NASA propone motor “capaz” de alcanzar la Velocidad de la Luz

La velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 kilómetros por segundo. El Sol se encuentra a 150 millones de km de la Tierra y la luz tarda sólo ocho minutos y 20 segundos en recorrer esa distancia.


Por cada acción hay una reacción: ese es el principio bajo el que operan todos los cohetes espaciales, arrojando propelente en una dirección para viajar en el opuesta. Pero ahora un ingeniero de la NASA cree que podría llevarnos a las a estrellas sin la necesidad de propelente alguno.

Llamado «motor helicoidal», el concepto consiste en acelerar iones confinados en un circuito cerrado con la masa incrementándose cuando se mueve hacia adelante y disminuyendo cuando rebota hacia atrás, produciendo así el efecto de empuje que, según su creador, será capaz de alcanzar el 99 por ciento de la velocidad de la luz sin romper la teoría de la relatividad de Einstein.

Y aunque la idea ha sido recibida con escepticismo, eso no ha desalentado a quien la pensó: «Estoy cómodo con presentar esta idea. Si no funciona, seré el primero en admitirlo, pero vale la pena intentarlo», dijo su creador David Burns, del Centro de Vuelo Espacial Marshall en Alabama.

Para darnos una idea del principio con el cual trabaja el motor sugerido por Burns, imaginemos una caja en una superficie sin fricción.

Dentro de esa caja hay una barra alrededor de la cual se desliza un aro. Un resorte le da un impulso inicial al aro para ir hacia un lado. Cuando el aro alcanza la pared de la caja, rebota en la otra dirección, y la dirección de rebote de la caja también cambia.

Esto es acción-reacción —también conocida como la tercera ley de movimiento de Newton— y, en circunstancias normales, restringe a la caja a contonearse hacia adelante y hacia atrás: Pero Burns se pregunta, ¿y si la masa del anillo fuera mucho mayor cuando se desplaza en una dirección que en la otra?

Entonces le daría a la caja una mayor «patada» de un lado que del otro. Esta acción excedería la reacción y la caja aceleraría hacia adelante: Este cambio de masa no es algo prohibitivo para la física.

La teoría de Einstein de la relatividad especial dice que un objeto gana masa a medida que es conducido hacia la velocidad de la luz, un efecto que puede ser observado en un acelerador de partículas.

De hecho, una implementación simplista del concepto sería reemplazar el anillo con un acelerador de partículas circular, en el cual los iones son raudamente acelerados a velocidades relativistas en una dirección y disminuidos en la otra.


Pero Burns piensa que tendría más sentido ampliar la simple caja y la barra de igual manera hacia los laterales, en un movimiento circular que le daría un aspecto de hélice.

También sería necesario que el motor sea enorme —200 metros de largo y 12 de diámetro— y poderoso, requiriendo 165 megawatts para generar solo un newton de impulso —lo que es la misma fuerza que utilizas para tipear en el teclado—.

Por esa razón, el motor solo sería capaz de alcanzar velocidades significantes en un ambiente sin fricción como el del espacio exterior. «El motor por sí mismo sería capaz de alcanzar el 99 por ciento de la velocidad de la luz con el suficiente tiempo y potencia», explica Burns.

Este tipo de conceptos sin propelentes no es nuevo. A finales de los 1970s, el inventor estadounidense Robert Cook patentó un motor que supuestamente convertía la fuerza centrífuga en movimiento linear.

Luego, a comienzos de este siglo, el inventor británico Roger Shawyer propuso el EM Drive (también propulsor de cavidad resonante RF) , el cual proclama es capaz de convertir microondas atrapadas en propulsión.

Ninguno de estos conceptos ha sido demostrado con éxito y ambos —hasta ahora— se consideran por la comunidad científica como imposibles de llevar a la práctica, sobre todo dada la violación de la conservación del momento lineal, un principio fundamental de la física.

Em Drive: El motor usa un magnetrón para producir microondas que son dirigidas a un recipiente metálico, cónico, completamente cerrado y capaz de aislar la radiación funcionando como una cavidad resonante.

Este recipiente tendría forma de cono truncado por dos caras, una cara mayor por donde se produciría el empuje y una cara menor donde se encontraría un resonador dieléctrico.

El aparato requeriría una fuente de energía eléctrica para producir las microondas que se reflejan en el interior pero no tiene ninguna parte móvil ni requiere ningún propelente.

