Proponen naves propulsadas con agujeros negros para viajar a las estrellas


El sueño de muchos de nosotros es construir naves interestelares que pudieran llevarnos a Alpha Centauri, pero todos sabemos que con los medios actuales ni siquiera estamos en condiciones de ir y volver a Marte. Para visitar otras estrellas deberemos descubrir métodos de propulsión veloces basados en ¿”amarrar” un agujero negro a nuestra nave espacial? Aunque no te lo creas Louis Crane y Shawn Westmoreland de la Universidad Estatal de Kansas acaban de proponerlo.

Por supuesto usar agujeros negros como combustible queda completamente fuera de la física y la tecnología que conocemos hoy en día. Para conseguir algo así haría falta un nivel de ingeniería que ni siquiera soñamos. Para empezar necesitaríamos un láser que formase un micro-agujero negro que luego pudiera usarse como fuente de energía. Se trataría de un agujero negro estático (o de Schwarzschild), que produjese radiación de Hawking. Ah, y cuanto más pequeño fuese el agujero negro ¡más energético sería!

El gran problema es por supuesto, hacer un agujero negro. Se necesita una cantidad enorme de energía para fabricar uno. Para ello Crane y Westmoreland proponen un panel solar de 370 km2 colocado en órbita solar, concretamente a 1 millón de kilómetros de la superficie de nuestra estrella, lo cual (en caso de que el panel fuese perfectamente eficiente) recolectaría en un año la energía necesaria para fabricar un agujero negro. Esa energía se usaría a su vez para alimentar a un láser de rayos gamma convergente esféricamente que pesaría unas 10^9 toneladas. Lo ‘bueno’ del plan es que, una vez se tienen un par de agujeros negros operativos, ellos mismos aportarían la energía para fabricar a los que siguieran, así que ya no haría falta usar el panel solar gigantesco. ¡Qué alivio! ¿verdad?

De nuevo según los autores, un agujero negro que pudiera usarse en los viajes espaciales necesitaría cumplir cinco criterios:

1. Prolongar su existencia todo lo posible para que resulte útil.
2. Que sea lo bastante potente como para acelerarse a si mismo hasta una fracción razonable de la velocidad de la luz en una cantidad de tiempo razonable.
3. Que sea lo bastante pequeño como para conseguir la energía necesaria para crearlo.
4. Que sea lo bastante grande como para enfocar en él la energía necesaria para crearlo.
5. Que tenga una masa comparable a la de una nave estelar.

Afortunadamente, los agujeros negros tienen una relación casi ideal entre tamaño, potencia y vida útil. Por ejemplo, viajar a Alpha Centauri, con una aceleración de 1 g hasta mitad de trayecto (la famosa nave de un g de la que en su día os hablé), y una deceleración de 1 g para el resto del viaje, tomaría un período de tiempo relativista de 3,5 años. Un agujero negro que sobreviviera al viaje completo debería tener un radio de 0,9 attómetros, una masa de 606.000 toneladas, y una producción energética de 160 pettavatios (1 pettavatio = 10^15 vatios). Además, la vida útil del agujero negro podría extenderse alimentándolo con masa.

Para viajes largos, se podrían usar agujeros negros más grandes y débiles. Para los viajes cortos en cambio, los agujeros negros deberían ser más pequeños y potentes.

Forzar al agujero negro para que actuase como una fuente de energía también requeriría de un buen montón de trabajo. Un método potencial supondría ubicar el agujero en el punto focal de un reflector parabólico unido a la nave, para crear el empuje hacia adelante. Otro método, ligeramente más sencillo aunque menos eficiente, supondría
simplemente absorber la radiación gamma que se dirigiese hacia la proa de la nave, y dejar que el resto saliese disparada hacia atrás para producir así el empuje de avance.

Como no puede ser de otro modo, la idea de Crane y Westmoreland trae consigo problemas potenciales. Según Grovind Menon, profesor de física de la Universidad de Troy, la mayoría de las visiones que pretenden extraer energía de los agujeros negros implican el uso de agujeros rotatorios. “Con agujeros estáticos la cosa se complica… normalmente buscamos energía casi de forma exclusiva en los agujeros negros giratorios. Desde un punto de vista astrofísico, y pensando en las explosiones de rayos gamma, los agujeros de Schwarzschild no radian. No está claro si se puede energizar una nave espacial solo con radiación Hawking”. Además Menon añade que extraer energía de un agujero negro es un asunto tremendamente problemático. “Dado el tipo de agujero negro que proponen, no me queda claro cómo se podría extraer energía”.

