Wandering Earth: Rocket scientist explica cómo podríamos mover nuestro planeta – Ars Technica

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Esla ciencia de cohetes –

La película es de ciencia ficción, pero su premisa puede ser algún día cierta. ¿Podríamos mover la Tierra a una órbita más amplia?

Matteo Ceriotti / La conversación –

La Tierra errante: un científico de cohetes explica cómo podríamos mover nuestro planeta

En la película de ciencia ficción chinaThe Wandering Earth, recientemente estrenada en Netflix, la humanidad intenta cambiar la órbita de la Tierra con enormes impulsores para escapar del Sol en expansión, y evitar una colisión con Júpiter.

El escenario puede algún día hacerse realidad. En cinco mil millones de años, el Sol se quedará sin combustible y se expandirá,probablemente envolviendo a la Tierra. Una amenaza más inmediata es un apocalipsis del calentamiento global. Mover la Tierra a una órbita más amplia podría ser una solución, y es posible en teoría.

Pero, ¿cómo podríamos hacerlo y cuáles son los desafíos de la ingeniería? En aras de la discusión, supongamos que pretendemos mover la Tierra desde su órbita actual a una órbita 50% más alejada del Sol, similar a la de Marte.

Hemos estado diseñando técnicas para mover cuerpos pequeños, asteroides, desde su órbita durante muchos años, principalmente para proteger nuestro planeta de los impactos. Algunos se basan en una acción impulsiva y, a menudo, destructiva:una explosión nuclearcerca o en la superficie del asteroide, o un «impactadorcinético«, por ejemplo, una nave espacial que choca con el asteroide a alta velocidad. Estos claramente no son aplicables a la Tierra debido a su naturaleza destructiva.

Otras técnicas, en cambio, implican un empuje continuo muy suave durante un largo tiempo, proporcionado por unremolcadoratracado en la superficie del asteroide, o una nave espacial que se cierne cerca de él (empujando a través de lagravedadu otros métodos). Pero esto sería imposible para la Tierra ya que su masa es enorme en comparación con incluso los asteroides más grandes.

Propulsores electricos

En realidad, ya hemos estado moviendo la Tierra desde su órbita. Cada vez que una sonda deja la Tierra por otro planeta, imparte un pequeño impulso a la Tierra en la dirección opuesta, similar al retroceso de una pistola. Por suerte para nosotros, pero desafortunadamente con el propósito de mover la Tierra, este efecto es increíblemente pequeño.

ElFalcon Heavy deSpaceX es el vehículo de lanzamiento más capaz en la actualidad. Necesitaríamos 300 mil millones de millones de lanzamientos a plena capacidad para lograr el cambio de órbita a Marte. El material que forma todos estos cohetes sería equivalente al 85% de la Tierra, dejando solo el 15% de la Tierra en órbita de Marte.

Un propulsor eléctrico es una forma mucho más eficiente de acelerar la masa, en particularlas unidades de iones, que funcionan disparando una corriente de partículas cargadas que impulsan el barco hacia adelante. Podríamos apuntar y disparar un propulsor eléctrico en la dirección final de la órbita de la Tierra.

El propulsor sobredimensionado debe estar a 1.000 kilómetros sobre el nivel del mar, más allá de la atmósfera de la Tierra, pero todavía unido firmemente a la Tierra con un haz rígido, para transmitir la fuerza de empuje. Con un haz de iones disparado a 40 kilómetros por segundo en la dirección correcta, todavía tendríamos que expulsar el equivalente del 13% de la masa de la Tierra en iones para mover el 87% restante.

Navegando en la luz

Como la luz transporta impulso, pero no masa, también podemos ser capaces de alimentar continuamente un haz de luz enfocado, como un láser. El poder requerido sería recolectado del Sol, y ninguna masa de la Tierra sería consumida. Incluso utilizando la enorme planta de láser de 100 GW prevista por elproyecto Breakthrough Starshot, que apunta a impulsar a las naves espaciales fuera del sistema solar para explorar las estrellas vecinas, todavía se necesitarían tres mil millones de años de uso continuo para lograr el cambio orbital.

Pero la luz también puede reflejarse directamente del Sol a la Tierra utilizando unavela solarestacionada cerca de la Tierra. Los investigadores han demostradoque necesitaría un disco reflectante 19 veces más grande que el diámetro de la Tierra para lograr el cambio orbital en una escala de tiempo de mil millones de años.

El trailer deWandering Earth.

Billar interplanetario

Una técnica bien conocida para dos cuerpos en órbita para intercambiar impulso y cambiar su velocidad es con un pasaje cercano, o una catapulta gravitacional. Este tipo de maniobra ha sido ampliamente utilizado por las sondas interplanetarias. Por ejemplo, la nave espacial Rosettaque visitó el cometa 67P en 2014-2016, durante su viaje de diez años al cometa pasó dos veces en las cercanías de la Tierra, en 2005 y 2007.

Como resultado, el campo de gravedad de la Tierra impartió una aceleración sustancial a Rosetta, que habría sido inalcanzable utilizando únicamente los propulsores. En consecuencia, la Tierra recibió un impulso opuesto e igual, aunque esto no tuvo ningún efecto medible debido a la masa de la Tierra.

Pero, ¿y si pudiéramos realizar una honda, usando algo mucho más masivo que una nave espacial? Los asteroidesciertamente pueden ser redirigidospor la Tierra, y si bien el efecto mutuo en la órbita de la Tierra será pequeño, esta acción se puede repetir varias veces para lograr un cambio considerable en la órbita de la Tierra.

Algunas regiones del sistema solar son densas con cuerpos pequeños como asteroides y cometas, la masa de muchos de los cuales es lo suficientemente pequeña para ser movida con tecnología realista, pero todavía órdenes de magnitud más grandes que las que se pueden lanzar desde la Tierra de manera realista.

Con un diseño de trayectoria preciso, es posible explotar el denominado “apalancamiento Δv”: un cuerpo pequeño puede ser expulsado de su órbita y, como resultado, pasar por la Tierra, proporcionando un impulso mucho mayor a nuestro planeta. Esto puede parecer emocionante, pero se ha estimado que necesitaríamosun millón de esos pases de cierre de asteroides, cada uno de ellos separados por unos pocos miles de años, para mantener la expansión del Sol.

El veredicto

De todas las opciones disponibles, el uso de múltiples tirachinas de asteroides parece ser el más alcanzable en este momento. Pero en el futuro, explotar la luz podría ser la clave, si aprendemos cómo construirestructuras espaciales gigantesoarrays de láser súper poderosos. Estos también podrían ser utilizados para la exploración del espacio.

Pero si bien es teóricamente posible, y puede que algún día sea técnicamente factible, en realidad podría ser más fácil trasladar nuestra especie a nuestro vecino planetario de al lado, Marte, que puede sobrevivir a la destrucción del Sol. Después de todo, yahemosaterrizadoyhemos recorridosu superficievarias veces.

Después de considerar lo difícil que sería mover la Tierra,colonizar Marte, hacerlo habitabley mover a la población de la Tierra a lo largo del tiempo, podría no parecer tan difícil después de todo.La conversación

Este artículo se ha publicado deThe Conversationbajo una licencia de Creative Commons. Puedes leer elartículo original aquí.

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