EL ASCENSOR ESPACIAL

Hace unos años, buscando material para una clase de Química Aplicada a nivel preuniversitario, encontré una serie de tres documentales narrados por el físico teórico estadounidense Michio Kaku: Visiones del Futuro. Uno de ellos, "Materia: La Revolución Cuántica" fue el que más llamó mi atención. Comparto con ustedes un fragmento de ese magnífico documental:

¿Un ascensor espacial? Una idea así, obviamente causa escepticismo. Así, he realizado una pequeña recopilación de información que permita hacernos una idea de hasta que punto el ascensor espacial pudiera pasar del terreno de ciencia ficción a uno puramente científico y tecnológico.

Konstantín Tsiolkovski

Físico soviético, conocido como el "Padre de la Cosmonáutica". Este gran visionario publicó más de 500 trabajos sobre los viajes espaciales (entre fines del siglo XIX e inicios del siglo XX!) incluyendo el primer proyecto conocido de un ascensor espacial.

En su libro "Filosofía Cósmica", en el cual imaginaba un futuro en el que la humanidad, conquistaba el espacio y nuestro sistema solar, escribió:

«La Tierra es la cuna de la humanidad, pero no se puede vivir en una cuna para siempre»

En base a sus ideas se hizo posible poner en órbita el primer satélite artificial. El 12 de abril de 1961, a bordo de la nave Vostok, Yuri Gagarín fue el primer ser humano en alcanzar el espacio exterior, viajando en un cohete construido según los principios establecidos por Tsiolkovski.

¿Qué es un ascensor espacial?

Del modo más sencillo, es un ascensor que conecta la superficie de un planeta con el espacio exterior.

Ascensor de Tsiolkovsky. Fuente: Wikipedia

¿Y qué longitud debe tener este "ascensor"? La longitud es calculada por Tsiolkovsky en 1895, en su libro Especulaciones sobre la Tierra y el Cielo:

"Al final, en la Tierra, el peso desaparece en el extremo de una torre con una altura de 5 veces y media el radio de la Tierra (34 mil verstas desde la superficie terrestre; la Luna se encuentra 11 veces más lejos)."

La longitud de 34 mil verstas corresponde a 35786 kilómetros (medida actualmente asignada a la órbita geoestacionaria, altura a la que se encuentran los satélites).

Fuente; Wikipedia

En 1960, el ingeniero ruso Yuri Nikoláyevich Artsutánov inspirado en el trabajo de Tsiolkovski publicó el artículo "Al espacio en una locomotora eléctrica", en el que expuso la idea del ascensor espacial como un método seguro y barato para acceder a la órbita del planeta Tierra, en alternativa a los costosos y poco eficientes cohetes espaciales. Para su construcción se debe descolgar un cable de sección variable desde un satélite en órbita geosíncrona con la Tierra (35786 km), hasta la superficie del planeta. A la vez, se desplegaría un cable similar hacia el exterior. La fuerza centrífuga del cable exterior compensaría el peso del cable interior, manteniendo el satélite en órbita. Utilizando este cable, un ascensor podría subir equipo y personas hasta la órbita de la Tierra a un coste estimado en 100 veces inferior al actual.

Lamentablemente, para la construcción del ascensor de Artsutánov se requiere de una material capaz de soportar su propio peso a lo largo de los casi 36.000 km necesarios; es decir, con la resistencia del acero pero diez veces más ligero. En términos técnicos, se requiere un material que soporte 30 GPa·cm3/g; el acero solo soporta 0,5 GPa·cm3/g (o 0,5 Yuri).

¿No es posible entonces?

En la época en que Artsutánov escribió su artículo, el material requerido para la construcción no existía. Hasta la década de los 90's, con la aparición de los maravillosos nanotubos de carbono (CNT).

Los maravillosos nanotubos de carbono

Los nanotubos de carbono, junto con el diamante, el grafito, el fullereno y el mucho más recientemente descubierto grafeno, constituye uno de los alótropos del carbono. En forma sencilla, se puede decir que está constituido por una "lámina" de grafito (que es bidimensional) envuelta en forma de tubo; de ahí el término usado para su identificación. En la siguiente tabla se compara las propiedades de los nanotubos de carbono con las de otros materiales conocidos: 

Debido a estas propiedades, los nanotubos de carbono están siendo estudiados activamente, por su interés fundamental para la química y por sus aplicaciones tecnológicas. Así, se constituye como el primer material conocido por la humanidad capaz, en teoría, de sustentar indefinidamente su propio peso suspendido sobre nuestro planeta lo que (teóricamente) permitiría construir el soñado ascensor espacial.