Otra cuestión importante es qué hacer con el agujero negro una vez que alcanza el fin de su vida útil, ya que tienden a explotar (lo cual no es tranquilizador, claro). “Una explosión de ese tipo es potente para los estándares terrestres, pero no para los estándares astronómicos”, comentan Crane y Westmoreland, por lo que simplemente bastaría con arrojarlo a una distancia de una UA de cualquier cosa importante, y dejarlo detonar.

Tal y como afirman Crane y Westmoreland, con un grupo de cuatro máquinas: generador de agujeros negros, nave espacial con propulsión de agujero negro, planta energética recolectora y un agujero negro que se auto perpetúe para poder usarlo como energizador, el potencial es enorme.

Una civilización equipada con un conjunto de máquinas como esta, sería inimaginablemente rica en energía. Podrían recorrer la galaxia a voluntad.

El trabajo de ambos físicos está disponible en ArXiv

Leí sobre este tema en Io9.com (Via Next Big Future.)

La imagen la encontré en la galería de fotos de Kanijo en Flickr.

27 Comentarios

  1. 1 ilDorade ilDorade 6 Nov 2009 0 (0 Votos)

    ¿Y el cuerpo humano sería capaz de soportar velocidades cercanas a la de la luz sin desintegrarse?

    • 2 Cabezón Cabezón 6 Nov 2009 0 (2 Votos)

      En el espacio, cualquier velocidad que tenga un cuerpo afecta a todas sus partes por igual y no se siente. Hay un error entre velocidad y aceleración. La aceleración es la que permite cambiar la velocidad y evidentemente no puede ser excesiva.
      Hay mucho que explicar y no creo que Maikel me deje hacer una conferencia ;-)

  2. 3 Maikelnai Maikelnai 6 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Si os ha recordado a Event Horizon… a mi también ;-)

    De hecho estuve tentado de usar esta foto en el post:

    http://www.imdb.com/media/rm2760218880/tt0119081

  3. 4 McMardigan McMardigan 6 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Sí, y también, viendo solamente el título, al método de transporte utilizado en wing commander…Algún día todo esto llegará, aunque no estaremos allí para verlo, me temo

  4. 5 Milhaud Milhaud 6 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Creo que se escapa a mi imaginación todo esto. Física teórica avanzada… que ni siqueira se sabe si es viable.

  5. 6 Cabezón Cabezón 6 Nov 2009 -1 (3 Votos)

    Yo creo que manejar un agujero negro no será fácil. Son algo más peligrosos que la antimateria que se espera usar en el LHC ;-)

    De todos modos, si fuera posible controlarlos, yo me pido uno: ¡es el almacén ideal! Cabe cualquier cosa que quieran meter dentro

  6. 7 Pantera Negra Pantera Negra 6 Nov 2009 -3 (5 Votos)

    Haciendo experimentos como esos es como se acaban la mayoría de civilizaciones extraterrestres del universo. Yo no lo probaría… Si no porque hay tantos agujeros negros desperdigados x la galaxia? Los experimentos en casa y con gaseosa ;)

    • 8 Cabezón Cabezón 7 Nov 2009 +1 (3 Votos)

      ¿Cuántas civilizaciones ET conoces que hayan desaparecido? Una cosa es que se pueda suponer tal cosa y la otra hacer afirmaciones como la anterior… sin pruebas de ningún tipo.

    • 9 Mario Mario 7 Nov 2009 0 (0 Votos)

      Lo de los experimentos en casa y con gaseosa me suena a decadas de estancamiento en investigación en nuestro país con frases tan célebres como “que inventen ellos” de Unamumo.

