lunes, 8 de septiembre de 2008

Para subir al cielo se necesita...un elevador

El transbordador espacial, armatoste antiguo fabricado con tecnología de hace 40 años, va de salida. Los cohetes con los que se envía carga al espacio desde tiempos del Sputnik son muy caros. Para subir al cielo, lo mejor -según algunos- es un elevador de 100,000 kilómetros de altura, equivalente a un edificio de casi 48 millones de pisos.

No es difícil preverle a este artefacto algunas dificultades técnicas. ¿De dónde se cuelga el cable, por ejemplo? Basta pensar en una honda o unas boleadoras argentinas para imaginarse la solución que han dado quienes proponen este concepto. A esa altura no es necesario colgar el cable, porque la fuerza centrífuga debida a la rotación de la Tierra proporciona ampliamente la fuerza necesaria para mantenerlo tenso. Así, no hace falta construir una estructura sólida que llegue desde la Tierra hasta el extremo del cable, lo que de todos modos sería imposible porque no hay material que aguante el peso de semejante estructura, y por si fuera poco ni el radio de la Tierra (6,400 kilómetros) bastaría para anclar los cimientos del edificio. Así pues, bastaría poner en órbita el cable y luego descolgarlo hacia la superficie del planeta. Y de hecho, por depender la tensión del cable del movimiento de rotación de la Tierra, se podría decir más bien que el elevador está colgado de la superficie terrestre y "cae" hacia el espacio.

Pasemos por alto los obstáculos que esto supondría. Otro problema grave es éste: ¿de qué hacemos el cable? Según Bradley Carl Edwards, ingeniero estadounidense que ha ideado uno de los muchos proyectos de elevador espacial que se están evaluando, el cable podría fabricarse con nanotubos de carbono, material muy resistente descubierto en 1990. Edwards ha calculado que un listón de este material de un metro de ancho, no más espeso que una hoja de papel y de la longitud necesaria pesaría "solamente" 800 toneladas y proporcionaría la resistencia necesaria (aunque hasta hace poco los nanotubos de carbono no habían superado en las pruebas ni la mitad de la resistencia recomendada por los ingenieros para el elevador espacial).

Los vehículos de ascenso que contempla el proyecto de Edwards, uno de los pocos avalados por la NASA, subirían a 200 kilómetros por hora y podrían hacer escala a distintas altitudes: desde las correspondientes a órbitas bajas, como las de los transbordadores espaciales y muchos satélites (unos 400 kilómetros de altura), pasando por la altitud de una órbita geoestacionaria (unos 37,000 kilómetros, donde un objeto le da una vuelta a la Tierra en 24 horas, el mismo tiempo que ésta tarda en girar sobre su eje. Un objeto en semejante órbita sobre el ecuador permanece siempre sobre el mismo punto de la superficie terrestre.), hasta la altitud máxima de 100,000 kilómetros, donde habría una estación-trampolín para proseguir hacia la Luna. El viaje duraría unas 2 horas en el primer caso, más de una semana en el segundo y cerca de un mes en el tercero. Durante los primeros minutos del ascenso los pasajeros del elevador espacial verían pasar el color del cielo de azul a negro azabache mientras la curvatura de la Tierra se haría visible, junto con los contornos de los continentes...sin duda una experiencia que ninguno olvidaría.

Con tecnología previsible para el futuro cercano Edwards y David Raitt, de la Agencia Espacial Europea, calculan que el aparato costaría unos 6,200 millones de dólares. ¿Mucho dinero? Depende. Desarrollar el A380, el avión más grande del mundo, le costó a la empresa europea Airbus 15,000 millones de dólares, por ejemplo. Y la Estación Espacial Internacional ha costado ocho veces más de lo que costaría el elevador (si los cálculos de Edwards y Raitt son correctos). Por si fuera poco, con el elevador se reducen considerablemente los costos: poner un kilo de carga útil en órbita geoestacionaria cuesta en promedio 20,000 dólares con los cohetes de hoy; con el elevador de Edwards costaría 220 dólares.

La idea no es tan nueva como podría pensarse. Aparece ya en una novela del escritor británico de ciencia ficción Arthur C. Clarke, escrita en los años 70. Pero las raíces del concepto se encuentran más atrás, en 1895, cuando el científico ruso Konstantin Tsiolkovsky, pionero de la propulsión por cohetes, fue a París y se quedó embelesado contemplando la torre Eiffel y sus enormes elevadores. Tsiolkovsky concibió un "castillo celeste" en órbita alrededor de la Tierra, al cual se llegaría por medio de trenes que correrían por rieles verticales. Este primitivo elevador espacial no traspasó la frontera de Rusia hasta mucho después. Aunque se discutió en los años 60, durante mucho tiempo el elevador espacial fue una especie de sueño guajiro sin posibilidades de realizarse porque no se conocía material alguno que tuviera ni remotamente la resistencia necesaria. Hoy, los nanotubos de carbono se van acercando cada vez más.

En 2004 la Spaceward Foundation, asociación sin fines de lucro asociada a la NASA, lanzó el concurso Elevator:2010 para darle prisa al mal paso y estimular el desarrollo de la tecnología necesaria para construir el elevador espacial. En su edición de 2008 el concurso, dotado con un total de cuatro millones de dólares a repartir en varios rubros, atrajo equipos de Japón, Canadá, Estados Unidos y Europa. Estos equipos compiten en dos grandes ramas: 1) diseño de un vehículo ligero y rápido para subir la carga por el cable. Los participantes tienen que resolver también el problema de la fuente de energía; y 2) fabricación de un material ligero y resistente para el cable. Los vehículos tienen que escalar un cable de colgado de un helicóptero. La energía se le suministra al vehículo por rayo láser superpotente transmitido desde la superficie y dirigido hacia unas celdas fotovoltaicas especiales que lleva el aparato. El concurso sigue la tradición de los "Air shows", o exposiciones de aeronáutica, que se usaron a principios del siglo XX para demostrar lo útiles que podían ser los aviones. También se basa en el modelo del "American Solar Challenge", concurso anual para diseñar vehículos impulsados por energía solar en el que participan los estudiantes de ingeniería de muchas universidades.

