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El universo es insondablemente enorme, con más de dos billones de galaxias en un volumen "observable" que mide 93.000 millones de años luz de diámetro. Incluso nuestra galaxia, la Vía Láctea, es increíblemente enorme, ya que mide unos 100.000 años luz de diámetro y contiene entre 100.000 y 400.000 millones de estrellas. Como exploramos en un artículo anterior, se tardaría de siglos a milenios en viajar incluso a la estrella más cercana de nuestra galaxia.

Al igual que el lanzamiento de naves espaciales a la órbita, que está sujeto a la tiranía de la ecuación del cohete, lograr el viaje interestelar está sujeto a la teoría de la relatividad de Einstein. Del mismo modo que se necesita una masa significativa de propulsor para colocar incluso 1 kg en el espacio, alcanzar siquiera una fracción de la velocidad de la luz requeriría cantidades ingentes de energía, el descubrimiento de una física exótica o ambas cosas. Sin embargo, desde los albores de la era espacial, se han propuesto diversos conceptos que podrían hacer realidad el sueño del vuelo interestelar.

Así es Terafab: el vídeo que muestra la nueva fábrica de Elon Musk, la más grande del planetaJesús DíazElon Musk ha mostrado la que puede llegar a ser la fábrica y el edificio más grande de la Tierra. Es tan enorme que sólo podrías construir seis de ellas en Manhattan. Habrá que ver si cumple su promesa o vuelve a fallar una vez más

Con el avance del tiempo y de la tecnología, las propuestas de naves espaciales interestelares han evolucionado de proyectos enormes y ambiciosos a vehículos automatizados y miniaturizados. Los métodos de propulsión, paradójicamente, también se han vuelto más exóticos y más prácticos. A medida que la era espacial llegaba a su fin, el origen de las propuestas empezó a trasladarse de las agencias espaciales para recaer en organizaciones sin ánimo de lucro e institutos de investigación privados.

Por desgracia, el sueño de alcanzar otra estrella está plagado de retos monumentales, por no decir hercúleos. Como ocurre con la mayoría de los conceptos avanzados (los ascensores espaciales, los cilindros de O'Neill o los asentamientos interplanetarios, entre otros), todo se reduce a dos preguntas:

"¿Cuánto está dispuesto a gastar y cuánto tiempo está dispuesto a esperar?"

Aclarado esto, ¿cuáles son las opciones para una misión interestelar? En primer lugar, echemos un vistazo a los posibles destinos.

Posibles destinos a nuestro alcance

Como se ha señalado, el campo de estudio de los exoplanetas ha experimentado un auge en las dos últimas décadas. Hasta la fecha, los científicos han confirmado la existencia de 6.333 exoplanetas en 4.747 sistemas estelares. Aunque los planetas terrestres similares a la Tierra representan una pequeña minoría, de los que solo se han confirmado 222 hasta la fecha, algunos de ellos están relativamente cerca (en términos astronómicos) del sistema solar. A menos de 50 años luz de la Tierra, hay 31 planetas terrestres conocidos, 30 de los cuales orbitan estrellas enanas rojas de baja masa tipo M.

El más cercano de ellos es Próxima b, un planeta rocoso de tamaño y masa comparables a los de la Tierra que orbita dentro de la zona habitable de su estrella. Tras ser descubierto en 2016, los científicos calculan que tiene una temperatura superficial media de -39 °C, frente a los 15 °C de la Tierra. Dado que este planeta muestra acoplamiento de marea con su estrella, por lo que una cara mira constantemente hacia su sol (algo común en las estrellas tipo M), los científicos están divididos sobre la cuestión de su habitabilidad.

Sin embargo, a menos que existan planetas potencialmente habitables dentro del sistema Alfa Centauri, Próxima b es el planeta terrestre confirmado más cercano fuera del sistema solar. Por lo tanto, servirá como nuestro punto de referencia, a una distancia de 4,25 años luz de la Tierra. Una vez aclarado esto, examinemos los sistemas de propulsión propuestos a lo largo de los años, en orden cronológico.