Martin Tajmar, de la Universidad Tecnológica de Dresden en Alemania, quien estuvo involucrado en recientes pruebas del motor EM Drive, cree que el motor helicoidal probablemente presentaría problemas similares.

«Todo sistema de propulsión inercial —que yo sepa— jamás ha funcionado en un ambiente libre de fricción. Esta máquina hace uso de la relatividad especial, a diferencia de otras, lo que complica el panorama», señala. «Desafortunadamente siempre habrá acción-reacción».

¿Lo conseguirán?

Ahora, yo me pregunto.

¿Cómo un objeto sólido, corporeo, metálico y muy pesado puede alcanzar la misma velocidad que minusculos, etéreos y inmensamente ligeros, como son fotones de luz? Es como decir que un elefante con la tecnología suficiente puede correr y moverse igual que una liebre. La fisica te prohibe alcanzar la velocidad de la luz para un objeto con masa a esa velocidad la masa se volveria infinita

Se trata de un avance crucial que nos acerca a un futuro en el que los humanos podamos viajar de un extremo a otro del universo como en las películas de ciencia ficción

La galaxia -por no hablar del universo- es un lugar asombrosamente enorme. La Vía Láctea, que contiene entre 100.000 y 400.000 millones de estrellas (y, por extensión, billones de planetas), tiene una extensión de 100.000 años luz. Esto significa que un fotón transgaláctico que acaba de salir hoy de la Vía Láctea probablemente comenzó su viaje cuando el Homo sapiens aún no había emigrado de África, y eso viajando a unos 670 millones de kilómetros por hora. Teniendo en cuenta las limitaciones de velocidad de nuestros cohetes, se tarda aproximadamente la mitad de una vida humana en salir de nuestro sistema solar.

En pocas palabras, si los humanos queremos ser una especie espacial, vamos a necesitar algo mejor que cohetes químicos, o incluso nucleares, y durante décadas, la ciencia ficción ha tenido la respuesta. El ejemplo más famoso es Star Trek, que confía en la potencia de su motor warp para atravesar la galaxia en una fracción del tiempo. Los viajes galácticos que antes duraban siglos ahora pueden realizarse en un par de horas.

Los científicos han anhelado algún tipo de tecnología que pueda propulsar a los humanos más rápido de lo que la física dice que es posible, y ahora una nueva herramienta en línea está ayudando a los ingenieros a hacer que el motor de curvatura sea propiedad exclusiva de la Flota Estelar. La semana pasada, Applied Physics, que es un grupo internacional de científicos e ingenieros, anunció que había creado un conjunto de herramientas en línea para "analizar los espaciotiempos de la propulsión de curvatura" llamado Warp Factory.

Esto ocurre sólo unos años después de que una avalancha de artículos informara de que la construcción de motores de curvatura -basados en la idea de burbujas de curvatura que se pliegan en el espacio-tiempo- podría ser teóricamente posible. Warp Factory ofrece a los investigadores un campo de juego en línea para poner a prueba sus ideas sobre motores warp.

"Los físicos pueden ahora generar y perfeccionar una serie de diseños de motores factoriales con sólo unos clics, lo que nos permite avanzar en la ciencia a velocidad de vértigo", declaró Gianni Martire, Director General de Applied Physics, en un comunicado de prensa. Warp Factory funciona como un túnel de viento virtual que nos permite probar y evaluar diferentes diseños de curvatura". La ciencia ficción se acerca cada vez más a la realidad científica".

Como empresa de utilidad pública, Applied Physics está aportando 500.000 dólares en posibles subvenciones para los aspirantes a teóricos de los motores de curvatura. Sin embargo, esas subvenciones vienen con algunas advertencias, principalmente que la idea es producir un motor de curvatura físico basado en la relatividad clásica, lo que significa no depender de "energía negativa o materia superlumínica" para hacer que su motor de curvatura temporal funcione.

Christopher Helmerich, de AP, en una entrevista con The Debrief, también comparó la Warp Factory como una "comprobación de la realidad" de los motores de curvatura, ya que los conceptos pueden analizarse de forma exhaustiva y, con suerte, descartar ideas que no tienen ninguna posibilidad de funcionar en el mundo real.

Aunque los motores de curvatura aún tienen que superar muchos obstáculos, es una tecnología que merece la pena tomarse en serio. Porque si los humanos tienen alguna esperanza de explorar algún día estrellas lejanas, necesitarán la ayuda de la tecnología de curvatura espacial que la recién creada Warp Factory espera alimentar.

