¿Estamos más cerca de lo que creemos de realizar el primer viaje interestelar?

enterprise

Hace un par de años aparecieron en revistas científicas artículos que trataban del motor de curvatura, una posibilidad teórica basada en un principio postulado por Miguel Alcubierre en 1994, y que Harold White del JSC cree que es viable técnicamente, sin requerir cantidades ingentes de energía. Este motor de curvatura podría permitir viajes a velocidades equivalentes a 10 veces la de la luz. Este impulso WARP realmente lo que consigue es curvar el espacio enfrente de la nave para que sin llegar nunca a a sobrepasar la velocidad de la luz (algo imposible según la relatividad especial) el resultado sea equivalente a superarlo varias veces.

Recientemente ha saltado a la prensa el otro elemento, que junto al motor de curvatura haría posible el sueño del primer viaje interestelar. Un sistema de propulsión a partir de energía eléctrica. Los propulsores basados en propelentes no son la mejor manera de acometer este desafío. La cantidad de combustible necesario para impulsar la nave, detenerla una vez que llega al objetivo, y repetir el proceso para la vuelta, obligarían a que la nave tuviese unas dimensiones enormes.

El dispositivo en cuestión fue probado por científicos de NASA a finales del mes pasado y los resultados presentados el 30 de julio en la 50 Conferencia sobre Propulsión de Cleveland. Los científicos del Johnson Space Centre produjeron un documento como resultado de las pruebas realizadas, titulado “Producción de impulso anómalo medido sobre un péndulo de torsión procedente de un dispositivo experimental de radiofrecuencia”. En el documento, firmado por 5 técnicos de NASA, se afirma que el dispositivo funciona y produce impulso, aunque no entran a explicar su funcionamiento, porque realmente no lo saben.

La verdad es que al leerlo da la impresión de que algún elemento se ha pasado por alto, ya que un propulsor así desafiaría la ley de conservación del momento lineal, que dice que un sistema aislado tiende a conservar su cantidad de movimiento. En el espacio, una nave espacial puede considerarse un sistema aislado (sin interacción con otros elementos externos). La única manera de propulsarse es por la tercera ley de Newton. Si queremos ir a la derecha tenemos que impulsar parte de la masa que llevamos encima hacia la izquierda. Compensamos que los gases lanzados en dirección contraria tienen poca masa, con que los lanzamos a mucha velocidad, transmitiendo la misma cantidad de movimiento al cohete, pero en la dirección contraria.

Cohete5

Pero si no nos desprendemos de nada de masa de la nave, no se puede producir propulsión.

Cometer errores es algo normal en ciencia. Ha ocurrido muchas veces, como cuando Pons y Fleischmann anunciaron en 1989 que habían conseguido la fusión fría, o más recientemente cuando en el CERN anunciaron que habían detectado neutrinos moverse a velocidades superiores a la de la luz.

Pero a diferencia de esos casos, este dispositivo ha sido probado ya por varios equipos independientes. ¿Estamos ante un nuevo descubrimiento de la ciencia que nos permitirá dar un salto realmente significativo en los sistemas de propulsión? Si esto es así, este sistema no solo podría utilizarse en los viajes espaciales, sino también en los automóviles y otros vehículos terrestres. Pero ¿en qué consisten realmente?

El dispositivo probado por los científicos de NASA ha sido inventado por el inglés Guido Fetta, que lo ha llamado Cannae Drive, en referenciaa la batalla de Cannas en la que Aníbal derrotó finalmente a las fuerzas romanas.

Presuntamente transforma energía eléctrica en cinética basándose en un fenómeno físico conocido desde hace mucho tiempo:  la presión de radiación. Esta presión es la ejercida sobre una superficie por una onda electromagnética. Toda señal de radiofrecuencia tiene también un momento lineal que es transmitido a la superficie sobre la que incide, y rebota.

Sail-Force1

Esta presión es muy tenue, y no se percibe en los procesos cotidianos, pero de no haberla tenido en cuenta, las naves Viking habrían perdido la órbita de Marte por 15.000 km.

El dispositivo produce microondas por medio de un magnetrón, que son enviadas a una cavidad de resonancia. Esta cavidad es asimétrica de tal manera que la presión ejercida en un lado es menor que la presión ejercida en el otro, debido a que en una de las caras el coeficiente de reflexión es reducido.

cannae

 

Suena raro ¿verdad? Pues aparentemente los científicos de NASA lo han corroborado. El péndulo de torsión utilizado tiene una sensibilidad que permite detectar 10 microN, y la medida obtenida fueron 40 microN a partir de una potencia de 40 W.

