Un ascensor espacial es posible con la tecnología actual, dicen los investigadores (solo tenemos que colgarlo de la luna)

Foto-ilustración del ascensor espacial Imágenes originales: Michel Paz, Jeremy Thomas | Unsplash; editado por MIT Technology Review

Quizás el mayor obstáculo para la expansión de la humanidad en todo el sistema solar es el costo prohibitivo de escapar de la atracción gravitacional de la Tierra. Eso dicen Zephyr Penoyre de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido y Emily Sandford de la Universidad de Columbia en Nueva York.

El problema es que los motores de los cohetes funcionan arrojando masa en una dirección para generar empuje para una nave espacial en la otra. Y eso requiere grandes volúmenes de propulsor, que finalmente se descarta pero también debe acelerarse junto con la nave espacial.

El resultado es que poner un solo kilogramo en órbita cuesta alrededor de decenas de miles de dólares. Llegar a la luna y más allá es aún más caro. Por lo tanto, existe un interés considerable en encontrar formas más baratas de entrar en órbita.

Una idea es construir un ascensor espacial, un cable que se extienda desde la Tierra hasta la órbita y proporcione una forma de subir al espacio. La gran ventaja es que el proceso de escalada puede funcionar con energía solar y, por lo tanto, no requiere combustible a bordo.

Pero también hay un gran problema. Tal cable tendría que ser increíblemente fuerte. Los nanotubos de carbono son un material potencial si alguna vez se pueden hacer lo suficientemente largos. Pero las opciones disponibles hoy en día son demasiado débiles.

Ingresan Penoyre y Sandford, quienes han revisado la idea con un giro. Dicen que su versión de un ascensor espacial, al que llaman línea espacial, podría construirse con materiales que están disponibles comercialmente en la actualidad.

Primero algunos antecedentes. Un ascensor espacial como se concibe convencionalmente consistiría en un cable anclado en el suelo y que se extiende más allá de la órbita geosíncrona, a unos 42.000 kilómetros (26.098 millas) sobre la Tierra.

Tal cable tendría una masa considerable. Entonces, para evitar que caiga, tendría que estar equilibrado en el otro extremo por una masa orbital similar. Entonces, todo el ascensor estaría soportado por fuerzas centrífugas.

Durante muchos años, los físicos, los escritores de ciencia ficción y los visionarios han calculado con entusiasmo el tamaño de estas fuerzas, solo para sentirse tristemente desalentados por el resultado. Ningún material conocido es lo suficientemente fuerte para hacer frente a estas fuerzas, ni la seda de araña, ni el Kevlar, ni siquiera los polímeros de fibra de carbono modernos más fuertes.

Así que Penoyre y Sandford han adoptado un enfoque diferente. En lugar de anclar el cable en la Tierra, proponen anclarlo en la Luna y colgarlo hacia la Tierra.

La gran diferencia proviene de las fuerzas centrífugas. Un ascensor espacial convencional haría una rotación completa todos los días, en línea con la rotación de la Tierra. Pero la línea espacial basada en la luna orbitaría solo una vez al mes, un ritmo mucho más lento con fuerzas correspondientemente más bajas.

Además, las fuerzas están dispuestas de manera diferente. Al extenderse desde la Luna hasta la Tierra, la línea espacial pasaría a través de una región del espacio donde la gravedad terrestre y la lunar se cancelan entre sí.

Esta región, conocida como punto de Lagrange, se convierte en una característica central de una línea espacial. Debajo, más cerca de la Tierra, la gravedad tira del cable hacia el planeta. Pero por encima, más cerca de la luna, la gravedad tira del cable hacia la superficie lunar.

Penoyre y Sandford muestran rápidamente que extender el cable desde la luna hasta la superficie de la Tierra genera fuerzas que son demasiado grandes para los materiales actuales. Pero el cable no necesita estirarse completamente para ser útil.

El principal resultado de los investigadores es mostrar que los materiales más fuertes de la actualidad, polímeros de carbono como Zylon, podrían sostener cómodamente un cable que se extiende desde la luna hasta la órbita geosincrónica. Continúan sugiriendo que un dispositivo de prueba de principio hecho con un cable del grosor de la mina de un lápiz podría colgarse de la luna a un costo medido en miles de millones de dólares.

Eso es claramente ambicioso pero de ninguna manera excesivo para las misiones espaciales modernas. Al extender una línea, anclada en la Luna, hasta lo más profundo del pozo de gravedad de la Tierra, podemos construir un cable estable y transitable que permita el libre movimiento desde la vecindad de la Tierra hasta la superficie de la Luna, dicen Penoyre y Sandford.

Los ahorros serían enormes. Reduciría el combustible necesario para llegar a la superficie de la luna a un tercio del valor actual, aseguran.

Y abriría una región completamente nueva del espacio para la exploración: el punto de Lagrange. Esto es interesante porque tanto la gravedad como el gradiente de gravedad en esta región son cero, lo que la hace mucho más segura para los proyectos de construcción. Por el contrario, el gradiente de gravedad en la órbita terrestre baja hace que las órbitas sean mucho menos estables.

Si dejas caer una herramienta desde la Estación Espacial Internacional, parecerá que acelera rápidamente alejándose de ti, señalan Penoyre y Sandford. El punto de Lagrange tiene un gradiente casi insignificante en la fuerza gravitatoria; la herramienta que se ha caído permanecerá al alcance de la mano durante mucho más tiempo.

Tampoco hay escombros significativos en esta región. El punto de Lagrange no ha sido tocado en su mayoría por misiones anteriores, y las órbitas que pasan por aquí son caóticas, lo que reduce en gran medida la cantidad de meteoroides, dicen.

Por estas razones, Penoyre y Sandford dicen que el acceso al punto de Lagrange es una gran ventaja de la línea espacial. El campamento base del punto de Lagrange es lo que creemos que es más importante e influyente para el uso temprano de la línea espacial (y para la exploración espacial humana en general), dicen. Tal campamento base permitiría la construcción y el mantenimiento de una nueva generación de experimentos basados ​​en el espacio: uno podría imaginar telescopios, aceleradores de partículas, detectores de ondas gravitacionales, viveros, generación de energía y puntos de lanzamiento para misiones al resto del sistema solar.

Es un trabajo interesante que invita a un enfoque renovado en la idea de un ascensor espacial. El acceso barato al punto de Lagrange, la luna y los puntos más allá puede haberse vuelto considerablemente más barato y más probable.

Ref: arxiv.org/abs/1908.09339 : The Spaceline: una alternativa práctica de ascensor espacial que se puede lograr con la tecnología actual

esconder