    • 10 yo yo 21 Nov 2009 0 (0 Votos)

      ke civilizaciones extraterrestres? esto no es mas alla del limite, ni hay asgards ni nada, y pa 4 dias ke le kedan al planeta, mejor nos pillamos un coche y paotro

  7. 11 Schattenmann Schattenmann 7 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Sí, nosotros estaremos más cercas a las estrellas, pero será porque éstas vendrán hacia nosotros debido a la atracción del agujero negro cual, dicho sea de paso, nos habrá absorbido a nosotros también.

    Fatalismos a parte, me gusta la idea :)

  8. 12 Offler Offler 7 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Yo propongo otro sistema de propulsion por agujero negro.

    Se hace un agujero en la parte posterior de la nave, el jefe de maquinas se baja los pantalones, pone el culo, muestra su agujero negro y … propulsion a chorro. Por su puesto en la dieta de la tripulacion fabada asturiana.

    Pues eso, a ver si mi sistema de propulsion tambien lo citan en algun blog

    • 13 Fauchelevent Fauchelevent 7 Nov 2009 +1 (1 Voto)

      La polución interestelar acabaría con el universo en pocas semanas ;)

  9. 14 Mario Mario 7 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Sea como sea siempre está el problema de la aceleración para el cuerpo humano. De la misma manera que los astronautas actuales sufren los efectos de la microgravedad los viajeros de naves ultrarápidas sufrirían los efectos de la aceleración cuando sea superior a 1g. Se me ocurre que en un entorno acuático dentro de la nave se podrían minimizar los efectos de la gravedad. Algunos de nosotros podríamos evolucionar como seres aquático-espaciales para poder viajar por toda la galaxia con aceleraciones superiores a 1g.

    • 15 Cabezón Cabezón 7 Nov 2009 0 (2 Votos)

      Mario, una aceleración de 1g es la que estamos sintiendo aquí en la Tierra todos los días, y a ella nuestro cuerpo está acostumbrado. Una nave espacial acelerando a 1 g tendría gravedad artificial mientras dure la aceleración. En un viaje estelar sería interesante poder mantener esa aceleración durante meses o años precisamente para evitar los problemas de la ingravidez. Mientras se acelera, la velocidad se acerca cada vez más a la de la luz, pero nunca podría alcanzarla, y menos superarla (palabra de Einstein). Cuanto más se acerque a la velocidad de la luz, menos tarda en el viaje (y además, el viaje dura menos para los viajeros por efectos relativistas). Lo ideal sería mantener la aceleración durante la mitad del viaje. Luego virar la nave y decelerar también a 1 g hasta llegar a destino.

      • 16 Cabezón Cabezón 7 Nov 2009 0 (2 Votos)

        Y me olvidaba de otra cosa: ¿para qué aceleraciones superiores a 1g? La clave no está en la intensidad de la aceleración sino en el tiempo que se mantiene. Aún para viajar al centro de la galaxia no podremos superar la velocidad de la luz por mucho que aceleremos. Y por lo tanto estamos hablando de viajes que durarían cientos de miles de años. La suerte es que por efecto relativista para los tripulantes el tiempo podría llegar a ser de unos pocos años, si nos acercamos lo suficiente a la velocidad de la luz. No veo necesario aguantar la incomodidad de una aceleración superior a 1 g

  10. 17 Mario Mario 7 Nov 2009 -1 (1 Voto)

    Sí, Cabezón tienes razón en todo lo que dices. Pienso en aceleraciones superiores a 1g en los casos en que se quisiera minimizar el efecto relativista de la diferencia del paso del tiempo entre la Tierra y los viajeros. Bueno la verdad es que me has hecho dudar sobre el tema del desfase temporal. Un ejemplo:
    En un viaje a la estrella Barnard a una aceleración de 1g pongamos que tardamos unos 10 años en llegar (me lo invento, no lo he calculado). Y a una aceleración de 5g tardamos 8 años. La pregunta es: el desfase temporal que se produce entre los viajeros y su planeta de origen entre la ida y la vuelta ¿tiene que ver con la distancia recorrida o con el tiempo que se está viajando a una velocidad cercana a la luz?
    Y otra cuestión curiosa relacionada con la estrella Barnard (que se desplaza hacia nosotros resultado de la combinación de su propio movimiento y de nuestro sistema solar)
    Si alcanzamos cuando antes una velocidad cercana a la luz se produciría un desfase temporal entre la estrella de destino y los viajeros de la nave. Si el tiempo “pasa” más rápido en la estrella Barnard (que se desplaza más lentemente) en relación a la nave que va a velocidad cuasi lumínica el encuentro con la estrella se produciría en menos tiempo.