Hay otro dispositivo muy parecido que se llama EMDrive, propuesto por otro científico británico, Roger Shawyer, en el 2000. Su fundamento es muy similar, aunque la cavidad de resonancia tiene otro aspecto.

emdrive

En el EMDrive, la resultante neta positiva se consigue variando la velocidad con la que impacta la señal en una y otra cara de la cavidad de resonancia. El año pasado un equipo de científicos chinos comprobaron el funcionamiento del EMDrive, constatando que el dispositivo producía un empuje de 720 nN, suficiente para hacer maniobrar un satélite. La ventaja de este dispositivo es que puede funcionar con energía obtenida de los paneles solares, por lo tanto, ilimitada.

Según Shawyer su dispositivo no tiene nada de mágico. Conserva el momento lineal y no vulnera las leyes de la termodinámica. La física actual dice que la componente neta de todas las fuerzas tiene que ser nula, pero para su constructor debe aplicarse a su modelo las leyes de la teoría especial de la relatividad. Según él, la caja de resonancia y las microondas se encuentran  en diferentes marcos de referencia y por tanto el sistema no es un sistema aislado.

El pasado enero la NASA probó el EMDrive con resultado positivo también, obteniendo en este caso 90 microN a partir de una potencia de 17 W. Claramente más eficiente que el Cannae Drive, y mucho menor que el resultado obtenido por el equipo chino.

Las pruebas realizadas a ambos dispositivos parecen indicar que las mediciones realizadas no se deben a errores de observación y que realmente pueden convertirse en un sistema de propulsión factible en un futuro cercano.

En una futura misión a Marte, un generador nuclear de 2 MW podría generar 800 N de empuje. De esta forma, la misión entera podría durar solo 8 meses, incluyendo una estancia en el planeta de 70 días. Con sistemas de propulsión tradicional se tardarían 6 meses solo en llegar y requeriría poner en órbita varios cientos de toneladas. Los astronautas tendrían que permanecer en Marte 18 meses hasta que los planetas tuviesen una disposición que hiciese factible el retorno a la Tierra.

Creo que sin dejar a un lado el escepticismo, es tiempo para soñar e imaginar las cosas que se nos están poniendo al alcance de la mano a la humanidad gracias a estos avances tecnológicos. Las estrellas, hoy están un poco más cerca.

Editado 21/8/2014
En el siguiente artículo se analizan rigurosamente tanto el EmDrive como el CanaeDrive. Si como yo teníais alguna esperanza de que el test de NASA sustentase la viabilidad de este tipo de propulsión , os vais a desilusionar.
http://mitosytimos.blogspot.com.es/2014/08/la-nasa-planea-ir-al-espacio-en.html?m=1

Referencias:

http://emdrive.com/faq.html

http://emdrive.com/principle.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_cavity

http://www.wired.co.uk/news/archive/2014-07/31/nasa-validates-impossible-space-drive

http://www.wired.co.uk/news/archive/2014-08/07/10-qs-about-nasa-impossible-drive

http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20140006052

http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_pressure

http://nextbigfuture.com/2014/08/full-nasa-cannae-drive-and-emdrive-test.html

http://en.wikipedia.org/wiki/EmDrive

  • Caramba, qué interesante! Esperemos que no se quede en agua de borrajas…

  • ¡Super interesante! un sistema de propulsion que funciona con electricidad sería una gran solución, a ver si es real o qué.

  • eso ya esiste mirad los coches electricos. que se dejen se sabandajas y que gasten el dinero en cosas utiles como mandar misioneros a paises pobres y sin religion

  • I love Star Trek… where no man has gone before… :starviewer:

  • Interesante artículo, pero el título del documento: “Producción de impulso anómalo medido sobre un péndulo de torsión procedente de un dispositivo experimental de radiofrecuencia”,Así de primeras, me ha traído a la mente que suena a un título a la altura de cualquiera elegido por Rafa “lostincombat” López.
    Y tengo la siguiente duda.
    “…no entran a explicar su funcionamiento, porque realmente no lo saben”.
    ¿Cual es el procedimiento para idear o en su caso fabricar un sistema del que se desconocen sus principios de funcionamiento? y peor aún ¿Como presentan y firman un documento si en realidad no saben lo que han hecho?.

  • Me temo que es más probable que se trate de errores experimentales. En Starts with a bang lo explican más detenidamente, pero que dos experimentos distintos encuentren resultados de dos órdenes de magnitud y estén cerca del límite de detección de los instrumentos es sospechoso. Si a eso sumamos que el experimento de la NASA encontró fuerza en un aparato experimental y otro que no debería funcionar, la probabilidad de que esto haya sido un error se dispara.

