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23 enero 2010

El ascensor espacial (I). Cambio de rumbo en la carrera espacial

Admitámoslo, la tecnologia de los viajes espaciales hace tiempo que quedó obsoleta, o mejor dicho es arcaica, ineficiente y ha tocado techo. Alcanzó su máxima gloría con las misiones Apolo a la Luna, y cuando creíamos que Marte era el siguiente paso, que el resto de planetas nos esperaban, que construiríamos enormes estaciones espaciales, la carrera espacial terminó de facto y desde entonces ha sido incapaz de superarse.

No es sólo la falta de presupuesto, ni la pérdida de interés del ciudadano de a pie, es sencillamente que la tecnología utlizada no es capaz de más. Entiendanme, me estoy referiendo a los sistemas de transporte en sí, no a los logros científicos que han sido muchos y sorprendentes.  Por contra los intentos de modernización representados por la flota de transbordadores espaciales estadounidense (por cierto hoy a la venta y en rebajas) quedaron ridiculizados cuando ante la falta de seguridad se tuvo que reciclar las naves soviéticas Soyuz con más de cuarenta años a sus espaldas y así poder prestar avituallamientio a la Estación Espacial Internacional.

Si reflexionamos un poco sobre la tecnología que estamos utilizando hasta la fecha, veremos que, en esencia, no ha variado desde la propuesta de Julio Verne en su novela "De la Tierra a la Luna" (1865). Si bien éste soñó alcanzar la Luna en una bala de cañón, convertida en nave espacial, nosotros le dimos la vuelta al invento y disparamos un cañón a la Tierra, haciendo que sea el propio cañón, ahora llamado cohete, el que se eleve.

Los cohetes son por su propio diseño peligrosos y costosos. El impulso lo logran mediante la explosión controlada y continuada de un combustible, normalmente hidrógeno líquido. Basícamente creamos una enorme bomba en cuyo extremo atamos un pequeño receptáculo donde los astronautas (ciertamente valientes) serán catapultados con el impacto. Esta bomba es tremendamente inestable, ya que el hidrógeno ha de conservarse a temperaturas extremadamente bajas hasta el momento de su explosión .  En realidad, es un milagro, que debemos al buen hacer de los ingenieros, el que no se hayan producido más accidentes.

Un problema adicional es que esta explosión precisa un corburente, el oxígeno, el cual si bien abundante a nivel del suelo comienza a escasear conforme se progresa hacia el espacio, lo que obliga a transportar una enorme cantidad del mismo. Para rebajar peso los cohetes se van liberando de los depósitos vacios por etapas que se destruyen por la fricción con el aire al caer. En conjunto la carga util de un transbordador espacial es de 24 t. para un  peso de la nave de 2.000 t. (un 0,1%).  Este hecho y la circunstancia de que  gran parte de la nave es de un sólo uso hacen que el coste sea extremo y esté sólo al alcance de los grandes consorcios gubernamentales. Con un coste de 20.000 $ por kilógramo puesto en órbita, la idea de hacerse un hotelito en las alturas no ha resultado muy atractiva a la empresa privada hasta hace bien poco. Para hacernos una idea, el coste del primer hotel espacial, a la sazón  la Estación Espacial Internacional,  con sus 232.693 kg se ha estimado en los 100.000 millones de dólares. Con estos precios mejor no preguntar por la habitación y dejar esa opción sólo a algún multimillario excéntrico (el primer turista espacial Denis Tito pagó 20 millones de dólares, es decir todo el coste de la expedición).

No ha ocurrido pues como en los años dorados de la aviación, cuando la entrada de la empresa privada permitió el desarrollo de una economía de escala, y en sólo un par de décadas el transporte aéreo era ya un hecho habitual, amén de la exploración de multitud de nuevos diseños y prototipos. Una excepción muy destacable son los recientes intentos de la X PRize Foundation de atraer a la industria privada al sector (premios Ansari y Google Lunar). A raíz de esta competición han florecido las primeras empresas privadas espaciales como Blue Origin, Virgin Galactic, Bigelow Aerospace,SpaceX, SpaceDev,etc., curiosamente varias de ellas pertenecen a esa generación de multimillonarios que internet y la informática hizo ricos y ahora sueñan con ir más allá. Está claro que estas empresas van a entrar a revolucionar el sector, van a abaratar los precios de una manera impensable para las corporaciones gubernamentales y tecnológicamente van a suponer un soplo de aire fresco. Pero aún así creo que las limitaciones de la tecnología de propulsión no van a permitir ir mucho más allá. La spaceshipone alcanza sólo los 100 km de altura, no llega ser siquiera una órbita baja, el coste por encima de ésta altura se dispara. Si soñamos con hoteles espaciales necesitamos otra tecnología (salvo, claro está,los hoteles inflabes de Bigelow Aerospace).

No es por tanto sorprendente, que la tendencia actual en satélites espaciales y en exploración espacial sea la "minitaurización". Los satélites habituales (>1000 kg), dieron primero paso a los minisatélites (100-500 kg), a los microsatélites (10-100 kg) y los nanosatélites (1-10 kg) . Se están realizando ya pruebas con picosatélites (<1 kg). Se intenta además que la fabricación sea a partir de componentes comerciales, con todo esto el coste de puesta en órbita de un picosatélite se sitúa en unos asequibles 65.000 $.  Pero claro lo que nosotros queremos es ver a los astronautas montados en un hummer dando brincos por Marte y no a un modesto Spirit moviéndose unos pocos metros al dia tras mucho pernsárselo.

Así pues, ¿qué opciones tenemos nosotros, modestos mortales, de llegar a ver en vida, una flota estelar o de realizar un tranquilo paseo espacial?. Pues muy pocas, sin embargo hay dos tecnologías que podrían hacerlo posible, pero supondrían un cambio de rumbo radical en la industria aeroespacial. Una son los vehículos scramjet,  capaces de ir al espacio y regresar  sin necesidad de transportar toneladas y toneladas de combustible, les dedicaré en el futuro una entrada en el blog. La otra, y ciertamente la que para mí posee un mayor potencial, consiste en hacer sencillamente un ascensor que suba hasta los 35.000 km!! Tdos sabemos que es más barato subir en ascensor que en un cohete, la rebaja de costes permitiría poner en orbita un satélite o una persona por unos cientos de dólares. Construir un hotel espacial, una gran nave o una ciudad ya no sería tan caro ¿Qué empresa no se lo plantearía? No es una entelequía, es factible, la tecnología y los materiales ya existen. Su coste no es desorbitado,  está al alcance de gobiernos como el español.  


Y si se lo preguntan, sí,  como todos los grandes sueños hechos realidad comenzó como una novela ciencia-ficción (A. Clarke) pero ya no lo es, diferentes equipos y empresas compiten por ser los primeros en conseguirlo, y hay una fecha: 2019.  Sus pasos y la base física y tecnológica del ascensor ocuparan la segunda parte de esta entrada.

Sigue en El ascensor espacial (II)

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