Desde el origen del universo, existen propiedades de la materia y elementos del cosmos que nos son esquivos. Un ejemplo podría ser la esquiva materia oscura, que se supone que habita en el 85% del cosmos. Además, existen leyes que nos impiden realizar hazañas como viajar a la velocidad de la luz, aunque un nuevo estudio sugiere que esto quizás pueda ser posible en algún momento.

Es posible alcanzar la velocidad la velocidad de la luz a través de la física cuántica

Lo primero que habría que aclarar es de donde viene el concepto de la energía en el vacío, que es la que se asegura que podría ser utilizada para hazañas únicamente vistas en películas de ciencia ficción. Y para ello habría que hablar del denominado efecto Casimir.

Hendrik Casimir tuvo una curiosa idea para un experimento: unir dos piezas de metal a una distancia muy cercana y esperar. Pronto se dio cuenta que las piezas acababan por unirse, como si de un truco de magia se tratase. No había efecto de gravedad, tensión o magnetismo, sino que parecía haberse descubierto una vibración en el campo cuántico que procede del vacío del espacio-tiempo.

A partir del trabajo de Casimir, científicos de todo el mundo han podido descubrir que existe un tipo de energía infinita que impregna al tejido que conforma el universo. Fue una patente otorgada en 2002 la que mostró cómo es posible crear un dispositivo capaz de capturar la energía procedente del efecto Casimir y ser transformado en un generador.

El gobierno de Estados Unidos, concretamente la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa, se interesó de inmediato en esta patente y, según el medio Scientific American, otorgó 10 millones de dólares a los investigadores para continuar ahondando en el efecto Casimir.

Y no hablamos de locos de la ciencia ficción cuando mencionamos viajes a la velocidad de la luz. En un artículo publicado en el medio Popular Mechanics se explora la posibilidad de crear lo que se ha denominado como el motor de curvatura, que aprovecharía la energía infinita del vacío para doblar a voluntad el espacio-tiempo.

Miguel Alcubierre, físico teórico mexicano, publicó en el año 1994 un artículo que puede ser consultado en el medio arXiv en el que describe que dicho motor es matemáticamente posible. De hecho, su descripción de la tecnología nos invita a soñar con alcanzar nuevos horizontes cósmicos:

Propuse una 'geometría' para el espacio que permitiría viajar más rápido que la luz visto desde lejos. En resumen, se expandiría el espacio detrás del objeto que queremos mover y se contraería delante. Esto forma una 'burbuja' de espacio distorsionado, dentro de la que un objeto, una nave, podría residir.

Lo dice la ciencia.

La historia de los viajes espaciales está repleta de impresionantes imágenes de motores químicos lanzando monumentales cohetes hacia la Luna, Marte y más allá. Aunque estos enormes dispositivos son maravillas de la ingeniería humana, los verdaderos caballos de batalla de la industria espacial son los propulsores iónicos, mucho menos gigantescos.

Estos motores son tan antiguos como la propia cohetería: los líderes soviéticos y alemanes de cohetes soñaron por primera vez con sus futuros usos hace más de un siglo. En la actualidad, estos sistemas de propulsión eléctrica alimentan los enjambres de satélites que rodean la Tierra y hacen posible la vida moderna. A diferencia de los cohetes químicos, que lanzan gases para propulsarse, los motores iónicos funcionan con átomos individuales, lo que los hace mucho más eficientes en el consumo de combustible y permite que los satélites funcionen durante más tiempo.

Sin embargo, no son perfectos. En el futuro, las naves espaciales necesitarán realizar maniobras de propulsión de alta velocidad -como alcanzar la velocidad de escape y la captura orbital- que los motores de iones actuales no pueden llevar a cabo. Por eso la NASA ha desarrollado el propulsor de efecto Hall H71M de potencia inferior a un kilovatio, un motor iónico de nueva generación que puede proporcionar un cambio de velocidad.

El sistema de propulsión debe funcionar a baja potencia (por debajo del kilovatio) y tener un alto rendimiento de propulsante (es decir, la capacidad de utilizar una gran masa total de propulsante a lo largo de su vida útil) para permitir el impulso necesario para ejecutar estas maniobras. Aunque los propulsores iónicos comerciales son lo suficientemente buenos para la mayoría de los satélites LEO, estos motores sólo utilizan "un 10% o menos de la masa inicial de una nave espacial pequeña en propulsante", según la NASA. El propulsor H71M utiliza el 30% y podría funcionar durante 15.000 horas.

