Los humanos siempre han soñado con viajar a través del espacio, fascinados por mundos desconocidos y el deseo de explorar galaxias distantes. El mayor obstáculo para los viajes espaciales son las vastas distancias. En este artículo, abordamos las inmensas distancias en el espacio y el tiempo necesario para alcanzar estrellas y objetos lejanos utilizando naves espaciales a diversas velocidades. Para ilustrar cuán vasto es el espacio, calculamos cuánto tiempo tomaría llegar a algunos objetos celestiales utilizando un coche y la nave espacial más rápida que la humanidad ha construido. También calculamos cuán lejos podríamos viajar a la velocidad de la luz. A pesar de que la velocidad de la luz no es suficiente para viajar lejos en el espacio, nos dirigimos a la serie de ciencia ficción Star Trek, donde las naves espaciales logran velocidades mucho más rápidas que la luz utilizando el motor Warp ficticio.
Un Coche Viajando Constantemente a 130 km/h (80 mph)
Imaginemos que pudiéramos viajar a través del espacio en un coche. En muchos países del mundo, la velocidad máxima permitida en las autopistas es de 130 km/h o 80 mph, así que utilizamos esta velocidad para nuestros cálculos. Un coche podría eventualmente alcanzar la Luna, tardando aproximadamente 123 días en llegar allí. Hacia Marte, el viaje tomaría largos 48 años cuando está más cerca de la Tierra y hasta 352 años cuando está en su máxima distancia. La sonda espacial New Horizons tardó 9.5 años en llegar a Plutón, un planeta enano en el borde del sistema solar. En un coche, este viaje tomaría al menos 3,750 años. Proxima Centauri es la estrella más cercana a la Tierra, que se encuentra a 4.24 años luz de distancia. Tomaría 35 millones de años alcanzar esta estrella en un coche.
Composición Colorida de Plutón. Créditos: NASA/Universidad Johns Hopkins Laboratorio de Física Aplicada/Instituto de Investigación del Suroeste.
Voyager 1 – La Nave Espacial Hecha por el Hombre Más Rápida que Viaja a Través del Espacio
Voyager 1, lanzada en 1977, es la nave espacial más rápida jamás creada por la humanidad, viajando a través del espacio a una velocidad de aproximadamente 61,000 km/h (alrededor de 38,000 millas por hora). Sin embargo, Voyager 1 no es la nave espacial más rápida jamás construida. La sonda Parker Solar Probe alcanza velocidades de 700,000 km/h (aproximadamente 430,000 millas por hora), pero esa velocidad solo se logra cuando pasa más cerca del Sol, utilizando la gravedad del Sol para acelerar. Por otro lado, Voyager 1 viaja a través del espacio y actualmente es el objeto hecho por el hombre más distante.
Concepto artístico de Voyager 1 entrando en el espacio interestelar. Créditos: NASA/JPL-Caltech
Entonces, ¿qué tan rápido es Voyager 1 y cuánto tiempo tardaría en cubrir vastas distancias cósmicas? Voyager 1 podría alcanzar la Luna en aproximadamente 6 horas a su velocidad actual. Desde la Tierra hasta Marte tomaría unos aceptables 37 días cuando Marte está más cerca de la Tierra, y el viaje a Plutón, que está más distante, tomaría ocho años. Alcanzar Proxima Centauri, la estrella más cercana a la Tierra, llevaría unos asombrosos 75,000 años. A partir de estos cálculos, nuestras capacidades tecnológicas actuales son apenas suficientes para explorar el sistema solar y solo sin una tripulación humana. Quizás en un futuro previsible, podamos enviar una tripulación a Marte, el planeta más cercano a la Tierra. Por ahora, nuestra tecnología no es lo suficientemente avanzada como para enviar sondas a las estrellas más cercanas.
Viajar a la Velocidad de la Luz
La velocidad de la luz en el vacío es aproximadamente 299,792 km/s (alrededor de 186,282 millas/s), equivalente a aproximadamente 1.08 mil millones de km/h (alrededor de 671 millones de millas por hora). Según las leyes de la física, tal como las describe la teoría de la relatividad de Einstein, esta es la velocidad más alta posible.
