En la Universidad de California, Santa Bárbara, los investigadores del Grupo de Cosmología Experimental (ECG) de UCSB están trabajando actualmente en formas de lograr el sueño del vuelo interestelar. Bajo el liderazgo del profesor Philip Lubin, el grupo ha dedicado una cantidad considerable de esfuerzo hacia la creación de una misión interestelar que consiste en una vela ligera de energía dirigida y una "nave espacial" a escala de obleas (WSS).
Si todo va bien, esta nave espacial podrá alcanzar velocidades relativistas (una parte de la velocidad de la luz) y llegar al sistema estelar más cercano (Proxima Centauri) dentro de nuestras vidas. Recientemente, el ECG logró un hito importante al probar con éxito una versión prototipo de su wafercraft (también conocido como "StarChip"). Esto consistió en enviar el prototipo a través del globo a la estratosfera para probar su funcionalidad y rendimiento.
El lanzamiento se realizó en colaboración con la Academia Naval de los Estados Unidos en Annapolis el 12 de abril de 2019. Esta fecha se seleccionó para coincidir con el 58 aniversario del vuelo espacial orbital del cosmonauta ruso Yuri Gagarin, lo que lo convirtió en el primer humano en ir al espacio . La prueba consistió en lanzar el prototipo a bordo de un globo a una altitud de 32,000 m (105,000 pies) sobre Pennsylvania.
Como explicó el profesor Lubin en una entrevista con UCSB La corriente:
"Es parte de un proceso de construcción para el futuro, y en el camino prueba cada parte del sistema para refinarlo. Es parte de un programa a largo plazo para desarrollar naves espaciales en miniatura para vuelos interplanetarios y eventualmente para vuelos interestelares ".
La idea detrás de StarChip es simple. Al aprovechar los avances en la miniaturización, todos los componentes necesarios de una misión exploratoria podrían montarse en una nave espacial del tamaño de una mano humana. El componente de vela se basa en el concepto de una vela solar y desarrollos hechos con materiales livianos; y juntos, se suman a una nave espacial que podría acelerarse hasta un 20% de la velocidad de la luz.
En aras de este vuelo, el equipo científico que lo creó sometió al StarChip a una serie de pruebas diseñadas para medir su rendimiento en el espacio y su capacidad para explorar otros mundos. Además de ver cómo fallaba en la estratosfera de la Tierra (tres veces más alta que el techo operativo de los aviones), el prototipo recolectó más de 4000 imágenes de la Tierra. Como explicó Nic Rupert, ingeniero de desarrollo en el laboratorio de Lubin:
“Fue diseñado para tener muchas de las funciones de naves espaciales mucho más grandes, como imágenes, transmisión de datos, incluyendo comunicaciones por láser, determinación de actitud y detección de campo magnético. Debido a los rápidos avances en microelectrónica, podemos reducir una nave espacial a un formato mucho más pequeño que antes para aplicaciones especializadas como la nuestra ".
Si bien el StarChip funcionó sin problemas en este vuelo, hay algunos obstáculos técnicos masivos por delante. Teniendo en cuenta las distancias involucradas (4.24 años luz (40 billones de kilómetros; 25 billones de millas) y el hecho de que la nave espacial necesitará alcanzar una fracción de la velocidad de la luz, los requisitos tecnológicos son desalentadores. Como dijo Lubin:
“La propulsión química ordinaria, como la que nos llevó a la luna hace casi 50 años, llevaría casi cien mil años llegar al sistema estelar más cercano, Alpha Centauri. E incluso la propulsión avanzada, como los motores de iones, tomaría muchos miles de años. Solo hay una tecnología conocida que puede alcanzar las estrellas cercanas dentro de la vida humana y que utiliza la luz misma como sistema de propulsión ”.
Uno de los mayores desafíos en este punto es construir una matriz láser basada en la Tierra que sea capaz de acelerar la vela láser. "Si tiene una matriz láser lo suficientemente grande, puede empujar las obleas con una vela láser para alcanzar nuestra meta del 20 por ciento de la velocidad de la luz", agregó Rupert. "Entonces estarías en Alpha Centauri en unos 20 años".
Desde 2009, el Grupo de Cosmología Experimental de UCSB ha estado investigando y desarrollando este concepto como parte de un programa de Conceptos Avanzados de la NASA llamado Starlight. Desde 2016, han recibido un apoyo considerable de Breakthrough Initiatives (el programa de exploración espacial sin fines de lucro creado por Yuri Milner) como parte de Breakthrough Starshot.
En lugar de crear una sola nave espacial, el equipo espera que su investigación conduzca a la creación de cientos e incluso miles de naves de escala de obleas que puedan visitar exoplanetas en sistemas estelares cercanos. Estas naves espaciales eliminarían la necesidad de propulsores y podrían hacer el viaje en unas pocas décadas en lugar de siglos o milenios.
A este respecto, estas naves espaciales podrían revelar si la vida existe o no más allá de la Tierra en nuestras vidas. Otro aspecto interesante del proyecto UCSB implica enviar vida desde la Tierra a otros exoplanetas. Específicamente, tardígrados y el nematodo c.
Este aspecto de su plan no es diferente a la propuesta hecha por el Dr. Claudius Gros del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Goethe. Llamada apropiadamente "Proyecto Génesis", la propuesta exige que las naves espaciales impulsadas por energía dirigida viajen a otros sistemas estelares y siembren cualquier exoplaneta "transitoriamente habitable" que esté allí. En resumen, la vida recibiría un impulso en planetas que son habitables pero no están habitados.
Como explicó David McCarthy, un estudiante graduado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UCSB, llegar al punto donde todo es posible es un proceso muy iterativo. "El objetivo de construir estas cosas es saber qué queremos incluir en la próxima versión, en el próximo chip", dijo. "Comienzas con componentes listos para usar porque puedes iterar de forma rápida y económica".
Con esta prueba de gran altitud completa, el grupo UCSB apunta a un primer vuelo suborbital el próximo año. Mientras tanto, los avances en la óptica de silicio y la fotónica integrada a escala de oblea, gracias en parte a la investigación realizada por el departamento de ingeniería eléctrica e informática de UCSB, están reduciendo el costo de producir en masa estas pequeñas naves espaciales.
Además del viaje interestelar, esta tecnología podría facilitar misiones rápidas y de bajo costo a Marte y otros lugares del Sistema Solar. El profesor Lubin y sus colegas investigadores también han pasado años explorando aplicaciones para la defensa planetaria contra los cometas, mitigando los desechos espaciales, impulsando los satélites que orbitan la Tierra o alimentando de forma remota puestos remotos del Sistema Solar. Cuando se trata de energía dirigida, las posibilidades son realmente asombrosas.