"Las pequeñas naves espaciales que utilicen la tecnología de propulsión eléctrica NASA-H71M podrán maniobrar de forma independiente desde la órbita terrestre baja (LEO) a la Luna o incluso desde una órbita de transferencia geosíncrona (GTO) a Marte", escribió la NASA en su página web sobre el nuevo propulsor iónico. "La capacidad de llevar a cabo misiones que se originen en estas órbitas cercanas a la Tierra puede aumentar en gran medida la cadencia y reducir el coste de las misiones científicas lunares y a Marte".

La creación de este propulsor surgió del trabajo de la NASA en el elemento de energía y propulsión para Gateway, la estación espacial orbital lunar prevista por la NASA. En esencia, el equipo miniaturizó las tecnologías eléctricas solares de alta potencia que harán posible esa misión lunar en un paquete que podría proporcionar empuje para misiones espaciales más pequeñas.

Una de las primeras empresas espaciales que utilizará esta tecnología de nueva generación es SpaceLogistics, filial espacial de Northrop Grumman. Los propulsores de efecto Hall NGHT-1X de la empresa se basan en la tecnología de la NASA y permitirán a su Mission Extension Pod (MEP) -que, como su nombre indica, es esencialmente un vehículo de reparación de satélites- alcanzar la órbita geosíncrona de la Tierra, donde se acoplará a un satélite mayor. Actuando como un "propulsor a reacción", el MEP actuará como un simbionte alimentado por iones que prolongará la misión del satélite mayor durante al menos seis años.

Si todo va bien, este pequeño pero poderoso propulsor podría permitir misiones planetarias hasta ahora consideradas imposibles.

Los viajes interestelares han fascinado a la humanidad durante siglos, inspirando innumerables historias de exploración y aventura. Sin embargo, hasta hace poco, estas hazañas solo eran concebibles en el reino de la ciencia ficción.

Poder doblar el espacio-tiempo para viajar de un punto a otro en el universo de manera rápida y eficiente es lo que los un equipo de científicos de la Universidad de Alabama en Huntsville y del Laboratorio de Propulsión Avanzada de Física Aplicada, en Nueva York están explorando, una idea que ha capturado la atención de la comunidad científica desde que fue propuesta por primera vez por el físico Miguel Alcubierre.

La idea es modificar el espacio-tiempo alrededor de una nave espacial de tal manera que la nave se mueva dentro de una “burbuja” deformada del espacio-tiempo, en lugar de moverse a través del espacio normalmente. Esto permitiría que la nave “viajara” a velocidades increíbles sin violar las leyes de la física tal como las entendemos.

Sin embargo, hay un problema: las soluciones clásicas de velocidad de curvatura violan algunas de las leyes fundamentales de la física, lo que las hace poco prácticas.

Ejemplo de trayectoria de alabeo Alcubierre con tres fases de vuelo


Para abordar este desafío, los científicos han desarrollado herramientas computacionales avanzadas que les permiten explorar de manera más integral los espacios-tiempo de velocidad de curvatura. Esto ha llevado al desarrollo de nuevas soluciones que cumplen con las condiciones de energía necesarias para que estos viajes sean físicamente posibles.

Una de las características clave de estos espacios-tiempo de velocidad de curvatura es que modifican el espacio-tiempo de fondo de manera que la trayectoria de la nave se convierte en una geodésica, permitiendo un movimiento suave y eficiente a través del universo. Además, estas soluciones incluyen una región compacta de vacío que rodea la trayectoria de la nave, creando un entorno protegido para los pasajeros.

El diseño de estos espacios-tiempo de velocidad de curvatura implica una serie de pasos complicados, que van desde la definición de los puntos de partida y llegada hasta la construcción de una solución métrica que guíe el movimiento de la nave a lo largo de una trayectoria específica.

Si bien todavía estamos lejos de ver naves espaciales doblando el espacio-tiempo a nuestro alrededor, el modelo propuesto por los investigadores demuestra la posibilidad de una solución de un motor sublumínico de velocidad de curvatura que satisfaga todas las condiciones energéticas.

Fuente.

Según afirman los especialistas, este motor de curvatura obedece las leyes de la física por primera vez.