Sistemas de propulsión nuclear y el proyecto Orion

Nuestra primera parada es la Guerra Fría, una época caracterizada por dos superpotencias enzarzadas en un juego constante de superación y en una carrera armamentística nuclear. También fue una época de intensos descubrimientos y experimentos científicos. Tras beneficiarse de los avances en la cohetería, incluido el desarrollo de misiles balísticos durante la guerra, los Estados Unidos y la Unión Soviética (URSS) también estaban decididos a lograr el vuelo espacial antes que el rival. De 1958 a 1972, esta competencia pasaría a conocerse como la "carrera espacial".

Incluso antes de que los primeros astronautas y cosmonautas llegaran al espacio, los científicos, ingenieros y planificadores de misiones contemplaban cómo enviar seres humanos a la órbita, a la Luna y más allá. Naturalmente, también se barajó la idea de enviar humanos a las estrellas más cercanas, lo que propició la aparición de diversos proyectos. Hacia la década de 1950, se habían logrado numerosos avances en el desarrollo de reactores nucleares que dependían de la lenta desintegración de material fisible (uranio) para generar calor y electricidad.

Esto llevó a los Estados Unidos y a la Unión Soviética a iniciar programas para crear reactores que impulsaran motores nucleares. En 1958, el presidente Dwight D. Eisenhower promulgó la Ley Nacional de Aeronáutica y el Espacio, que estableció la NASA como el programa espacial del país. A partir de ese momento, la NASA asumiría los programas existentes y pondría en marcha sus propios proyectos de desarrollo. Al final de la carrera espacial, tanto los estadounidenses como los soviéticos habían creado y probado múltiples reactores nucleares diseñados para alimentar motores nucleares.

Esto sentó las bases de la investigación en propulsión nuclear que se sigue utilizando en la actualidad, la cual puede agruparse en dos categorías:

Propulsión térmica nuclear (NTP, por sus siglas en inglés): Los conceptos que entran en esta categoría consisten en un reactor de fisión que calienta el propulsor (normalmente hidrógeno líquido), lo que hace que se expanda y forme un plasma que se canaliza a través de toberas para generar empuje. Los motores NTP tienen la ventaja de ofrecer un fuerte impulso de aceleración, alcanzando un impulso específico (Isp) de 830 a 1.000 segundos, de 111.200 a 146.800 newtons de fuerza y una velocidad de escape de 8.000 a 9.000 m/s (29.304 km/h).

Propulsión eléctrica nuclear (NEP, por sus siglas en inglés): Los conceptos de esta categoría consisten en un reactor de fisión que genera electricidad para un propulsor de efecto Hall (motor iónico) independiente que genera campos magnéticos para ionizar un propulsor (como el xenón). Este último se canaliza luego a través de toberas que proporcionan una menor aceleración inicial, pero un empuje mucho más constante, lo que permite de 1.500 a 10.000 segundos de impulso específico a lo largo del tiempo, de 66.700 a 111.200 newtons de fuerza y una velocidad de escape de 14.710 a 98.067 m/s (de 52.956 a 353.040 km/h).

En los Estados Unidos, los esfuerzos para crear un motor de cohete nuclear comenzaron en 1955, cuando el Ejército de los Estados Unidos y la Comisión de Energía Atómica (AEC) iniciaron el proyecto Rover. El plan preveía un concepto de propulsión térmica nuclear en el que un reactor de fisión combinado con propulsor de hidrógeno líquido alimentaría la etapa superior de un cohete, mientras que el cohete impulsor de la segunda etapa dependería de un propulsor químico convencional.

En 1959, la NASA sustituyó a la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y la atención se centró en el desarrollo de la propulsión nuclear para vuelos espaciales de larga duración. Sus esfuerzos dieron fruto en 1965 con la creación del motor nuclear para aplicaciones de vehículos cohete (NERVA), que fue diseñado para formar parte de un sistema NTP. La AEC llevó a cabo varias pruebas exitosas de los reactores NERVA entre 1965 y 1969, pero el programa fue cancelado en 1973 antes de que pudieran realizarse pruebas de vuelo espacial.

En 1977, el astronauta Franklin Chang-Díaz, veterano de siete vuelos del transbordador espacial, comenzó a trabajar en un concepto de motor nuclear conocido como motor de magnetoplasma de impulso específico variable (VASIMR). Chang-Díaz concibió la idea de un motor de helicón de propulsión nuclear (que se basa en células magnéticas para acelerar el plasma) cuando aún era estudiante de posgrado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. El proceso consiste en inyectar propulsor de hidrógeno neutro y procesarlo mediante tres células magnéticas.