Un Caldero de Estrellas en el Centro de la Galaxia. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Según la relatividad, es teóricamente imposible que objetos con masa, como naves espaciales o humanos, viajen a la velocidad de la luz. A medida que la velocidad de un objeto aumenta, su masa efectivamente crece, requiriendo cada vez más energía para acelerar más. Acelerar un objeto masivo a la velocidad de la luz requeriría energía infinita, haciendo que tal viaje sea imposible según el entendimiento científico actual.
Desconsideremos las leyes de la física por un momento y asumamos que viajar a la velocidad de la luz es posible. Si la humanidad poseyera una nave espacial capaz de viajar a la velocidad de la luz, ¿qué tan lejos podríamos ir en el espacio? ¿Estaría entonces todo el universo al alcance de nuestra mano? Aquí está lo que calculamos.
A la velocidad de la luz, tardaríamos solo 1.28 segundos en alcanzar la Luna, 3 minutos en llegar a Marte y 4 horas en llegar a Plutón. La velocidad de la luz sería ideal para viajes rápidos dentro del sistema solar. Pero, ¿es la velocidad de la luz suficiente para viajes interestelares? Proxima Centauri, la estrella más cercana a nosotros, está a 4.24 años luz de distancia. Esto significa que la luz tarda 4.24 años en alcanzar Proxima Centauri, y el viaje de regreso tomaría el mismo tiempo. Tales viajes podrían ser posibles con tripulaciones humanas, pero los pasajeros en tal nave espacial tendrían que pasar una parte significativa de sus vidas en el espacio.
Hay aproximadamente 50 estrellas dentro de un radio de unos 15 años luz de la Tierra. Una nave espacial capaz de viajar a la velocidad de la luz permitiría explorar esta parte del espacio, probablemente con sondas no tripuladas. Podemos concluir que la velocidad de la luz es suficiente para viajar a las estrellas más cercanas, pero viajar a los confines de nuestra Vía Láctea o a otras galaxias sería imposible debido al tiempo que tales viajes tomarían.
Por ejemplo, el agujero negro más cercano, V616 Monocerotis, está a 3,300 años luz de la Tierra, por lo que nos llevaría exactamente esos años alcanzarlo a la velocidad de la luz. Claramente, tal viaje no es factible ni sensato.
Para llegar al centro de nuestra galaxia, nos llevaría 26,000 años, y un viaje a Andrómeda, la galaxia espiral más cercana, llevaría la asombrosa cifra de 2.537 millones de años.
Viaje Más Rápido que la Luz
En la famosa franquicia de ciencia ficción Star Trek, las naves espaciales viajan a velocidades mucho más rápidas que la velocidad de la luz. Esto es posible gracias al ficticio motor de curvatura. El motor de curvatura en Star Trek permite a las naves estelares viajar más rápido que la luz creando una "burbuja" que deforma el espacio-tiempo alrededor de la nave. De esta manera, la nave no viola la ley de viajar más rápido que la luz dentro del espacio, sino que mueve el espacio-tiempo a su alrededor. Aunque este motor es ficticio, los científicos han desarrollado un modelo teórico de un motor basado en una idea similar.
El Motor Alcubierre es un concepto teórico que propone un método para el viaje más rápido que la luz mediante la deformación del espacio-tiempo. Según esta idea, una nave espacial no viajaría realmente más rápido que la luz, sino que crearía una "burbuja" a su alrededor que contrae el espacio-tiempo frente a la nave y lo expande detrás. De esta manera, la nave se movería efectivamente a través del espacio-tiempo mientras permanece estacionaria en relación con el espacio dentro de la burbuja. Para que esto funcione, la teoría sugiere la necesidad de materia exótica con energía negativa, que los científicos aún no han encontrado ni creado. Puedes leer más sobre el Motor Alcubierre aquí.