  • @ MaGaO:

    Por favor ¡No me chaféis la ilusión, que acabo de sacar mi uniforme de la flota estelar de su caja!.

  • MaGaO dijo:

    En Starts with a bang lo explican más detenidamente, pero que dos experimentos distintos encuentren resultados de dos órdenes de magnitud y estén cerca del límite de detección de los instrumentos es sospechoso. Si a eso sumamos que el experimento de la NASA encontró fuerza en un aparato experimental y otro que no debería funcionar, la probabilidad de que esto haya sido un error se dispara.

    Cuando leí hace varios días el primer artículo sobre el propulsor eléctrico me sonó a chufla de Rafael Lopez Guerrero. Incluso alguna de las explicaciones que se proponen para justificar el empuje tiene que ver con fenómenos cuánticos. No quise ni mencionarlo en el artículo porque eso de la Radiofrecuencia Cuántica aquí es sinónimo de chiste.
    Creo que es muy probable que los resultados obtenidos empíricamente sean un error y que se deban a algo que se ha pasado por alto. Pero al haber sido reproducido por varios equipos independientes, y uno de los cuales creo que no es sospechoso de falsear los datos (el de NASA) creo que merece el beneficio de la duda. El propio Michael Shermer le decía una vez a Eduardo Punset que ser escéptico es una postura sana, pero llevar al límite el escepticismo puede provocar que nos perdamos algo importante, simplemente porque no encaja en ninguno de los conceptos que conocemos.
    En concreto en este dispositivo, lo que me desencajó por completo mis esquemas fue el siguiente artículo de wired que incluí ayer en las referencias:
    http://www.wired.co.uk/news/archive/2014-08/07/10-qs-about-nasa-impossible-drive

    Traduzco:

    1. El que la fuerza obtenida sea tan pequeña, ¿no puede indicar que se trata de un error del experimento?

    El equipo puede medir fuerzas de menos de diez micronewtons, y el empuje fue varias de veces esa magnitud.

    El banco de pruebas ha sido cuidadosamente diseñado para eliminar las posibles fuentes de error. El mecanismo del experimento fue fijado neumáticamente evitar cualquier influencia externa. Estaba completamente sellado, siendo todos los contactos por los que se transmitían las señales y la potencia de metal líquido para evitar que cualquier fuerza que se pudiera transmitir a través de los cables.

    En igual sentido se tienen en cuenta los otros posibles factores que podrían influir en el resultado, por ejemplo, todo se apantalló contra cualquier efecto electromagnético. Puede haber una brecha en alguna parte, pero los experimentadores de NASA parecen haber sido escrupulosos.

    2. En el dispositivo Nulo también se detectó empuje, por lo que el experimento es un fracaso

    Un montón de comentaristas alegan sobre este punto (Ethan también), suponiendo erróneamente que se trataba de una prueba de control y que se midió empuje cuando el drive no estaba funcionando.

    En realidad, el ‘Null Drive’ mencionado en el documento de NASA era una versión modificada del Cannae Drive. La teoría que subyace detrás de este dispositivo es que las ranuras presentes en uno de los lados del disco de resonancia crean un desequilibrio en la fuerza de resonancia de microondas; en el ‘Null Drive’ las dos caras eran iguales, sin ranuras. Aun así se producía un pequeño empuje cuando se llena de microondas.

    La verdadera “contra prueba” fue cuando se utilizó una carga resistiva de 50 ohmios en vez de una cavidad de resonancia, y como se esperaba esto no produjo ningún empuje.

    3. No se probó el dispositivo en vacío. Entonces ¿cómo sabemos que el aparato funciona en el espacio?

    Mientras que en el resumen original se dice que las pruebas se llevaron a cabo “dentro de una cámara de vacío de acero inoxidable con la puerta cerrada, pero a presión atmosférica”, en el informe completo se describen otras pruebas en las que se utilizaron bombas de vacío para evacuar el aire de la cámara hasta una ciemnmillonésima parte de la presión atmosférica normal.

    Si todas estas declaraciones las hubiese hecho Jose Luis Camacho, de mundo desconocido, ni las hubiese considerado, pero estamos hablando de científicos serios que al menos aparentemente no tratan de vendernos una moto.
    Es por eso que al menos de momento me envaino mi escepticismo y quedo expectante e ilusionado por nuevos datos sobre este tema.

    http://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2014-4029

  • @ lamentira:
    Hombre, yo no soy físico, pero … se afirma que la presión es asimétrica en una cámara de resonancia, donde las microondas “van y vienen”. Si la presión en un lado es mayor que en el otro ¿dónde va a parar el resto de la energía de las microondas? Porque no puede “salirse” ¿verdad?

