Nuevo paso científico: vuelos espaciales impulsados por luz probados con éxito

Ingenieros de la Universidad de Pensilvania, el Instituto de Tecnología de California y la Universidad de California en Los Ángeles han probado en la práctica un concepto de viaje interestelar basado en láseres de la física teórica. Según los resultados del estudio publicados en Nature Communications, los investigadores crearon un prototipo de vela solar de nanolaminas con alta reflectividad y eficiente disipación térmica. Este avance resolvió con éxito los problemas contradictorios entre masa mínima, eficiencia óptica y alta estabilidad térmica. Así lo informa Ixbt.com informa .

Con los cohetes químicos modernos actuales, se necesitarían entre 75 000 y 165 000 años para llegar a Alpha Centauri, el sistema estelar más cercano a la Tierra. Sin embargo, la iniciativa Breakthrough Starshot propone un enfoque completamente diferente: dejar la fuente de energía en la Tierra y propulsar una microsonda de aproximadamente 1 gramo utilizando una matriz de láseres con una potencia de 100 gigavatios. Este flujo de fotones puede acelerar el dispositivo a una quinta parte de la velocidad de la luz (unos 60 000 kilómetros por segundo) en solo 7 minutos, reduciendo el tiempo de vuelo a 20 años.

La solución a las difíciles limitaciones físicas

Según Ixbt.com, hasta ahora ningún material era capaz de soportar la potencia de un láser de nivel de gigavatios. Una película muy fina, incluso absorbiendo una pequeña parte de la radiación láser, se fundía instantáneamente o se desgarraba bajo una fuerte presión. Para sortear esta limitación física, los ingenieros desarrollaron una estructura de tres capas donde cada capa cumple una función específica. La base de la vela es disulfuro de molibdeno (MoS2), que refleja bien los rayos infrarrojos, y está ubicada entre dos capas de óxido de aluminio (Al2O3).

El nuevo diseño no solo protege la capa interna, sino que también previene el sobrecalentamiento al disipar el exceso de calor hacia el espacio como un radiador. Además, para garantizar la resistencia mecánica, los investigadores aplicaron el método de corrugación hexagonal. Patrones microscópicos en forma de capullo aumentaron varias veces la resistencia a la flexión del material sin aumentar su peso y evitaron la propagación de posibles microfisuras.

Resultados prácticos y perspectivas

Los resultados de las pruebas de laboratorio muestran que el peso de los prototipos creados es inferior a 1 gramo por metro cuadrado, lo que significa que son unas 100 veces más ligeros que el papel común. Esta vela solar refleja más del 50 % de la radiación láser incidente, absorbe menos del 4 % y convierte eficazmente la luz en energía cinética. Actualmente, este prototipo es el único material en términos de dimensiones capaz de alcanzar objetivos a ultraalta velocidad.

En el futuro, los especialistas planean trabajar en la mejora de la termoestabilidad, la ampliación del volumen de producción y la resolución de problemas de estabilidad mecánica. En particular, se prevé convertir el óxido de aluminio amorfo en zafiro cristalino, mejorar la disipación térmica mediante microestructuras superficiales y utilizar métodos de nanolitografía en rollo. Esto permitirá en el futuro no solo realizar investigaciones interestelares, sino también lanzar sondas que lleguen a Júpiter en solo 4 días.