Star Trek y el Motor de Curvatura
Si bien los científicos aún no han resuelto todos los obstáculos para construir un Motor Alcubierre, volvamos a Star Trek y los viajes a velocidad de curvatura. En Star Trek, las naves estelares viajaban utilizando motores de curvatura. A medida que la tecnología avanzaba, las velocidades de curvatura se volvían más rápidas. Curvatura 1 equivale a la velocidad de la luz, Curvatura 2 es diez veces más rápida que la velocidad de la luz, Curvatura 3 es 39 veces más rápida, y así sucesivamente. Elegimos tres naves estelares famosas de Star Trek para las cuales hay datos sobre su velocidad máxima disponible. Aunque las naves estelares de la serie no podían viajar continuamente a máxima curvatura, para el bien de nuestros cálculos, utilizaremos las velocidades máximas que son capaces de alcanzar.
La nave estelar del Capitán Jonathan Archer de Star Trek: Enterprise
Esta nave tiene la designación NX-01. Es la primera nave de la serie Enterprise, crucial en la exploración del espacio y en la creación de la futura Federación. Su velocidad máxima es Warp 5, que es 214 veces más rápida que la velocidad de la luz. Con esta Enterprise, llegar a Plutón desde la Tierra tomaría solo un minuto y medio. Tomaría siete días alcanzar la estrella más cercana, Proxima Centauri, y 15 años llegar al agujero negro más cercano, V616. Alcanzar el centro de nuestra galaxia tomaría la asombrosa cantidad de 121 años, y tomaría increíbles 11,853,271 años viajar a Andrómeda.
Esta nave cubriría aproximadamente 17 años luz a máxima velocidad en 30 días. Dentro de los 17 años luz de la Tierra, hay aproximadamente 50–60 sistemas estelares con alrededor de 100 estrellas.
La nave estelar del Capitán Jean-Luc Picard de Star Trek: La Nueva Generación
La nave estelar del Capitán Jean-Luc Picard de Star Trek: La Nueva Generación se llamaba USS Enterprise (NCC-1701-D). Fue la quinta nave en la línea que lleva el nombre de Enterprise y es una de las naves más famosas de la franquicia Star Trek. Su velocidad máxima es Warp 9.6, que es 1,909 veces más rápida que la velocidad de la luz.
La Enterprise de Picard alcanzaría Proxima Centauri en solo 19 horas y 28 minutos, y tomaría aproximadamente un año y nueve meses llegar al agujero negro V616 Monocerotis. Alcanzar el centro de nuestra galaxia tomaría 13 años y siete meses, y viajar a Andrómeda tomaría 1,328 años.
En 30 días, esta nave podría cubrir 156 años luz. Dentro de un radio de 156 años luz de la Tierra, hay aproximadamente de 40,000 a 60,000 estrellas.
La nave estelar de la Capitán Kathryn Janeway de Star Trek: Voyager
La nave estelar de la Capitán Kathryn Janeway de Star Trek: Voyager se llama USS Voyager (NCC-74656). Es una nave de clase Intrepid conocida por su misión en el Cuadrante Delta. Su velocidad máxima es Warp 9.975, que es 5,126 veces más rápida que la velocidad de la luz. Voyager alcanzaría Proxima Centauri en solo 7 horas. Tomaría siete meses llegar al agujero negro V616 y cinco años alcanzar el centro de nuestra galaxia. Andrómeda aún está fuera de alcance, y tomaría a esta nave estelar 495 años llegar allí.
A máxima velocidad, en 30 días, esta nave estelar podría cubrir 421 años luz. Dentro de un radio de 421 años luz de la Tierra, hay aproximadamente 1.25 millones de estrellas.
El Futuro de los Viajes Espaciales
La inmensidad del espacio es un factor limitante para los viajes espaciales. Las naves espaciales que actualmente construimos pueden alcanzar partes distantes del sistema solar y objetos como Plutón en 10 años o más. Los viajes interestelares son actualmente inviables, ya que tomaría a nuestra nave espacial más rápida 150,000 años llegar a la estrella más cercana y regresar. Por ahora, estamos confinados a viajar dentro de nuestro sistema solar. Para los viajes interestelares, nuestra tecnología necesitaría alcanzar al menos el 20% de la velocidad de la luz para que una sonda pudiera llegar a la estrella más cercana en unos 20 años. Existen planes para construir una nave espacial que se aceleraría utilizando potentes láseres desde la Tierra, pero tendríamos que esperar otros cuatro años para los datos que tal sonda recogería.