    • 18 Cabezón Cabezón 7 Nov 2009 0 (2 Votos)

      No sé de donde sacas esos datos, pero voy asuponer que lo has calculado de forma correcta. Si es así, ¿crees que por ahorrarse dos años vale la pena soportar la incomodidad de 5 g continuadas? Yo creo que no, por lo que tus propios cálculos confirman mis argumentos.
      En cuanto al desfase temporal, depende exclusivamente de lo cercana que sea la velocidad de la nave a la de la luz. Es la fórmula de la contracción de Lorentz, si la conoces.
      Y el que la estrella de Barnard se acerque no tiene mucha importancia, pues seguro que su velocidad es mucho ma´s pequeña que la de la luz; en condiciones relativistas, será despreciable.

  11. 19 profesorfrink profesorfrink 7 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Me ha encantado esta entrada,pero me asalta un par de dudas.

    1:La energia que se supone se acumula…donde se acumula? Porque no creo yo que se buena idea poner un condensador de 1 UA de radio xDD. 2º:Como puede ser que el agujero negro no se trague la nave?.Si esta cerca deberia al menos ser atraida.

    • 20 Cabezón Cabezón 7 Nov 2009 0 (2 Votos)

      Si el agujero se sitúa en el centro de masas de la nave, toda ella se sentirá atraída por igual. Y si su estructura es lo bastante rígida, podría soportarlo.
      De todos modos, ¿qué es “lo bastante rígida”? En las cercanías del agujero negro, debería ser una esfera perfecta, de modo que no haya un punto que sea atraído con más fuerza que otro: si es así se produciría un desequilibrio que podría llevar a la desintegración de la nave. Pero si el agujero es bastante pequeño ese espacio de seguridad no es tan grande. Y fuera de él no habría problemas con la forma de la nave.

      • 21 ALyCie ALyCie 7 Nov 2009 +1 (1 Voto)

        El centro de masas de la nave, cambia con la aceleración, por lo que el centro de gravedad debería ser un carril, …. en definitiva, mejor guardar el agujero negro en una botella de tiempo y nosotros colocarnos a unos minutos antes de que llegue..

  12. 22 Bongo Bongo 7 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Cuando digo que Futurama es una serie visionaria no me equivoco. Has descrito los cagarros de Mordisquitos (la mascota de Leela) que utilizan como combustible para la nave.

  13. 23 Mmonchi Mmonchi 8 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Este sistema de propulsión lo uso el escritor Charles Sheffield en 1983, en la novela de ciencia ficción “Crónicas de McAndrew”.

  14. 24 Aztecatarsco Aztecatarsco 9 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Bueno, esoy un poco confuso en eso de las aceleraciones, que si el cuepo resiste ciertea velocidad g?

    Pero primerante para sentir una acelacion hace falta una gavedad que te atraiga hacia su nucleo, pero. entonces si en el espacio no hay una fuerza gravitatoria, entonces como es posbile setir las grandes velocidades.

    Bueno es pienso Yo.

  15. 25 pichuleante pichuleante 10 Nov 2009 0 (0 Votos)

    Y un sistema de propulsión basado en un cañón gauss no sería menos engorroso? Ya sabeis un acelerador de particulas de acelere particular pequeñas a fracciones cercanas a c anclado al fuselaje de la nave, se proyenctan en una dirección y el aumento de masa relativa y la velocidad de salida acelerarian la nave. La tecnología ya está disponible o casi.

  16. 26 Nautilus Nautilus 16 Nov 2010 0 (0 Votos)

    Suena a cachondeo…
    :(

  17. 27 tonyon tonyon 31 Oct 2013 0 (0 Votos)

    …necesitamos VELOCIDAD hiperlumínica y el TIEMPO de los Inmortales para conquistar el ESPACIO.

Deja una respuesta

Tu correo nunca será publicado. Los campos obligatorios están marcardos con *

Obligatorio
Obligatorio

Patrocinadores

Twitter

  • No public twitter messages

Flickr

  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr