Es crucial dar a conocer que, durante las últimas 2 décadas, Les Johnson y su equipo de ingenieros han estado empujando silenciosamente a la NASA hacia una nueva era de exploración espacial mientras nadie prestaba atención. Cabe destacar que, como ingeniero en el legendario Centro Marshall de Vuelos Espaciales en Huntsville, Alabama, lugar de nacimiento del cohete Saturno V que llevó por primera vez a los humanos a la Luna, Johnson dirigió el complejo diseño de una vela de 17,780 pies cuadrados que empujará naves espaciales a través del planeta solar sin usar una sola onza de combustible.
Denominada “vela solar”, la lámina plateada de tela es 32 veces más delgada que un cabello humano y se estira hasta el tamaño de 3 canchas de baloncesto, según han dado a conocer. En una llamada reciente de Zoom, Johnson señala que la lámina de tela funciona de forma muy similar a una vela usada para barcos, si la vela de un barco estuviera diseñada para viajes espaciales de alta velocidad. Johnson ha mencionado que así como un velero usa el viento para empujarlo a través del agua, las velas solares utilizan la presión de la luz solar para empujarlas a través del espacio. A continuación, todo lo que debe conocer sobre el futuro de la exploración espacial.
Futuro de la exploración espacial: “vela solar”
Avi Loeb, astrofísico y director del Instituto de Teoría y Computación del Centro de Astrofísica de la Universidad de Harvard, señala que las velas solares representan una de las tecnologías más prometedoras para la futura exploración espacial. Proporcionan una manera sostenible y al mismo tiempo, eficiente de navegar por el cosmos, con el potencial de impulsar naves espaciales a velocidades y distancias sin precedentes.
Loeb ha afirmado, “Una tecnología de vela solar… puede sustituir a los cohetes a la hora de impulsar cargas útiles a los destinos deseados en el espacio. El reflejo de la luz del sol empuja una membrana delgada, del mismo modo que la vela de un barco es empujada por el flujo de aire reflejado. El empuje es más efectivo cerca del Sol [por lo que] la tecnología de vela solar es particularmente útil para misiones para estudiar el Sol, Venus o Mercurio”.
Johnson recuerda haber escrito su primera hoja de ruta para el desarrollo de velas solares cerca de 2005 o 2006. Desde entonces, su equipo ha estado trabajando en la hoja de ruta, un avance a la vez.
Según se pudo conocer, la NASA ha ido aumentando constantemente el tamaño y la complejidad de sus velas. Probó la primera generación de velas solares en el espacio, una vela de 106 pies cuadrados, en el año de 2010. Posteriormente, trabajando con The Planetary Society, lanzó una versión un poco más grande, las LightSails 1 y 2 de 344 pies cuadrados, en el año de 2015 y 2019, respectivamente. A mediados de la década de 2010, la NASA desarrolló una vela solar de segunda generación con el NEA (Asteroide Cercano a la Tierra) Scout que se extiende 925 pies cuadrados y se lanzó en el año de 2022. Este año, lanzará una versión un poco más pequeña denominada ACS3 al espacio.
Ahora, la NASA ha completado una tercera generación denominada “Solar Cruiser” la cual alcanza 17,790 pies cuadrados y se puede ampliar hasta 54,000 pies cuadrados. Esta generación ha alcanzado el “Nivel de Preparación Tecnológica 6”, el hito más importante para cualquier proyecto desarrollado en la agencia. Es esencialmente una luz verde que indica que la vela solar es lo competentemente confiable como para usarse en una misión espacial real.
No se necesita combustible
A diferencia de los actuales cohetes químicos (que queman combustible para escapar de la gravedad de la Tierra) o los motores de iones (que usan campos eléctricos para convertir un gas noble como el xenón en una corriente constante de electrones que empujan una nave a través del vacío del espacio), las velas solares no solicitan cualquier combustible en absoluto. Únicamente necesitan luz solar para funcionar.
