El sueño de atravesar las profundidades del espacio y plantar la semilla de la civilización humana en otro planeta existe desde hace generaciones. Debido a ello existe un plan radical para construir una nave espacial que pueda transportar humanos durante varias generaciones. El objetivo: llegar a otros planeta habitable para los humanos y empezar una nueva generación desde cero. 

Desde que sabemos que es probable que la mayoría de las estrellas del Universo tengan su propio sistema de planetas, ha habido quien ha abogado por que los exploremos (e incluso nos establezcamos en ellos).

Con los albores de la Era Espacial, esta idea dejó de ser sólo material de ciencia ficción y se convirtió en objeto de estudio científico. Por desgracia, los retos de aventurarse más allá de la Tierra y llegar a otro sistema estelar son innumerables.

A la hora de la verdad, sólo hay dos formas de enviar misiones tripuladas a exoplanetas. La primera consiste en desarrollar sistemas de propulsión avanzados que puedan alcanzar velocidades relativistas (una fracción de la velocidad de la luz). La segunda consiste en construir naves espaciales que puedan mantener tripulaciones durante generaciones, es decir, una Nave de Generación (o Worldship).

Proyecto Hyperion

El 1 de noviembre de 2024, el Proyecto Hyperion lanzó un concurso de diseño para viajes interestelares tripulados mediante naves de generación que se basarían en tecnologías actuales y del futuro próximo. El concurso está abierto al público y premiará con un total de 10.000 dólares (USD) los conceptos innovadores.

El Proyecto Hyperion es un equipo internacional interdisciplinario compuesto por arquitectos, ingenieros, antropólogos y urbanistas. Muchos de ellos han trabajado con agencias e institutos como la NASA, la ESA y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

Su concurso está patrocinado por la Initiative for Interstellar Studies (i4is), una organización sin ánimo de lucro constituida en el Reino Unido y dedicada a la investigación que permitirá la exploración robótica y humana y el asentamiento en exoplanetas alrededor de estrellas cercanas.

Aunque la idea de una nave interestelar se remonta a principios de la Era Espacial, el interés por este campo ha crecido considerablemente en las dos últimas décadas. Esto se debe en gran medida a la reciente explosión del número de exoplanetas conocidos en nuestra galaxia, que actualmente asciende a 5.787 planetas confirmados en 4.325 sistemas estelares.

Así lo ilustran conceptos como Breakthrough Starshot, Swarming Proxima Centauri y el Proyecto Génesis. Estos conceptos aprovechan las naves espaciales a escala de gramos, la energía dirigida (láseres) y las colas de luz para alcanzar velocidades de hasta el 20% de la velocidad de la luz, lo que les permite realizar el viaje en décadas en lugar de siglos o milenios.

Sin embargo, enviar naves tripuladas a otros sistemas estelares con suficientes pasajeros para establecerse en otro planeta es mucho más difícil.

Una nave espacial que utilice los métodos de propulsión conocidos o técnicamente viables tardaría entre 1.000 y 81.000 millones de euros. tardaría entre 1.000 y 81.000 años en alcanzar incluso la estrella más cercana (Próxima Centauri).

Aunque algunos conceptos avanzados como el Proyecto Orión, Dédalo e Ícaro podrían alcanzar teóricamente Próxima Centauri en un plazo de 36 a 85 años, los costes y la cantidad de propulsante necesarios son prohibitivos.

La alternativa a estos conceptos de “ir rápido” es acomodarse para el largo viaje, que puede durar siglos o incluso milenios. Para ello se necesita una nave espacial de tamaño suficiente para albergar a cientos (o miles) de seres humanos a lo largo de varias generaciones.

Una nave autosuficiente

Para ahorrar espacio y reducir la masa del espacio de carga, las tripulaciones tendrán que cultivar gran parte de sus alimentos y depender de sistemas de soporte vital de naturaleza bioregenerativa. En resumen, la nave tendría que ser autosuficiente para que los pasajeros pudieran llevar una vida cómoda y saludable hasta llegar a su destino.

Andreas Hein, profesor asociado de Ingeniería Aeroespacial en la University of Luxembourg y científico jefe del Centro Interdisciplinario de Seguridad, Fiabilidad y Confianza, forma parte del Comité Organizador del Proyecto Hyperion, dijo en un comunicado:

“Piensa en la diferencia entre un dron y un transatlántico. Los diseños anteriores de naves espaciales interestelares, como Orion, Daedalus e Icarus, se centraban en sondas sin tripulación con el objetivo principal de recopilar datos científicos de los sistemas estelares objetivo, incluida la búsqueda de señales de vida.

Por el contrario, las naves de generación están diseñadas para transportar una tripulación, con el objetivo principal de colonizar un exoplaneta u otro cuerpo celeste en el sistema estelar objetivo. También tienden a ser mucho más grandes que las sondas interestelares, aunque probablemente utilizarían sistemas de propulsión similares, como la propulsión basada en la fusión”.

