Viajecito al Sol

El otro día vimos la película Sunshine. En un futuro relativamente próximo, el Sol se muere y la última esperanza de la humanidad son una nave y su tripulación. Su misión, reactivar la estrella utilizando una bomba. La película viene cargadita de “licencias”, ¿se apaga el Sol al que aún le queda combustible para 5000 millones de años? ¿Lo van a reactivar con una bomba de fisión, cuando las estrellas funcionan mediante fusión? ¿Congelación casi instantánea al salir al espacio (tema ya tratado en un artículo anterior)? … Pero hoy vamos a tratar un poco que posibilidades habría de llegar hasta el Sol.

La nave lleva un enorme escudo material que la protege de la radiación proveniente del Sol por la proa. En principio entendemos que lo hace del calor y de las peligrosas partículas nocivas para la tripulación (Si no enviaras una tripulación te ahorrarías la mayoría de los problemas y todo sería más seguro y barato). Como vemos en la película, este escudo es de suma importancia y de él depende la integridad física de toda la nave, puesto que cuando una parte de esta es expuesta unos segundos al Sol, se abrasa. (Resulta curioso que luego cuenten con una habitación protegida por un cristal regulable desde la que observar directamente la estrella y aquí no pasa nada jeje).
La temperatura en la superficie solar ronda los 6000 ºC, y según nos adentramos en él, esta aumenta en varios millones de grados. ¿Hasta donde podríamos acercarnos?. Está claro que por mucho escudo que llevemos nunca podremos llegar a la superficie sin que nuestra nave se vaporice, pero aproximarnos a una distancia relativamente corta si sería posible. Podemos calcular la temperatura que tendría un cuerpo a X distancia del Sol y a partir de ahí ver si conocemos materiales actuales capaces de soportarla. Para hacer esto consideramos un modelo en el que el Sol irradia una determinada cantidad de energía que será máxima en el centro de la estrella. Al alejarnos de él, tenemos que repartir esa energía irradiada en un volumen/superficie cada ver mayor, de modo que conociendo la distancia al sol podemos saber, siempre de forma aproximada, que temperatura podrá llegar a tener un cuerpo. La fórmula que utilizamos es:

Tobjeto = [Radio Sol/ (2 * Distancia al Sol)]1/2 * TSol

En donde Radio Sol=700000 Km; TSol=6000ºC

Por ejemplo …

- 150 millones de km (La Tierra): 289 ºC
-58 millones de Km (Mercurio): 466 ºC
-10 millones de Km: 1122 ºC
-1 millón de Km: 3549 ºC

¿Y existen materiales capaces de soportar estas temperaturas? Pues sí que existen bastantes aleaciones, metales y cerámicos capaces de soportar estas altas temperaturas. Ahí tenemos al Wolframio y al Carbono no funden hasta los 3500 ºC . Obviamente, hay que tener en cuenta muchos otros factores en cuenta y que fundan a esas temperaturas no quiere decir que podamos enviar una nave con su escudo chorreando. Uno bastante importante y que a priori parecen no tener muy en cuenta en la película es la conductividad del material. Es una de las 3 formas que tiene de transferirse el calor y precisamente en el caso de los metales, está es muy alta, por lo que si el escudo no está perfectamente aislado, el resto de la nave alcanzaría también altas temperaturas. Otro problema son las formas alotrópicas. Los materiales, aunque continúen siendo sólidos, al someterlos a variaciones de temperaturas adoptan otras estructuras internas que producen contracciones, dilataciones y cambios muy importantes en sus propiedades, que hay que tener en cuenta.

También tenemos los materiales cerámicos, duros, poco conductores, muy resistentes al calor y frágiles. Los refractarios son los cerámicos más resistentes al calor y buenos aislantes, lo que los hace ideales para construir hornos industriales sometidos a altísimas temperaturas.

