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domingo, 12 de diciembre de 2010

Viajes espaciales

Todos hemos visto alguna película donde salían viajes espaciales, ya sea Star Wars, Star Trek o alguna de viajes a Marte. Yo hoy hablaré de los problemas que pueden surgir en el supuesto caso de que hagamos un viaje a otro planeta fuera de nuestro sistema solar.
Lo voy a dividir en partes, una por cada problema que se me ha ocurrido.

1.- Distancia:

La estrella más cercana al nosotros (descontando por supuesto el Sol) está situada a 4,22 años luz de la tierra. Lo cual equivale a 4*10^13 kms de distancia. Ya yendo a la mitad de la velocidad de la luz tardariamos casi 8 años y medio en llegar. Tendríamos que llevar comida para 8 años y medio por persona y oxígeno suficiente para ese tiempo. Aparte que no hay ser humano preparado para estar 8 años en el espacio. Debe ser desquiciante.

2.- Infraestructura de la nave:

Hemos visto la enorme distancia que nos separa de las estrellas mas cercana (qué decir en el caso de que quisieramos ir a otra galaxia). La nave tendría que ser capaz de llevar la carga que supondría toda esa cantidad de sustento y a parte el combustible para el viaje.
Por ejemplo según wikipedia (ver enlace) una persona tiene un volumen minuto respiratorio de 6 litros. Eso quiere decir que una persona consume 6 litros de aire por minuto. Pongamos que al respirar oxígeno solo eso se reduzca a un litro. Entonces para estar 8 años en el espacio necesitaríamos tantos litros de oxígeno como minutos en 8 años es decir más de 4,2 millones de litros de oxígeno por persona. Y eso contando solo con el oxígeno justo y con que a la llegada a nuestro destino se puede rellenar oxígeno.

Y esto con el oxígeno, ¿qué pasaría con el agua? El ser humano requiere solo para sobrevivir alrededor de un litro al dia de agua por tanto para 8 años necesitamos 2920 litros de agua potable por persona. Eso sin contar el resto de necesidades básicas: lavarse, afeitarse...

3.- Combustible

Todo viaje necesita combustible. Vamos a suponer que salimos ya directamente desde el espacio. Para tardar solo 8 años tendríamos que acelerar la nave hasta 0,5*c. Pero eso tampoco se puede hacer de golpe ya que el ser humano no es capaz de resistir presiones demasiado altas. Para minimizar los daños en el ser humano vamos a suponer que tenemos una aceleración constante de g (9,8 kg*m/s^2)
Sabemos por las leyes de Newton que v=a*t entonces
v=0,5*c=150 000 km/s=150 000 000 m/s
a=9,8 kg*m/s^2
Por tanto t=v/a=15 000 000 s=173 días

Eso significa que estaríamos 173 días (casi medio año) con los motores encendidos (y por analogía para frenar la nave deberemos estar otros 173 días frenando así que al final sería casi un año con los motores puestos. No me quiero ni imaginar el gasto de combustible que implica esto.

La energía más productiva que existe es la antimateria. Un transbordador pesa unos 2 030 toneladas (ver enlace). Entonces pongamos que una nave que tenga que estar 8 años viajando tenga 3 000 toneladas (siendo optimistas yo creo).
Entonces la energía cinética que llevaría esa nave sería de E=1/2*m*v^2
Como m=3 000 000 kg y v=0,5*c entonces E=3,375*10^22 J
Veamos la cantidad de materia-combustible que necesitaríamos: Sabemos que E=mc^2
Entonces 1/2M*v^2=mc^2 y como v=0,5 c nos queda que m=1/8*M es decir un octavo de 3 000 toneladas pasando a kilos serían 187500 kg de materia y otros tantos de antimateria.



Mi conclusión es que mucgo tiene que cambiar la tecnología para que los viajes espaciales sean una realidad.

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