Naves de generación

Concepto artístico de una nave de generación. Crédito de imagen: Maciej Rebisz & Michel Lamontagne / Project Hyperion

La primera descripción conocida de una nave de generación fue realizada por el ingeniero en cohetería Robert H. Goddard, uno de los “antepasados de la cohetería moderna”, que da nombre al Goddard Space Flight Center de la NASA.

En su ensayo de 1918, “The Ultimate Migration” (La migración definitiva), describía un “arca interestelar” que abandonaría el Sistema Solar en un futuro lejano, después de que el Sol llegara al final de su ciclo vital. Los pasajeros estarían congelados criogénicamente o en un estado de letargo inducido durante gran parte del viaje, excepto el piloto, que sería despertado periódicamente para dirigir la nave.

Goddard recomendó que la nave se propulsara con energía atómica si la tecnología se hacía realidad. Si no, bastaría con una combinación de hidrógeno, oxígeno y energía solar. Goddard calculó que estas fuentes de energía permitirían a la nave alcanzar velocidades de 4.8 a 16 km/s (3 a 10 mi/s), o aproximadamente 57.936 km/h (36.000 mph).

Le siguió el famoso científico ruso de cohetes y cosmólogo Konstantin E. Tsiolkovsky, también reconocido como uno de los “antepasados de la cohetería moderna”. En 1928, escribió un ensayo titulado «El futuro de la Tierra y de la humanidad» que describía un “Arca de Noé” interestelar.

En la versión de Tsiolkovsky, la nave espacial sería autosuficiente y la tripulación estaría despierta durante el viaje, que duraría miles de años.

En 1964, el científico de la NASA Dr. Robert Enzmann propuso el concepto más detallado hasta la fecha para una nave generacional, conocida como “Enzmann Starship“. La propuesta contemplaba una nave de 600 metros de eslora propulsada por un propulsor de fusión que utiliza deuterio como propulsor.

Según Enzmann, esta nave albergaría una tripulación inicial de 200 personas con posibilidad de ampliación a lo largo del trayecto.

En los últimos años, el concepto se ha explorado desde diversos ángulos, desde el biológico y psicológico hasta el ético. Esto incluyó una serie de estudios (2017-2019) realizados por el Dr. Frederic Marin del Astronomical Observatory of Strasbourg utilizando un software numérico hecho a medida (llamado HERITAGE).

En los dos primeros estudios, el Dr. Marin y sus colegas realizaron simulaciones que demostraron que sería necesario acoplar una tripulación mínima de 98 personas (máxima de 500) con un banco criogénico de esperma, óvulos y embriones para garantizar la diversidad genética y la buena salud a la llegada.

En el tercer estudio, el Dr. Marín y otro grupo de científicos determinaron que la nave que los transportaría tendría que medir 320 metros de eslora, 224 metros de radio y contener 450 m² de tierra artificial para cultivar alimentos suficientes para mantenerlos.

En resumen, estas propuestas y estudios establecen que una nave generacional y su tripulación deben traer “la Tierra consigo” y depender de sistemas bioregenerativos para reponer sus alimentos, agua y aire a lo largo de las generaciones.

Como se ha señalado, la mayoría de los estudios relativos a la exploración interestelar se han centrado en sondas o naves y han tendido a hacer hincapié en la velocidad por encima de garantizar que los pasajeros pudieran realizar el viaje.

Como explicó Hein, esto convierte al Proyecto Hyperion en la primera competición que se centra en las naves de generación y en garantizar que los viajeros interestelares permanezcan sanos y seguros hasta que lleguen a un sistema estelar cercano:

“Esta competición no tiene precedentes. Que sepamos, es la primera vez que se convoca un concurso de diseño centrado específicamente en las naves de generación. Se basa en la investigación previa de nuestro equipo, llevada a cabo desde 2011, que aborda cuestiones fundamentales como el tamaño de población necesario.

Este concurso explora de forma única la compleja interacción entre las tecnologías de las naves de generación y la dinámica de una sociedad con recursos muy limitados.

La mayoría de los estudios se han centrado en los aspectos tecnológicos, como la propulsión y el soporte vital, mientras que a menudo tratan la tecnología del buque y la sociedad a bordo como cuestiones separadas. Este enfoque es comprensible dado el reto que supone analizar estas interdependencias. Incluso recibimos el consejo de mantenernos al margen.

“Nuestro objetivo es dar un primer paso para explorar y prever estas interdependencias. Pretendemos ser Cayley en lugar de Da Vinci. Da Vinci imaginó aviones, pero Cayley concibió sus principios básicos de diseño, que allanaron el camino a los hermanos Wright”.