Con la facilidad con que se arranca un coche, la tripulación de la nave estelar USS Enterprise se lanza a una nueva aventura en cada episodio de Star Trek, viajando de algún modo a varias veces la velocidad de la luz. Este modo de ciencia ficción de viaje interestelar práctico, que los telespectadores vieron por primera vez en 1966, inspiró al físico mexicano Miguel Alcubierre Moya para investigar la viabilidad de un método real de propulsión a la velocidad de la luz. Décadas más tarde, publicó su investigación de vanguardia ante una asombrada comunidad de físicos teóricos. El propulsor de curvatura de Alcubierre contrae hipotéticamente el espaciotiempo delante de una nave espacial y expande el espaciotiempo detrás de ella, de modo que la nave se desplaza del punto A al punto B a una velocidad "arbitrariamente rápida". Al distorsionar el espacio-tiempo -el continuo que envuelve las tres dimensiones del espacio y el tiempo-, un observador situado fuera de la burbuja de curvatura de la nave vería que ésta se desplaza a una velocidad superior a la de la luz, aunque los observadores situados dentro de la nave no sentirían ninguna fuerza de aceleración.

Si un motor superlumínico (es decir, más rápido que la velocidad de la luz) como el de Alcubierre funcionara, revolucionaría los esfuerzos de la humanidad en el universo, permitiéndonos, tal vez, llegar a Alfa Centauri, nuestro sistema estelar más cercano, en días o semanas aunque esté a cuatro años luz de distancia.

Sin embargo, el motor Alcubierre tiene un problema evidente: la fuerza que lo impulsa, llamada "energía negativa", implica partículas exóticas, materia hipotética que, por lo que sabemos, no existe en nuestro universo. Descritas sólo en términos matemáticos, las partículas exóticas actúan de formas inesperadas, como tener masa negativa y funcionar en oposición a la gravedad (de hecho, tiene «antigravedad"). Durante los últimos 30 años, los científicos han ido publicando investigaciones que van eliminando los obstáculos inherentes a la velocidad de la luz revelados en el artículo fundacional de Alcubierre publicado en 1994 en la revista Classical and Quantum Gravity.

Ahora, investigadores del laboratorio de ideas Applied Physics, con sede en Nueva York, creen haber encontrado un nuevo enfoque creativo para resolver el obstáculo fundamental del motor de curvatura. Junto con colegas de otras instituciones, el equipo ideó un sistema de "energía positiva" que no viola las leyes conocidas de la física. Según dos de los autores del estudio, se trata de un cambio radical: Gianni Martire, director general de Applied Physics, y Jared Fuchs, doctor y científico sénior de la misma empresa. Su trabajo, publicado también en Classical and Quantum Gravity a finales de abril, podría ser el primer capítulo del manual de los vuelos espaciales interestelares.

La energía positiva marca la diferencia. Imagina que eres un astronauta en el espacio y empujas una pelota de tenis. En lugar de alejarse, la pelota empuja hacia atrás, hasta el punto de que "te arrancaría la mano" si aplicaras suficiente fuerza de empuje, explica Martire a Popular Mechanics. Eso es energía negativa y, aunque el diseño de Alcubierre la requiere, no hay forma de aprovecharla.

Los científicos están estudiando partículas que rompen la barrera de constante universal de la velocidad de la luz.

Se puede redefinir el tiempo? Eso es lo que tratan de hacer un equipo de científicos de la Universidad Técnica de Darmstadt de Alemania quienes creen que las mediciones de la medida tiempo podrían ser inexactas al proponer que dentro de un túnel cuántico, las partículas parecen moverse más rápido que la velocidad de la luz, algo que en teoría es físicamente imposible, por lo menos para los objetos con masa.

El complejo reino cuántico

Y es que el mundo cuántico es tremendamente intrigante; si nos alejamos de la mecánica clásica que guía el mundo que nos rodea, incluso la teoría de la relatividad se tambalea. La mecánica clásica, también conocida como mecánica newtoniana, tiene sus raíces en los trabajos de Sir Isaac Newton, quien formuló las leyes del movimiento y la gravitación universal en el siglo XVII que proporcionaron un marco integral para comprender el movimiento de objetos macroscópico. Su previsibilidad permite modelar con precisión los fenómenos cotidianos, desde la trayectoria de una pelota de golf hasta las órbitas de los planetas. Pero la mecánica cuántica es otra historia. Es un mundo donde las leyes convencionales de la física clásica se desmoronan, dando paso a fenómenos extraños que desafían nuestra comprensión de la realidad. Es el reino de lo impredecible. A diferencia del mundo determinista de la mecánica clásica, la mecánica cuántica es inherentemente probabilística.

Hoy nos adentramos en uno de los fenómenos más fascinantes que desafían la comprensión de nuestro universo: el túnel cuántico.

