Velas solares y colas de cometas: cómo hace la luz solar para empujar las cosas
Durante la Era de la navegación a vela, los barcos daban la vuelta al mundo en viajes de descubrimiento y comercio. Esa época terminó en el siglo XIX, cuando las máquinas de vapor alimentadas con carbón empezaron a sustituir a la energía eólica. Ahora podríamos estar entrando en una nueva era de la vela, pero esta vez en el espacio. Invirtiendo la historia, los motores y el combustible podrían ser sustituidos por velas en algunas naves espaciales, impulsadas no por el viento sino por la luz solar.
La idea aún está en fase de desarrollo, pero sabemos que funciona. Hace apenas unas semanas, la NASA izó la vela de una nueva nave de pruebas, un satélite llamado «Sistema Avanzado de Vela Solar Compuesta» (ACS3). Tiene una vela cuadrada de 9 metros de ancho que le permite ajustar su trayectoria orbital. Ahora bien, para llegar realmente a alguna parte, se necesitaría una vela mucho mayor, y un proyecto de la NASA para construir una de 1,650 metros cuadrados fue abandonado en 2022 por inviable, dado el presupuesto. Pero eso es un problema de implementación que estoy seguro de que los humanos inteligentes podrán resolver.
Para que quede claro, esto no es como poner paneles fotovoltaicos en el techo para generar electricidad. Muchas naves espaciales y vehículos planetarios ya los usan. Más bien, se trata de velas brillantes y ultraligeras que son impulsadas por la radiación solar. Te preguntarás: ¿cómo demonios puede la luz mover un objeto físico?
Aunque el mejor día para observar al cometa C/2023 A3 será el 2 de octubre, ya es visible en el horizonte nocturno.
Colas de cometa
Así es. La luz que rebota en una superficie ejerce una fuerza física, por pequeña que sea.
Un ejemplo es la cola de un cometa. Se podría pensar que es como una estela que se desprende cuando un cometa atraviesa el espacio, pero no. Los cometas son básicamente grandes bolas de nieve sucia, cuando uno se acerca al Sol, parte de ese hielo se convierte en gas; liberando nubes de polvo. La luz del Sol empuja ese polvo en una corriente que puede extenderse millones de kilómetros, ¡al otro lado de la trayectoria del cometa! Hablando de cometas, en estos momentos se aproxima uno que podría ofrecer un show espectacular en octubre. Se llama Tsuchinshan-ATLAS, y su cola podría incluso ser visible a simple vista.
Si se invierten millones de dólares en el desarrollo de un satélite, hay que saber que puede soportar los rigores de girar alrededor de la Tierra a 27,358.848 kph.
Ondas electromagnéticas
Ahora bien, la luz viaja en ondas, que son una especie de «desplazamiento en movimiento». Fíjate en una ola del océano. El agua solo se mueve hacia arriba y hacia abajo, pero ese desplazamiento vertical viaja horizontalmente a través de la superficie. Si te metes en el agua, te puede tumbar. Pero las ondas de luz son diferentes de las ondas oceánicas o de las ondas sonoras. Si quitamos el agua del mar, no hay olas sobre las que surfear. Lo mismo ocurre con el sonido. No hay onda si no hay atmósfera en la que «ondear». Por eso el espacio es tan extrañamente silencioso.
En cambio, la luz puede viajar por el espacio vacío. En cierto sentido, la onda luminosa es su propio medio. Está formada por dos ondas: una onda de campo eléctrico y otra de campo magnético. Por eso la llamamos radiación electromagnética. Esto incluye las ondas de radio emitidas desde las torres de telefonía móvil, que tienen una longitud de onda de entre un metro y cientos de metros. A longitudes de onda muy cortas, de 400 a 700 nanómetros, las ondas electromagnéticas (EM) pueden interactuar con los ojos; esto es lo que llamamos luz visible. Si se reduce aún más, se obtienen los rayos X.
Pero aquí está la clave: los componentes eléctricos y magnéticos son perpendiculares entre sí, y ambos son a su vez perpendiculares a la dirección en la que viaja la onda. Aquí hay una animación que hice de una onda EM en movimiento: Las flechas amarillas son el campo eléctrico y las magenta son el campo magnético. ¿No es genial?