  • @ MaGaO:
    ¿acción y reacción?

  • @ MaGaO:

    A mi si me preguntas te digo que la componente de sumar todas las fuerzas sobre las paredes de la cavidad de resonancia es 0 en un sistema aislado. Tampoco soy físico, y si los técnicos de NASA no saben explidar sus reultados, imaginate yo.
    De todas maneras, en este ejercicio creo que el problema no es energético, sino de momento lineal.
    Pero se me ocurre pensar ( y si estoy equivocado decídmelo) que si una señal de radiofrecuencia tiene también un momento lineal, ¿qué pasa si simplemente ponemos un magnetrón en el lugar de un propulsor tradicional en un satélite? El momento que se transfiere a la onda de radiofrecuencia que sale de la nave y se pierde, tiene que aparecer también en sentiodo contrario sobre el satélite. ¿No?

    Yo creo que si, pero la propulsión sería infima. No sé. Veamos en qué queda todo esto.

  • @ lamentira:
    De hecho ocurre. La fuerza de reacción ejercida por las emisiones infrarrojas del motor radioactivo era, si mal no recuerdo, la principal razón de la desviación de trayectoria de las Voyager. Pero sí, va muy poquito a poco.

  • Aquí llega un físico para poner un poco de orden. Ahora mismo estoy un poco ocupado, por lo que leer todos los detalles del experimento lo dejo para luego, solo voy a comentar unas cuantas cuestiones que han salido por aquí:
    1. Lo primero, comentar que conservación del momento lineal es algo muy robusto en la física, seguramente por eso no quieren mojarse dando una explicación.
    2.MaGaO dijo:

    Si la presión en un lado es mayor que en el otro ¿dónde va a parar el resto de la energía de las microondas? Porque no puede “salirse” ¿verdad?

    Eso es lo que diría yo. Sin embargo el caso del EMDrive es cuestión de Relatividad General, así que ahí habría que hilar un poco más fino (la gravedad deforma el espacio, por lo tanto cambia longitudes de onda, lo que haría cambiar el momento lineal de la radiación). Le echaré un vistazo con más detalle.
    3. lamentira dijo:

    el problema no es energético, sino de momento lineal

    Para el caso de la radiación electromagnética es lo mismo: E=p*c, donde c es la velocidad de la luz. (Esa fórmula se obtiene de tomar el límite m=0 en la fórmula de Einstein E^2=m^2*c^4+p^2*c^2, de donde sale el famoso E=mc^2 para momento nulo).
    4. lamentira dijo:

    ¿qué pasa si simplemente ponemos un magnetrón en el lugar de un propulsor tradicional en un satélite? El momento que se transfiere a la onda de radiofrecuencia que sale de la nave y se pierde, tiene que aparecer también en sentiodo contrario sobre el satélite. ¿No?

    Se puede hacer, pero combinemos la fórmula anterior con la fórmula de Plack E=h*f. de ahí se obtiene que p=h*f/c. Puesto que h=6.62*10^-34, c=3*10^8, y que la luz visible tiene f del orden de 10^14, no hay más que ver que hay que emitir un montón de luz para que esto funcione (o muy energética).
    Eso no quiere decir que la idea no sea buena, ya que de ahí viene la idea de las velas solares (y, como dice MaGaO, es la fuente de la anomalía Pioneer).

  • @ lamentira:
    Aparte de la presión de radiación que menciona MaGaO, se puede obtener impulso si la nave se encuentra en un campo eléctrico o magnético (del Sol) y se generan campos electricos o magnéticos en la nave. No hace falta impulsar nada de materia para obtener acción-reacción.

  • @ lamentira:

    “…y uno de los cuales creo que no es sospechoso de falsear los datos (el de NASA) creo que merece el beneficio de la duda…”
    Hace 10 años te hubiese dado la razón, pero ahora después de lo de “la vida basada en el arsénico” del 2010 y algunas otras tonterías, la NASA ya no me merece la confianza de antaño. El blog más conocido de Física en español, el de Francis Villatoro ha sido bastante duro con este tema.
    Esperemos acontecimientos, saludos

  • @ AlbertR:

    Hola Albert, supongo que te refieres a este artículo.
    http://francis.naukas.com/2014/08/01/harold-white-afirma-que-su-motor-emdrive-viola-las-leyes-de-la-fisica/

    Ha habido mucha confusión con el tema del null drive. En el primer documento que publicaron (el cortito) no quedaba claro en que consistía. En el extenso lo explican mejor. Yo este último no lo he leido porque es de pago. Solo he visto la explicación de wired.
    Será interesante ver como evoluciona este tema. Lo positivo de que lo hayan probado en NASA es que posiblemente otros investigadores también se atrevan a probarlo y nos saquen de dudas.