Los investigadores alemanes han propuesto un nuevo método para medir el tiempo que tardan las partículas en hacer un túnel. Su innovador diseño experimental ha sido publicado en la revista Science Advances y tiene como objetivo redefinir el concepto de "tiempo" para una partícula que, según su investigación, parece moverse más rápido que la velocidad de la luz y, por tanto, rompiendo -aparentemente- las reglas fundamentales establecidas por la relatividad de Albert Einstein.


Túnel cuántico

En la física clásica, una partícula como un electrón sólo puede atravesar una barrera de energía potencial si tiene la energía para superarla. Pero los físicos Patrik Schach y Enno Giese de TU Darmstadt han propuesto un método para medir el tiempo de una manera que creen que se adapta mejor a la naturaleza cuántica de los túneles y en el que una partícula puede cruzar dicha barrera incluso si sus niveles de energía son más bajos.

El efecto de túnel cuántico se manifiesta cuando partículas atraviesan barreras que, según la física clásica, no deberían poder superar. Este fenómeno no solo pone a prueba nuestra comprensión de las leyes físicas, sino que también plantea la posibilidad de que las partículas se desplacen a velocidades superiores a la de la luz, una idea que tiene implicaciones profundas para nuestro entendimiento del universo.
Progreso de la construcción de túneles de un reloj de Ramsey



Su naturaleza ondulatoria puede ayudarles a superar una barrera energética

¿Cómo es posible? Debido a las propiedades ondulatorias de la partícula en la mecánica cuántica, que le permiten "hacer un túnel" a través de la barrera incluso a un nivel de energía más bajo. Según la sorprendente y difícil de entender, mecánica cuántica, este túnel es subjetivo al ancho y alto de la barrera y a la energía de la partícula. Es decir, el túnel cuántico posibilita que un electrón, por ejemplo, atraviese una barrera de energía potencial que clásicamente no puede superar. Recordemos que en mecánica cuántica, las partículas poseen propiedades tanto de onda como de partícula, lo que se denomina naturaleza dual, por lo que existe la probabilidad de que la partícula sea capaz de 'construir' un túnel a través de esa barrera. Además, la creación de túneles cuánticos no viola la ley de conservación de la energía porque la partícula en cuestión no gana ni pierde energía mientras hace el túnel. Esencialmente, los túneles cuánticos resaltan la naturaleza ondulatoria de las partículas; así, si una pequeña porción de ondas penetra la barrera, existe una pequeña probabilidad de que la partícula aparezca al otro lado de la barrera sin perder energía (y sin violar la ley de conservación de la energía).

Los expertos proponen usar la partícula túnel como si fuera un reloj. Una partícula que no forme un túnel servirá como referencia en dicha configuración. Si comparamos estos dos relojes naturales, cabría la posibilidad de determinar si el tiempo viaja más rápido, más lento o igualmente rápido cuando la partícula hace un túnel.

¿Cómo llevar a cabo este experimento?

Utilizando un pulso láser con el que usarán los niveles de energía oscilantes entre los átomos para medir este tiempo transcurrido. Se emplearán nubes de átomos en vez de átomos individuales para amplificar el efecto.

El láser hará oscilar los átomos y pondrá en marcha el reloj. Durante la tunelización, se produce un pequeño cambio en el ritmo y se utilizará un segundo pulso láser para provocar que las ondas interfieran. Durante el fenómeno de túnel, ocurre una ligera variación en el ritmo, y se empleará un segundo pulso láser para generar la interferencia de las ondas. Al analizar la interferencia, se obtendrá el tiempo transcurrido. ¿Transcurrirá más lento, más rápido o igualmente rápido durante el túnel cuántico?

"El reloj tunelado es ligeramente más antiguo que el otro", afirma Patrik Schach, coautor del trabajo, contradiciendo los experimentos que atribuían la velocidad superluminal al túnel.

¿Se pondrá en práctica? La posibilidad de que un equipo de investigadores decida llevar a cabo este apasionante experimento en un breve espacio de tiempo es bastante real, a tenor de los científicos ya han estado hablando con físicos experimentales para concretar los detalles del experimento.

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Esta propuesta, presentada en la revista Classical and Quantum Gravity, propone emplear metamateriales para crear la energía negativa requerida por el motor de Alcubierre.

Las estrellas han sido una fuente de inspiración para la humanidad, alimentando nuestra imaginación con viajes interestelares y naves espaciales que navegan a velocidades inimaginables. Si bien la ciencia ficción ha dado vida a estas fantasías, ¿podría la realidad algún día superar estas historias?