Galaxia Vía Láctea y la vecina galaxia de Andrómeda. Crédito: NASA Goddard
Para explorar con éxito las estrellas más cercanas, necesitaríamos una velocidad cercana a la de la luz. Esto haría que unas 50 estrellas dentro de 15 años luz de la Tierra fueran accesibles para la investigación científica, aunque tales viajes serían muy largos, y tomaría varias décadas recibir datos de las sondas. El espacio es tan vasto que incluso naves espaciales capaces de viajar a la velocidad de la luz solo nos permitirían explorar las estrellas más cercanas.
Si la velocidad de la luz es imposible de alcanzar y los viajes más rápidos que la luz no son viables, la probabilidad de encontrarnos alguna vez con una civilización extraterrestre avanzada es extremadamente baja. El universo puede ser un todo de vida, pero las inmensas distancias en el espacio hacen que el contacto entre civilizaciones sea casi imposible, al menos en nuestra parte del universo. La excepción podría ser las estrellas dentro de cúmulos estelares, como los cúmulos globulares, donde las estrellas pueden estar tan cerca como a 0.1 años luz de distancia. Sin embargo, incluso una distancia tan pequeña es increíblemente grande para una civilización como la nuestra. La Voyager 1 tardaría aproximadamente 1,769 años en alcanzar una estrella que está a 0.1 años luz de distancia.
¿Son Posibles los Viajes Más Rápidos que la Luz?
Teóricamente, los viajes más rápidos que la luz son fascinantes, pero según las leyes científicas actuales, especialmente la teoría de la relatividad de Einstein, es imposible que los objetos con masa se muevan más rápido que la luz. Sin embargo, varias ideas teóricas sugieren la posibilidad de "eludir" esta limitación:
Motor Alcubierre
Este concepto, propuesto por el físico Miguel Alcubierre en 1994, se basa en crear una "burbuja" alrededor de una nave espacial, dentro de la cual el espacio-tiempo permanece intacto. La burbuja contraería el espacio frente a la nave y lo expandiría detrás, permitiendo efectivamente el viaje más rápido que la luz. La nave espacial no se movería realmente a través del espacio más rápido que la luz, pero el espacio a su alrededor estaría deformado. El problema es que esto requeriría el uso de materia exótica con energía negativa, que aún no ha sido probada o descubierta.
agujeros de gusano
Los agujeros de gusano son túneles hipotéticos a través del espacio-tiempo que podrían conectar puntos distantes en el universo. Viajar a través de un agujero de gusano podría permitir un "atajo" efectivo a través del espacio, lo que significa que un viajero no necesitaría recorrer toda la distancia entre dos puntos.
Aunque los agujeros de gusano son matemáticamente posibles dentro de la relatividad general, no hay evidencia de que existan o de que permanezcan estables el tiempo suficiente para un uso práctico. Además, su mantenimiento podría requerir materia exótica.
tachiones
Según la teoría, los tachiones son partículas hipotéticas que siempre se mueven más rápido que la luz. Sin embargo, su existencia no ha sido probada. Si los tachiones existieran, violarían algunas leyes fundamentales de la física, como la causalidad, lo que podría llevar a paradojas, como viajar hacia atrás en el tiempo.
propulsión warp
En Star Trek, la propulsión warp utiliza un concepto similar al Alcubierre Drive, donde la nave espacial no viaja más rápido que la luz en el sentido tradicional, sino que deforma el espacio-tiempo a su alrededor. Aunque es ficticia, esta idea ha inspirado a físicos del mundo real a explorar las posibilidades de deformar el espacio-tiempo.
espacios cuasicristales o dimensiones superiores
En algunas teorías, como la teoría de cuerdas, el universo tiene más dimensiones de las que podemos percibir. Viajar a través de dimensiones superiores podría permitir "atajos" en el espacio tridimensional. Esta idea sigue siendo altamente especulativa, pero teóricamente intrigante.
Aunque estas ideas son interesantes, la mayoría de ellas aún están en el ámbito de la teoría y la ciencia ficción. Actualmente, no tenemos la tecnología o los materiales necesarios para realizar viajes más rápidos que la luz, pero la investigación en curso sobre materia exótica, espacio-tiempo y física cuántica continúa ofreciendo nuevas posibilidades para el futuro.