El gas se ioniza en la primera célula y luego se calienta mediante ondas de radio en la segunda, lo que hace que alcance temperaturas superiores a los 50.000 °C, convirtiéndolo en un plasma fundido. A continuación, este plasma se inyecta en la tercera célula magnética (una tobera magnetizada), que dirige el plasma hacia un escape que proporciona empuje. En 1993, Chang-Díaz y sus colegas continuaron trabajando en el motor en el Laboratorio de Propulsión Espacial Avanzada (también conocido como laboratorios Eagleworks) en el Centro Espacial Johnson de la NASA.

En 2005, Chang-Díaz y varios de sus colegas fundaron la empresa de cohetes Ad Astra en Houston, Texas. En 2015, la NASA se asoció con la empresa a través del programa de próximas tecnologías espaciales para asociaciones de exploración (NextSTEP) para desarrollar propulsión eléctrica de alta potencia para futuras misiones de la NASA. Un sistema de este tipo podría, en teoría, reducir los tiempos de tránsito a tan solo 39 días, lo que disminuiría en gran medida los peligros asociados a los viajes al espacio profundo.

Sin embargo, ni un concepto NTP, ni uno NEC, ni uno bimodal serían un medio viable para llegar a Próxima Centauri. Debido a las distancias en cuestión, un cohete nuclear tardaría unos 1.000 años en llegar al sistema y establecer una órbita alrededor de su único planeta similar a la Tierra (que sepamos).

Del mismo modo, en la posguerra se llevaron a cabo investigaciones en los Estados Unidos para diseñar el primer concepto de nave espacial interestelar. Estas comenzaron en 1946 en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, donde el proyecto Manhattan había concluido dos años antes, cuando el físico polaco-estadounidense Stanislaw Ulam propuso un marco para la propulsión de pulso nuclear (NPP). En 1955, él y Frederick Reines (que también trabajó en el proyecto Manhattan) escribieron un documento clasificado en el que proponían una nave espacial impulsada por ojivas nucleares. Tal como escribieron:

El esquema propuesto en el presente informe implica el uso de una serie de reactores desechables (bombas de fisión) expulsados y detonados a una distancia considerable del vehículo, los cuales liberan la energía necesaria en un "motor" externo que consiste fundamentalmente en el espacio vacío. La cuestión crítica sobre este método se refiere a su capacidad para aprovechar las reservas reales de energía nuclear liberadas a las temperaturas de detonación de la bomba sin destrozar ni derretir el vehículo.

De convertir estas explosiones en aceleración (y de proteger a la nave y a la tripulación) se encargaría una placa amortiguadora con pesados muelles y sistemas neumáticos montada en la parte trasera. Con cada detonación, la nave espacial se aceleraría aún más, hasta lograr finalmente un impulso específico teórico de 6.000 segundos. Esto equivale a una velocidad de escape de 58.840 m/s (211.824 km/h). A esta velocidad, la nave espacial podría llegar a la Luna (384.400 km) en una hora y 49 minutos y a Marte (55 millones de km) en unos once días, en su punto más cercano a la Tierra.

En 1958, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados (ARPA) se unieron para hacer realidad un concepto NPP, conocido como proyecto Orion. El proyecto fue dirigido por Ted Taylor en General Atomics y el físico Freeman Dyson (de quien recibe su nombre la esfera de Dyson). Ese mismo año, se creó la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA), la cual asumió el control del programa. Aunque el proyecto Orion no estaba pensado para los viajes interestelares, Dyson y sus colegas reconocieron que la nave Orion tenía ese potencial.

De hecho, Dyson realizó cálculos que demostraban que una nave espacial Orion equipada con bombas de hidrógeno (que también surgieron durante esta época) con una eficiencia energética del 25 % (entre la explosión y la nave) podría alcanzar un impulso específico de 100.000 segundos. Esto proporcionaría a una nave Orion de esta configuración una velocidad máxima de 980.000 m/s (3.528.000 km/h) o un 3,3 % de la velocidad de la luz. A esta velocidad, una nave espacial Orion podría llegar a Próxima Centauri y a su planeta terrestre en unos 129 años.