acta Astronautica, el estudio explora el potencial del uso de velas solares para viajar a Marte y al espacio interestelar, lo que podría reducir drásticamente tanto el tiempo como el combustible necesario para tales misiones. La clave de estas velas es que estarían hechas de aerografito, un material primo del grafeno y cuya característica principal es su ligereza: un metro cúbico de semillas de algodón pesa unos 400 kilos.

"La propulsión de velas solares tiene el potencial de entregar rápidamente pequeñas cargas útiles (subkilogramos) en todo el sistema solar – explica René Heller, astrofísico del Instituto Max Planck y coautor del estudio, en una entrevista -. En comparación con la propulsión química convencional, que puede llevar cientos de toneladas de carga útil a la órbita terrestre baja y entregar una gran fracción de esa a la Luna, Marte y más allá, esto suena ridículamente pequeño. Pero el valor clave de la tecnología de velas solares es la velocidad”.

A diferencia de los cohetes convencionales, que dependen del combustible en forma de combustión de sustancias químicas para ejercer una fuerza externa, las velas solares no requieren combustible. En cambio, utilizan la luz solar para su mecanismo de propulsión, ya que las velas gigantes atrapan fotones solares de forma muy parecida a como las velas de viento atrapan el aire. Cuanto más tiempo se despliegan las velas solares, más fotones solares se capturan, lo que aumenta gradualmente la velocidad de la nave espacial.

Para el estudio, los investigadores realizaron simulaciones sobre la rapidez con la que una vela solar, con una masa de hasta 1 kilogramo y 104 metros cuadrados, podría llegar a Marte.

"Con su baja densidad de 0,18 kilogramos por metro cúbico, el aerógrafo utilizado socava todos los materiales convencionales para velas solares - añade Julius Karlapp, coautor del estudio -. En comparación con Mylar (una lámina de poliéster metalizado), por ejemplo, la densidad es cuatro órdenes de magnitud menor. Suponiendo que el empuje desarrollado por una vela solar dependa directamente de la masa de la vela, la fuerza de empuje resultante es mucho mayor. Además de la ventaja de aceleración, las propiedades mecánicas del aerógrafo son asombrosas”.

A través de estas simulaciones, los investigadores descubrieron que el método de transferencia da como resultado que la vela solar llegara a Marte en 26 días. Los tiempos de viaje actuales a Marte oscilan entre 7 y 9 meses, lo que solo ocurre durante períodos de lanzamiento específicos cada dos años, dependiendo de que las posiciones de ambos planetas estén alineadas tanto en el lanzamiento como en la llegada de cualquier nave espacial que vaya o venga de Marte.

Los investigadores señalan que una de las principales cuestiones del uso de velas solares es la desaceleración o desaceleración al llegar al destino, específicamente a Marte, y aunque mencionan la aerocaptura como una solución, admiten que esto aún requiere más estudios.

"Las maniobras de aerocaptura para trayectorias hiperbólicas (como volar de la Tierra a Marte) utilizan la atmósfera para reducir gradualmente la velocidad debido al arrastre – concluye Martin Tajmar, coautor del estudio -. Por tanto, se necesita menos combustible para entrar en la órbita marciana. Utilizamos esta maniobra de frenado para eliminar la necesidad de propulsores de frenado adicionales, lo que a su vez reduce la masa de la nave espacial. Actualmente, estamos investigando qué estrategias alternativas podrían funcionar para nosotros. Sin embargo, el método de frenado es sólo uno de los muchos desafíos a los que nos enfrentamos actualmente”.