¿Es posible entonces?

Es posible, pero para construir el ascensor espacial es necesario resolver algunos problemas: primero, no se conoce la tensión máxima de un cable de nanotubos comercial ni su costo; segundo, se requiere entre 800 y 10 000 toneladas de material. Pero la buena noticia es que ya no estamos en el terreno de la ciencia ficción; el ascensor espacial se asume como una posible realidad futura.

Algunos hechos interesantes

• El famoso escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke. Clarke publicó en 1979 la novela "Las fuentes del paraíso", cuyo principal protagonista es un ascensor espacial similar al propuesto por Artsutánov y Pearson (investigador del laboratorio de investigación de la fuerza aérea estadounidense que publicó un artículo sobre el tema). Debido a la popularidad de la novela de Clarke, mucha gente considera 1979 como el año del nacimiento del ascensor espacial. Ese mismo año, Charles Sheffield publicó "La telaraña entre los mundos", novela de en la que se construía un ascensor en el espacio y se lanzaba hacia la tierra.
• En 2012, Japón anunció que podría tener listo un ascensor espacial para el año 2050. En 2008, Japón convocó a un conjunto de empresas y científicos para comenzar investigar la posibilidad de construcción de un ascensor espacial. A pesar de que la noticia que no tuvo la repercusión esperada, después de cuatro años, el proyecto sigue en marcha. La empresa Obayashi, una de las participantes, ha comunicado que esperan tener el ascensor funcionando en el año 2050, mediante la unión de casi 100 mil kilómetros de nanotubos de carbono, por los cuales la “cabina” de este ascensor viajará a unos 200 kilómetros por hora y alcanzará la órbita en unos 7 días.
• En noviembre de 2009 la NASA entregó un premio de 900.000 dólares por parte del Proyecto Retos Centenarios a un proyecto desarrollado en Seattle (Estados Unidos) mediante en cual se construyo un dispositivo llamado "LaserMotive LLC" que logró, en tres minutos y 48 segundos, ascender 899 metros a lo largo de un cable que colgaba desde un helicóptero, impulsada por un motor eléctrico el cual recibía su carga a partir de un conjunto de celdas voltaicas que convertían en energía eléctrica la luz emitida por un láser en tierra que apuntaba directamente a la máquina.
• Google X, una instalación semi secreta a cargo de Alphabet Inc. (Google) dedicada a hacer investigación para producir grandes avances tecnológicos, diseñó un ascensor espacial. Lamentablemente, el proyecto no dio los frutos esperados en el corto plazo, pero Alphabet Inc. (Google) no ha abandonado la idea.

Una reflexión final

Obviamente, la construcción de este dispositivo de ensueño, se convertiría en la mayor revolución en la exploración espacial de la historia, con inevitables consecuencias para la humanidad. Así, culmino este modesto artículo con una reflexión del gran Michio Kaku: 

"Nuestros horizontes a menudo determinan nuestra idea de quienes somos, la mayor parte de la historia de la humanidad ha definido sus horizontes según su tribu, compuesta por pocos centenares de habitantes. Gradualmente hemos llegado  a las grandes ciudades, grandes países e imperios industriales. En el futuro cuando cualquiera pueda acceder al espacio -no solo los ricos- nuestros horizontes crecerán hasta incluir el planeta entero. Y dejaremos de ver las divisiones de la religión, la etnia o la nacionalidad. Cuando miremos el planeta desde arriba, no solo apreciaremos el valor de la vida, sino el hecho de que pertenecemos a una civilización planetaria; entonces nuestras conciencias y horizontes también serán a escala global."

Hermoso...

Referencias

https://es.wikipedia.org/wiki/Ascensor_espacial
https://es.wikipedia.org/wiki/Konstant%C3%ADn_Tsiolkovski
https://es.wikipedia.org/wiki/Yuri_Artsut%C3%A1nov
http://danielmarin.naukas.com/2013/02/06/el-ascensor-espacial-autopista-hacia-el-cielo/
http://liftport.com
http://www.spaceward.org/
http://www.ecosiglos.com/2013/10/como-llegar-al-espacio-en-elevador.html
http://web.archive.org/web/20130129234710/http://www.spaceelevator.com/docs/iac-2004/iac-04-iaa.3.8.2.01.edwards.pdf