Una investigación ha permitido la creación de un nuevo material que podría hacer posible los viajes interestelares: cristales fotónicos que podrían acelerar naves espaciales a velocidades relativistas, cercanas a la velocidad de la luz.
La tecnología de las velas ligeras o velas de luz (light sail) es un concepto fascinante y un paso adelante en la propulsión de cohetes. Puede que no sea tan grande e impresionante como el Saturno V, el transbordador espacial o el nuevo cohete Starship, pero cuando se trata de viajar entre las estrellas, las velas ligeras podrían ser la respuesta. Y qué mejor material para construir las velas que algo que me hace querer decirlo una y otra vez: cristales fotónicos. Parece sacado de un episodio de “Star Trek”, pero un nuevo artículo científico examina su viabilidad.
Velas de luz
El concepto de las velas de luz es muy sencillo. En lugar de una vela de tela sujeta a un barco que aprovecha la fuerza del viento, las velas de luz aprovechan la fuerza de la luz para propulsar naves espaciales a través del cosmos. Se basan en la presión de los fotones emitidos por una fuente de luz potente, como un láser, para generar bajos niveles de empuje.
La idea es que los fotones de la luz cobran impulso y ejercen una fuerza cuando se reflejan en una superficie. El despliegue de grandes velas superfinas de material reflectante como el Mylar -del mismo tipo que se utiliza habitualmente en la astronomía de aficionados para observar el sol- permite empujar la nave espacial, acelerando lentamente pero alcanzando finalmente velocidades asombrosas.
Aunque las velas ligeras no puedan hacer despegar una nave espacial y ponerla en órbita, una vez desplegadas en el espacio, la larga y lenta aceleración es una forma muy eficaz de viajar por el espacio. Esto no es sólo ciencia ficción, el proyecto Starshot Breakthrough se ha convertido en líder en el campo para desarrollar una nave espacial que envíe a los humanos a Próxima Centauri (a 4.3 años luz) en una vida humana.
Viajar a velocidades cercanas a la luz
Representación artística del concepto de vela ligera y los principales parámetros de rendimiento del dispositivo realizado en este trabajo, incluido el tamaño, las longitudes de onda de trabajo, el rendimiento de reflexión y la masa. Crédito de imagen: arXiv
Un artículo publicado recientemente en el servidor de preimpresiones arXiv por un equipo dirigido por Jin Chang, un investigador de postdoctorado de la Universidad Tecnológica de Delft, en Holanda explora la posibilidad de un nuevo material para las velas de luz conocido como cristales fotónicos nanofabricados. Estos cristales son nanoestructuras ópticas (entre las escalas microscópica y molecular) en las que el índice de refracción cambia periódicamente. Se dan en la naturaleza, en el reino animal, por ejemplo en la naturaleza reflectante de los ojos de perros y gatos.
El equipo muestra cómo un cristal fotónico de nitruro de silicio con una fina membrana de silicio puede alcanzar los altos niveles de reflectividad en las longitudes de onda de 1300 nm a 1500 nm necesarios para las velas de luz.
El potencial de las velas es considerable, ya que las técnicas de fabricación permiten escalarlas hasta varios metros, lo que podría preparar el terreno para enviar por fin, aunque sea lentamente, seres humanos a través de la galaxia.
Los hallazgos de la investigación han sido publicados en el servidor de pre-impresión arXiv.
Fuente: Phys
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