  • Creo que más de uno se va a arrepentir de haberse mojado con esto.

    Como primero, si los “cálculos” te dicen que el impulso no se conserva, hay que volver a empezar. Al igual que la energía, el impulso tiene que ser una cantidad forzosamente conservada, porque si no lo fuera no serviría para nada. Y si resultara finalmente, contra todo pronóstico, que el impulso no se conserva, antes de decir nada hay que buscar al responsable del desbalance (como sucedió con el descubrimiento del neutrino). Decir simplemente (como aparece en la página) que el impulso no se conserva y quedarse tan tranquilo simplemente no es serio. A eso, sumarle lo que ya se ha mencionado:

    Thrust was observed on both test articles, even though one of the test articles was designed with the expectation that it would not produce thrust. Specifically, one test article contained internal physical modifications that were designed to produce thrust, while the other did not (with the latter being referred to as the “null” test article)

    Claro y transparente: miden empuje, y lo único que tienen por seguro es que no tiene nada que ver con el mecanismo que, se supone, produce el empuje (las dichosas ranuras). No quiero ser negativo, pero para mí esto tiene un cartel con luces de neón que dice SISTEMATICO. Y lo del plasma de partículas virtuales me encantaría ver de dónde se lo sacaron.

    No se me malinterprete, yo creo que sería genial que funcionara. No solamente por lo que pueda significar para la exploración espacial, sino también por el simple hecho de que no debería funcionar, y eso implicaría física nueva… Pero si tuviese que apostar, apostaría todo a que es un error.

  • Hola, os enlazo un interesante post sobre este tema, saludos:
    http://mitosytimos.blogspot.com.es/2014/08/la-nasa-planea-ir-al-espacio-en.html

  • @ AlbertR:
    Todos mantenemos nuestro escepticismo.
    Pero como menciona Don Menti, hay 3 pruebas empíricas que desmentir primero.

  • @ AlbertR:
    Muy buen articulo. Da gusto leer un texto cuando su autor se nota que lo ha escrito con esmero.
    Siempre he creído que los resultados eran fruto de un error de algún tipo, aunque visto el cuidado que pusieron los técnicos de NASA en evitarlos me surgió la duda y la esperanza. Pero tras leer este fantástico artículo se me han disipado. Gracias.

  • la mentira que está ahí fuera es decir: “where no MAN has gone before”, donde ningún HOMBRE ha estado antes. Que pasa es que las mujeres no existen?. Hay que erradicar de la faz de la Tierra a los MACHISTAS (enfermos invertidos”. Es necesario empezar a decir: DONDE NINGÚN SER HUMANO HA ESTADO ANTES.

  • @ tonyon:
    Según la RAE la primera definición de Hombre es “Ser animado racional, varón o mujer.” Lo mismo pasa con la palabra “man”, aunque ahora a la gente le haya dado por obviar que también se puede entender como género neutro.
    Que usted no quiera entender que se está usando “hombre” en el sentido neutro de la palabra y se lo tome como un ataque ya dice bastante sobre su opinión…

  • @ tonyon:

    otra muestra, inusitadamente cómica, de patinaje artístico por insuficiente conocimiento.

  • @ tonyon:
    Al margen de lo que le apunta someone tiene que tener en cuenta que la frase es sí tiene un contexto muy marcado: La serie star trek además de haber sido una serie pionera en muchos aspectos científicos también lo fue con respecto a las minorías, y a lo largo de todas las sagas (ds9, voyager, stng, enterprise,etc) las mujeres han tenido un papel principalísimo.
    Sin ir mas lejos, el capítulo piloto ( con Pike, no con Kirk) la primer oficial de la nave era una mujer, con todo lo que representaba eso en aquella época ( Spock sólo era oficial científico), por lo tanto donde llegó el hombre también lo hizo la mujer.
    Si usted hubiese visto la serie ( de la que proviene la frase) entendería que se utiliza “man” en sentido de humano/humanidad.
    Pd: Si vio la serie y no lo entendió, vuélvala a ver.
    Larga/o vida/o y prosperidad/dod


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