En 1994, el físico Miguel Alcubierre Moya propuso una idea que desafía las leyes físicas conocidas: el motor de curvatura de Alcubierre.

Esta teoría plantea "doblar" el espacio-tiempo alrededor de una nave espacial, creando una burbuja que permitiría viajar a velocidades superiores a la luz.

A pesar de su originalidad, el concepto enfrenta un desafío crucial: requiere energía negativa, una forma de materia hipotética que aún no se ha observado en nuestro universo.

Recientemente, un grupo de investigadores de Applied Physics, con sede en Nueva York, ha propuesto un enfoque único para resolver este obstáculo fundamental.


Viajes espaciales interestelares: la energía positiva ofrece nuevas oportunidades

Un equipo de científicos ha dado un paso importante hacia la posibilidad de viajes espaciales interestelares con la publicación de un artículo en

La clave de su propuesta reside en la energía positiva y su aplicación en una estructura llamada burbuja de disformidad.

Esta burbuja, de forma esférica, rodearía y protegería a la nave espacial y a sus pasajeros mediante una capa de materia regular, pero de una densidad extraordinaria.

Su funcionamiento se basa en la gravedad de su carcasa, que impulsaría la nave sin que los pasajeros experimentaran ninguna aceleración, incluso superando la velocidad de la luz.

Para ello, comprime el espacio-tiempo delante de la nave y lo expande detrás de ella, transportándose.

Cabe destacar que este método no viola la teoría de la relatividad de Albert Einstein, ya que la aceleración se produce en la propia burbuja, no en la nave ni en sus ocupantes.

Un nuevo modelo para los viajes interestelares

En un artículo publicado en 2021 en Classical and Quantum Gravity, un equipo de científicos realizó un avance sin precedentes en los viajes espaciales a velocidades superiores a la luz.

Basándose en investigaciones anteriores sobre motores de curvatura física, empleó su propio software, Warp Factory, para simular la complejidad del sistema.

Esta herramienta permite modelar el espacio-tiempo y evaluar las ecuaciones de campo de Albert Einstein para calcular las condiciones de energía necesarias en diferentes configuraciones de propulsión por deformación.

Estos estudios han resultado en el desarrollo del primer modelo integral de un motor de curvatura que utiliza energía positiva, donde la eficiencia está directamente relacionada con la planitud de la burbuja de curvatura en la dirección de desplazamiento.

Sin embargo, persisten desafíos importantes. El diseño actual propuesto por Applied Physics aún limita la velocidad de la nave a valores inferiores a la de la luz.

Además, se necesita una masa equivalente a cerca de dos veces la masa de Júpiter para producir la fuerza gravitacional y el momento requeridos para deformar el espacio-tiempo, aunque el origen de esta masa sigue siendo desconocido.

Algunas investigaciones sugieren que la materia oscura podría ser una posible fuente para alimentar un motor de curvatura. Sin embargo, debido a que la naturaleza de la materia oscura aún no se comprende completamente, esto representa un obstáculo significativo para su implementación práctica.

Un futuro prometedor

Si bien esta hipótesis está aún en sus primeras fases, los recientes avances del equipo de Applied Physics nos acercan un paso más hacia la posibilidad de viajes interestelares a velocidades inimaginables.

Su modelo teórico, fundamentado en la física de la energía positiva, podría potencialmente permitir alcanzar velocidades cercanas a la luz, lo que reduciría considerablemente los tiempos de viaje a través del cosmos.

No obstante, aproximarse a la velocidad de la luz plantea desafíos significativos.

Por ejemplo, los modelos actuales solo admiten burbujas de curvatura estables a velocidades constantes. Se necesita investigación para desarrollar métodos que permitan la aceleración inicial y la desaceleración final de las naves espaciales. cronista.com

Un equipo de físicos ha desarrollado un concepto revolucionario de propulsión que ha desencadenado una nueva carrera espacial en el siglo XXI, al estilo de la Guerra Fría. Las potencias mundiales compiten por construir el primer propulsor warp funcional del mundo.

Un motor ‘warp drive’ (o motor de curvatura) es un concepto teórico de propulsión espacial que permitiría viajar a velocidades superiores a la de la luz, deformando o ‘curvando’ el espacio-tiempo a su alrededor. Un término que ha sido popularizado principalmente por la franquicia de ciencia ficción ‘Star Trek’, donde las naves espaciales utilizan motores de curvatura para viajar rápidamente a través del universo.