Crédito de imagen: danmillerxyz / Pixabay

El concurso

La inscripción para el concurso permanecerá abierta hasta el 15 de diciembre de 2024, y todos los equipos participantes deberán abonar una cuota de inscripción de 20 dólares. Las tres mejores propuestas ganadoras se anunciarán el 2 de junio de 2025 y serán premiadas con 5.000 dólares para el primer puesto, 3.000 dólares para el segundo y 2.000 dólares para el tercero.

Además, diez equipos recibirán menciones honoríficas por sus ideas creativas e innovadoras. Para más información, consulte el sitio web del Proyecto Hyperion y el resumen de su misión.

Según su misión, el Proyecto Hyperion es un estudio preliminar y una evaluación de la viabilidad de un vuelo interestelar tripulado utilizando tecnologías actuales y futuras.

El objetivo es informar al público sobre la posibilidad futura de los viajes espaciales interestelares y orientar la investigación y el desarrollo tecnológico futuros. Según indican en su página web, el concurso tiene el siguiente tema:

“La humanidad ha superado la gran crisis de sostenibilidad del siglo XXI y ha pasado a una era de abundancia sostenible, tanto en la Tierra como en el espacio.

La humanidad ha alcanzado ya la capacidad de desarrollar una nave generacional sin grandes sacrificios. Una nave estelar interestelar sobrevuela un planeta helado de un sistema solar cercano.

Más allá del examen clásico del problema de la propulsión interestelar y del diseño estructural para un viaje de varios siglos de duración, ¿cuál podría ser el tipo ideal de arquitectura del hábitat y de la sociedad para garantizar un viaje exitoso?”.

Los participantes se encargarán de diseñar la nave, su hábitat y sus subsistemas, incluyendo detalles sobre su arquitectura y sociedad. El resumen del proyecto describe otras condiciones límite importantes, como la duración de la misión, su destino y otras consideraciones importantes.

Una viaje de cientos de años

La duración de la misión es de 250 años desde el lanzamiento hasta la llegada al sistema estelar de destino, lo que es coherente con el hecho de que la nave tenga una propulsión avanzada capaz de alcanzar una fracción de la velocidad de la luz.

Para garantizar la salud y la seguridad de la tripulación, el hábitat de la nave debe tener condiciones atmosféricas similares a las de la Tierra, protección contra los rayos galácticos, los micrometeoritos y el polvo interestelar (necesario para los viajes espaciales relativistas).

La nave también debe proporcionar gravedad artificial mediante secciones giratorias, pero “partes del hábitat pueden tener gravedad reducida”. El hábitat también debe proporcionar alojamiento y condiciones de vida decentes para 1000 personas más o menos 500 durante todo el viaje. El hábitat también deberá diseñarse de forma que pueda modificarse para satisfacer necesidades cambiantes.

La estructura de la sociedad debe permitir variaciones culturales, como el idioma, la ética, la estructura familiar, las creencias, la estética y otros factores sociales.

El concurso también considera la retención y pérdida de conocimientos en relación con la Tierra, que describen como “casi inevitable”.

Cameron Smith, antropólogo de la Portland State University y del Center for Human Space Exploration (CHaSE) de la University of Arizona, y miembro del Comité Organizador del Proyecto Hyperion, dijo en un comunicado:

“[L]a situación de una población, digamos miles o incluso 1.500 personas, viajando aislada durante siglos sería única en la experiencia humana.

Así que, al igual que planificamos la salud de la arquitectura y el hardware, manteniéndolos en buen estado durante este lapso de tiempo, podemos planificar la salud y el mantenimiento tanto de la biología como de la cultura. Y tenemos una guía excelente que es la evolución.

La evolución está en el corazón de todas las ciencias de la vida, y también, en muchos sentidos, se aplica al cambio cultural a través del tiempo. La biología evoluciona y las culturas también. Y hemos aprendido a gestionar nuestras culturas en la Tierra para adaptarlas a una gran variedad de situaciones.

La idea, sin embargo, es hacer que la gente piense en cómo podría ajustarse la cultura a las condiciones inusuales que he esbozado.

Separación de la Tierra, separación de otras poblaciones de seres humanos, salvo por radio o videocomunicación -que será cada vez menor a medida que se alejen de la Tierra-, ¿qué podría cambiar a lo largo del viaje que requiriera un ajuste cultural?”.

Representación artística de una nave espacial que transporte a varias generaciones de humanos durante cientos o miles de años hacia un planeta habitable en otra estrella. Crédito de imagen: JuliusH / Pixabay

A lo largo del viaje, la población también debe tener acceso a productos básicos (ropa, refugio, etc.). La masa del hábitat debe ser lo más baja posible, fiable durante todo el viaje e incluir sistemas redundantes. El destino de la nave de generación es un planeta rocoso en un sistema estelar cercano (como Próxima b).