De modo que podemos afirmar que si, que es posible construir una nave capaz de aproximarse al Sol a distancias relativamente cortas. De hecho, la NASA tiene entre sus más próximos proyectos enviar en una nave que se aproxime hasta los 7 millones de km, donde tendrá que soportar unas temperaturas de unos 1500ºC. El escudo con el que equiparan a la sonda, es en este caso de “espuma de carbono”.

Y para los astronautas de la pelicula lo mismo, llevando el equipo adecuado (lo mas reflectante posible) e incluso pantallas de protección (un escudo térmico portátil) que refleje o absorba la radiación, no habría ningún problema para que pudieran trabajar a la altura de Mercurio o similar. Por supuesto, la “ola de fuego” que se forma al impactar la luz con los escudos es para que quede bonito y espectacular, de real tiene poco.

¿Escudos de energia?

Feliz Año 2009 ;)

Hoy tratamos un poquito los famosos campos de fuerza/energía/plasma tan prolíficos en la ciencia ficción que protegen a naves espaciales (StarTrek, Star Wars,…), vehículos,… de todo lo que se te ocurra lanzarles, permitiendonos ver espectaculares combates sin que salte todo por los aires (al menos durante un rato) . Son capaces de detener misiles, proyectiles, rayos laser, plasmas, explosiones termonucleares, radiación (gamma, rayos X, infrarrojos, microondas, radio), pero cojean a la hora de explicar en que están basados.

Muchos se explican como campos electromagnéticos (tienen frecuencias y voltajes) o plasmas (gas ionizado). El problema es que campo magnético solo sería capaz de interaccionar con materiales con carga eléctrica. Serian incapaces de hacer nada frente a un objeto sin carga o contra la radiación de cualquier tipo, puesto que esta no es más que fotones, los cuales no tienen carga. De modo que es difícil imaginar un campo de fuerza que pueda hacer lo que se ve en las películas. Sin embargo, si es posible imaginar campos de fuerza que puedan bloquear o desviar algo especifico.

Mas allá de su utilidad militar, de existir, este tipo de campos solucionarían muchos problemas en múltiples disciplinas, como la energía, viajes espaciales,… Precisamente en 2007 salía la noticia en los medios de que se estaba desarrollando un escudo electromagnético para proteger a los astronautas de tormentas solares y otros fenómenos cósmicos a bordo de naves espaciales. Un problema que aun no se ha resuelto y sería necesario si se quisiese enviar una nave a Marte, por ejemplo. Este sistema imitaría a la magnetosfera terrestre que nos protege junto a la atmosfera de todos estos fenómenos en la Tierra.

Aquí tenéis un enlace

(http://www.ras.org.uk//index.php?option=com_content&task=view&id=1199&Itemid=2).

Navegando por la web, lo “más parecido” a los campos de fuerza de la ciencia ficción que podemos encontrar actualmente además de lo ya mencionado sería lo siguiente (Digo lo de más parecido porque realmente poco o nada tienen que ver):

Por ejemplo un inhibidor de frecuencias. Utilizados para bloquear la recepción y el envío de señales en móviles y otros artefactos. Pero realmente no bloquean una señal, sino que generan mucho ruido (electromagnético) tal que confunde al aparato evitando su correcto funcionamiento.

Otro sistema que simula, ya que no se parece a los de la ciencia ficción, un campo de fuerza antimisiles sería el que se ve en ese video. Aunque simplemente se trata de un radar y un sistema de contramedidas nos lo pintan como si fuera una burbuja protectora.

¿Una idea sobre cómo crear un campo de fuerza capaz de repeler todo lo que le tiren?. Pues quizás con antimateria. Si un agujero negro es capaz de atraer/desviar la materia y la radiación, uno de antimateria haría todo lo contrario. Sería capaz de repeler la radiación o al menos desviarla. Lo que ya no tengo tan claro es la materia. El problema sería conseguir la suficiente y un modo de aislarla, puesto que en contacto con la materia tendríamos unos bonitos fuegos artificiales de E=mc².