Según se informa, esta luz del sol ejerce una presión suave pero bastante poderosa sobre las velas. Conforme los impactos de los fotones se acumulan en el material ultrafino de la vela, la nave espacial paulatinamente acumula suficiente potencia y velocidad para mover una carga útil en el espacio. Esta carga útil es la nave espacial real, llena de instrumentos científicos que varían según el alcance de la misión.
Vale la pena acotar que, este simple hecho los hace ideales para misiones extremadamente largas.
Como dice Johnson: “Podrías visitar potencialmente múltiples asteroides y nunca quedarte sin combustible. Sigue adelante hasta que la nave espacial se estropee”.
En este momento, este tipo de misión es imposible, debido a que las sondas del espacio profundo como la Voyager o New Horizons dependen de un complejo juego de billar de física orbital que les permite alcanzar un número predeterminado de objetivos en su salida del sistema solar.
Aunque una típica sonda espacial posee una cantidad muy limitada de combustible para ajustar ligeramente su trayectoria, su velocidad es el resultado de la inercia del lanzamiento del cohete y de las ecuaciones orbitales que aceleran la nave cuando salta de planeta en planeta (la gravedad de cada planeta o luna actúa como una “tirachinas” que acelera todavía más la nave). Es por tal motivo que, siguen una trayectoria predeterminada que realmente no se tiene la capacidad de poder cambiar sobre la marcha. Una sonda espacial con vela solar, por otro lado, tiene la capacidad de poder funcionar indefinidamente porque no tiene combustible, por lo que es inherentemente infinitamente más sostenible y eficiente, debido a que sólo requiere luz solar para moverse.
Las velas solares no son sólo una nueva forma de mover naves espaciales, sino un cambio de paradigma en la forma en que pensamos sobre los viajes espaciales.
Evidentemente, el proceso de esta vela solar fue bastante fuerte y paso por varias fases importantes desde el pensamiento de la misma, la fabricación y desafíos hasta incluso, rigurosas pruebas. Lo cierto es que, después de las pruebas, la vela finalmente fue empaquetada y desplegada. La implementación fue exitosa y todas las pruebas arrojaron resultados positivos sin problemas importantes. Este riguroso proceso de prueba obtuvo el sello de aprobación TLR6, cumpliendo con los requisitos para su aplicación en misiones científicas y no solo en demostraciones tecnológicas. Cabe acotar que, este nivel de preparación garantiza que la tecnología de la vela sea lo suficientemente madura para su uso en misiones espaciales reales, lo que permite a los científicos centrarse en los objetivos científicos de la misión sin preocuparse por la viabilidad de la vela para el vuelo.
Ahora Johnson está ansioso por observar la vela de 17,790 pies cuadrados en acción. El éxito de esta prueba no es sólo un logro técnico. Es una puerta de entrada al futuro de la exploración espacial.
Según afirma, “La tecnología puede revolucionar nuestro enfoque para explorar el sistema solar. Es una hermosa aplicación de la física”.
Incluso, no se debe pasar por alto mencionar que, el equipo de Johnson ya ha recibido llamadas de los equipos científicos de la NASA para incorporar la vela en futuras misiones. Después de que un equipo elige la vela, pasa mucho tiempo desde que se escribe la propuesta hasta el vuelo y la presentación para su aprobación.
Según señala, “Si tienen éxito, y digamos que ganan la licitación [para que la NASA financie su proyecto] cuando salga dentro de dos años, pasarán tres años antes de que se construya el sistema. Así que la primera misión real con esto está a un mínimo de cinco años de distancia”.
Según se informa, la primera misión podría ser crucial para la civilización. El desarrollo de la vela solar fue financiado principalmente por una división de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA llamada grupo de heliofísica y por la NOAA, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Estas 2 organizaciones observan la actividad del sol para emitir advertencias de tormentas solares.