En un giro interesante, el concurso subraya que este planeta tendrá un ecosistema artificial creado por una sonda precursora, a la manera del Proyecto Génesis. En consecuencia, las tripulaciones no necesitarán adaptaciones genéticas o biológicas significativas para sobrevivir en ese ecosistema. Como explicó Hein:

“250 años en una lata y seguir siendo feliz, es decir, ¿puede una sociedad prosperar en un entorno con recursos muy limitados? Responder a esta pregunta es esencial para diseñar una nave generacional y también puede ofrecer ideas sobre futuros sostenibles en la Tierra.

Desde mi punto de vista, ha habido una falta significativa de soluciones imaginativas a este reto. 250 años en una lata de conservas y seguir siendo feliz, alias, ¿puede una sociedad prosperar en un entorno con graves limitaciones de recursos?.

Responder a esta pregunta es esencial para diseñar una nave generacional y también puede ofrecer ideas sobre futuros sostenibles en la Tierra. Desde mi punto de vista, ha habido una importante falta de soluciones imaginativas a este reto.

También esperamos concienciar sobre las complejidades subyacentes a las tecnologías actuales. ¿Qué tecnologías podrían o deberían conservarse en una nave de generación, y cuáles pueden perderse?

La investigación demuestra que el tamaño de la población de una sociedad afecta a la diversidad y complejidad de sus tecnologías. La mayoría de las tecnologías modernas requieren intrincadas cadenas de suministro en las que intervienen numerosas empresas, infraestructuras y sistemas normativos.

Por lo tanto, una nave de generación probablemente dependerá de soluciones de baja tecnología, a menos que las tecnologías disruptivas, como la fabricación molecular o los Constructos de Plantilla Estándar (como se representan en Warhammer 40k), sean viables”.

Resolver para el espacio resuelve para la Tierra

Otro aspecto importante del concurso es el deseo de inspirar ideas que también tengan aplicaciones y beneficios aquí en la Tierra. Este es otro aspecto crucial del futuro de la exploración espacial, que incluye planes para crear puestos avanzados en la Luna, Marte y más allá.

Al igual que una nave de generación, las misiones que operan más lejos de la Tierra no pueden depender de misiones regulares de reabastecimiento enviadas desde la Tierra. Esto significa que los hábitats deben ser lo más autosuficientes posible y garantizar que sus habitantes dispongan de aire, agua y alimentos suficientes para vivir cómodamente.

Durante décadas, científicos y planificadores han buscado inspiración en el entorno natural de la Tierra. Este fue el propósito del proyecto Biosfera 2, que llevó a cabo dos experimentos entre 1991 y 1994 en los que voluntarios vivieron en un bioma sellado que imita los numerosos entornos de la Tierra.

Dado que el fracaso en el espacio a menudo significa la muerte, especialmente cuando las personas están estacionadas lejos de la Tierra, donde las misiones de rescate tardarían demasiado en llegar, las tecnologías de las que dependen los futuros exploradores y colonos deben ser regenerativas, a prueba de fallos y sostenibles en el tiempo.

Esta investigación y desarrollo tendrá beneficios directos cuando se trate de los problemas más acuciantes a los que nos enfrentamos aquí en la Tierra: el cambio climático, la superpoblación, la pobreza y el hambre, y la necesidad de una vida sostenible. Como subrayó Pech:

“Creo que pensar más allá de la Tierra puede ofrecer ideas valiosas sobre cómo podríamos mejorar la vida aquí en la ‘nave espacial Tierra’. Al igual que en el espacio, donde nos enfrentamos a numerosos retos, nuestro planeta requiere planteamientos innovadores para fomentar la armonía y la resiliencia en medio de los actuales conflictos y desafíos mundiales”.

También existe el beneficio añadido de estimular las preguntas sobre la vida en el Universo y dónde podrían estar viajando ya civilizaciones extraterrestres (ETC) entre las estrellas. Durante décadas, los científicos han explorado estas cuestiones como parte de la Paradoja de Fermi. Como explicó Hein:

“Por último, al igual que el Proyecto Dédalo demostró la viabilidad teórica de los viajes interestelares, nuestro objetivo es establecer una “prueba de existencia” similar para los viajes humanos a las estrellas.

Lograrlo añadirá nuevas perspectivas a la paradoja de Fermi: si hoy podemos imaginar un viaje interestelar tripulado, una civilización más avanzada ya debería haberlo conseguido. Entonces, ¿dónde están?”.

Los interesados en el concurso o quienes tengan más preguntas pueden ponerse en contacto con la Initiative for Interstellar Studies en el email [email protected]. El i4is permanecerá abierto a preguntas y respuestas hasta el 1 de diciembre de 2024.

[FT: UT]

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Crédito imagen de portada: depositphotos.com