Según los pronósticos más optimistas, como el de Brad Edwards, se podría construir un elevador espacial elemental para el año 2012; otros opinan que la cosa es para fines de este siglo. Sea como sea, una vez que exista el elevador espacial, habrá que resolver también un problema social relacionado con los elevadores que me parece grave: ¿cómo vamos a aguantar una semana haciendo los esfuerzos sobrehumanos que todos hacemos para no posar la vista sobre nuestros compañeros de elevador? A que nadie se lo ha preguntado...

7 comentarios:

Anónimo dijo...

Que tal Sergio.

Muy interesante este tema, aunque voy a utlizar este comentario para solicitarte y yo creo que en tu mente ya tienes establecido tu próxima aportación en Imagen en la Ciencia con Pedro Ferriz; EL GRAN COLISIONADOR DE HADRONES!!!! .. por favor! Los "hoyitos" negros que se van a ocasionar!(chiste) jaja.

Casi siempre escucho Imagen y por ende tus intervenciones en el noticiero. Yo también trato de divulgar la ciencia de la manera que pueda, con mis amigos, familia, con los que me topo en pláticas en las que surgen disertaciones o dudas sobre un tema científico etc... Soy ingeniero químico, no quiero sonar arrogante pero me jacto de saber muchas cosas pues trato de ser culto.
Bueno, por favor si puedes hablar del mentado y por muchos; incomprendido colisionador, te lo agradeceré mucho.
Saludos

Eduardo Cárdenas

Mexicali BC.

Anónimo dijo...

Sergio:

Honestamente veo muchos limitantes para un tal elevador. Quisiera pensar en que es una sujeccion a mi paradigma, y que es cosa de que personas sin mis limitaiones lo intente y lo haga. No obstante ¿que haran con las fuerzas decomunales del viento, las tormentas, la friccion y por ende las correientes electricas inducidas?

Pienso que sería mucho mas viable lo que se hace con los globos aerostaticos: subirlos por la diferencia de densidades hasta muy arriba, y ya arriba, activar cohetes que ya no necesitwn ser tan grandes.

Pero, para mi y futureando, LA SOLUCION DE FONDO es anular la fuerza primordial que sujeta a todo en la tierra: la fuerza de gravedad... ¿hay alguna posibilidad, aunque sea en fisica muy teorica, de anular al gravedad? imagino que si hubiera un equivalente en gravedad los que es electricidad, podria hacerse UN REPULSOR de gravedad, que hiciera a cierto cuerpo repeler la Tierra, y salir al espacio. En electricidad, de siempre lo ha habido, los motores electricos. ¿comoves Sergio, habra algo asi?

Luis Martin Baltazar Ochoa, Guadalajara, Jalisco

Sergio de Régules dijo...

Hola Eduardo,

Hecho está: hoy jueves 11 hablé del LHC (entrada en el blog en un rato). Lo de los hoyitos negros no es para este año porque el LHC no está funcionando a su máximo de energía. Eso es para la primavera, después de las vacaciones que se toma el CERN para ahorrar luz en el invierno suizo. En cualquier caso, si se formaran, se evaporarían instantánteamente por radiación de Hawking (bueno, si Hawking no está equivocado, porque nadie ha visto la radiación de Hawking en los 34 años que tiene que se predijo). Ya que esté funcionando bien el armatoste hablaré más sobre esto.

Sergio de Régules dijo...

Hola Luis,
Hasta donde sabemos hoy, la única forma de "anular" la gravedad es dejándote caer libremente. La comparación con el campo eléctrico no funciona porque en gravedad no hay cargas positivas y negativas. Pese a todo, hace 10 años los astrónomos descubrieron que la expansión del universo se está acelerando, y para eso tiene que existir una forma de repulsión gravitacional que aún no se entiende bien. Quizá algún día, dentro de mucho tiempo, se podría manipular este agente repulsivo, llamado "energía oscura" para hacer lo que propones, pero creo que de momento el elevador es más viable porque la tecnología para construirlo ya existe (o casi...), en cambio lo otro es pura especulación.

Anónimo dijo...

De acuerdo, Sergio,pues a falta de un motor de repulsion gravitacional, aqui esperaremos el elevador al cielo (prohibido fumar).

Anónimo dijo...

Es un tema muy interesante y llama mucho la atencion.
Aunque la tecnologia a avanzado mucho seria dificil construirlo y aparte seria demasiado costoso.
Algo que tambien me parecio intereasante fue lo de el concurso de American Solar Challenge en el cual participan varias escuelas.
Seria algo maravilloso poder ver el cielo asi como los diferentes colores que posee a lo largo del dia.
Att: Mireya

Anónimo dijo...

Esun tema interesante y que llama nucho la atencion pero que es imposible creer ya que aun que la tecnologia cada vez aumenta mas es demasiado creer que se pueda crear un elevador para subir al cielo, otro punto es que no seria facil construirlo ya que no hay materiles lo suficientemente resistente para crearlo.
Algo que me llamo mucho la atencion es lo del concurso de American Solar Challenge en el que participan muchas escuelas.
Seria grandioso que se hiciera un elevador para llegar al cielo aun que sea una idea loca.

Att: Mireya Juárez López