En diferentes países, existen varios grupos de ingenieros y físicos dedicados a desarrollar el primer motor 'warp drive'. Gianni Martie es cofundador de Applied Physics, una organización sin ánimo de lucro formada por astrofísicos e ingenieros que trabaja para crear herramientas para construir el primer motor de deformación del espacio-tiempo. En una entrevista con The Debrief, afirma no solo que el 'warp drive' es factible, sino que está cerca la primera demostración del movimiento de deformación con un prototipo de laboratorio.

Principios básicos del motor warp drive

El motor de curvatura se basa en la idea de contraer el espacio delante de una nave espacial y expandir el espacio detrás de ella, creando una "burbuja de curvatura" que mueve la nave. Dentro de esta burbuja, la nave no se movería más rápido que la luz localmente, pero la burbuja misma permitiría un desplazamiento efectivo a velocidades superiores a la de la luz.

El concepto de un motor de curvatura se apoya en la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, que describe cómo la gravedad afecta el espacio-tiempo. En 1994, el físico teórico Miguel Alcubierre propuso una solución matemática conocida como la ‘métrica de Alcubierre’ que describe cómo podría formarse una burbuja de curvatura. Según este modelo, se podría lograr un viaje más rápido que la luz sin violar las leyes fundamentales de la física, porque el espacio mismo se movería y no la nave en su interior.

Sin embargo, el motor de curvatura se enfrenta a importantes desafíos que complican su fabricación y que sea extremadamente difícil hacerlos realidad con la tecnología actual. La métrica de Alcubierre requiere una forma de ‘energía exótica’ con densidad de energía negativa, algo que aún no se ha demostrado que exista en la naturaleza.

Además, incluso si la energía exótica fuese posible, la cantidad necesaria para crear una burbuja de curvatura sería inmensa, posiblemente del orden de la masa-energía de planetas enteros. Por último, la estabilidad de una burbuja de curvatura y cómo controlarla son cuestiones no resueltas, además de las implicaciones físicas y posibles efectos secundarios desconocidos.

Las investigaciones actuales

A pesar de todos estos desafíos, algunos científicos continúan explorando conceptos teóricos y desarrollando experimentos que podrían, algún día, acercarnos a este tipo de propulsión. La NASA y otros organismos han realizado investigaciones preliminares para explorar la viabilidad de las ideas propuestas por Alcubierre y otros teóricos.

El equipo de más de 30 físicos y científicos de Applied Physics afirma haber desarrollado el primer concepto práctico y viable de un accionamiento de deformación denominado "modelo de accionamiento de deformación de velocidad constante". Un logro que ha captado la atención mundial y ha iniciado una nueva carrera para dotar a la humanidad de una tecnología que hasta ahora solo era de ciencia ficción.

Estos investigadores han presentado recientemente Warp Factory, una plataforma de herramientas que promete mejorar la calidad y viabilidad de los modelos que desarrollan y simulan los prototipos ‘warp drive’: "Con Warp Factory, los análisis se pueden hacer en cuestión de minutos obteniendo a la vez visualizaciones 2D y 3D".

Según Martie y su equipo, aunque las leyes de la física permiten la creación de unidades de deformación subluminales, el viaje a velocidades superiores a la de la luz sigue estando fuera del alcance de la humanidad, principalmente debido a la falta de tecnología y materiales adecuados. Por eso, el equipo se centra en el desarrollo de nuevos materiales con altísimas densidades: "Necesitamos algo más que plástico y aluminio para construir una unidad de deformación del espacio-tiempo".

Un lado correcto y un lado oscuro

El aumento de las investigaciones relacionadas con este campo implica un impacto en la educación y en la creación de empleo. China e India siguen avanzando en sus capacidades espaciales y la demanda de profesionales cualificados en campos como la ingeniería avanzada y la física de la materia condensada está aumentando. El siguiente paso es la construcción de instalaciones de investigación avanzadas y la atracción de los mejores científicos para abordar los desafíos clave tanto a nivel teórico como de ingeniería.

Pero, como con cualquier nueva tecnología disruptiva, tiene un lado oscuro. Aunque Applied Physics busca la comprensión de la mecánica fundamental del motor de deformación para fines pacíficos, esta tecnología podría tener aplicaciones militares. En la entrevista, el equipo afirma que “posiblemente podrá usarse para las guerra, pero hasta que podamos construirlos, el impacto es desconocido".

¡Asombroso!