Desde el nacimiento de la era espacial, el sueño de viajar a otro sistema solar se ha visto obstaculizado por la «tiranía de la ecuación de los cohetes», que establece duros límites a la velocidad y el tamaño de las naves espaciales que lanzamos al cosmos. Incluso con los motores de cohete más potentes de la actualidad, los científicos estiman que se necesitarían 50.000 años para llegar a nuestro vecino interestelar más cercano, Alfa Centauri. Si el ser humano espera ver alguna vez un amanecer extraterrestre, los tiempos de tránsito tendrán que reducirse considerablemente.
De los conceptos de propulsión avanzados que teóricamente podrían lograrlo, pocos han generado tanta expectación -y controversia- como el EmDrive. Descrito por primera vez hace casi dos décadas, el EmDrive funciona convirtiendo la electricidad en microondas y canalizando esta radiación electromagnética a través de una cámara cónica. En teoría, las microondas pueden ejercer fuerza contra las paredes de la cámara para producir suficiente empuje para propulsar una nave espacial una vez que esté en el espacio. Sin embargo, en este momento el EmDrive sólo existe como prototipo de laboratorio, y aún no está claro si es capaz de producir empuje. Si lo hace, las fuerzas que genera no son lo suficientemente fuertes como para ser registradas a simple vista, y mucho menos para propulsar una nave espacial.
En los últimos años, sin embargo, un puñado de equipos de investigación, incluyendo uno de la NASA, afirman haber producido con éxito el empuje con un EmDrive. De ser cierto, supondría uno de los mayores avances en la historia de la exploración espacial. El problema es que el empuje observado en estos experimentos es tan pequeño que es difícil saber si es real.
La resolución está en diseñar una herramienta que pueda medir estas minúsculas cantidades de empuje. Por ello, un equipo de físicos de la Universidad Técnica de Dresde (Alemania) se propuso crear un dispositivo que cubriera esta necesidad. Dirigido por el físico Martin Tajmar, el proyecto SpaceDrive pretende crear un instrumento tan sensible e inmune a las interferencias que ponga fin al debate de una vez por todas. En octubre, Tajmar y su equipo presentaron su segunda serie de mediciones experimentales de EmDrive en el Congreso Astronáutico Internacional, y sus resultados se publicarán en Acta Astronautica este mes de agosto. Basándose en los resultados de estos experimentos, Tajmar dice que la resolución de la saga del EmDrive puede estar a sólo unos meses de distancia.
Muchos científicos e ingenieros descartan el EmDrive porque parece violar las leyes de la física. Las microondas que empujan las paredes de una cámara del EmDrive parecen generar un empuje ex nihilo, lo que va en contra de la conservación del momento: es todo acción y no reacción. Los defensores del EmDrive, por su parte, han apelado a interpretaciones marginales de la mecánica cuántica para explicar cómo podría funcionar el EmDrive sin violar la física newtoniana. «Desde el punto de vista de la teoría, nadie se lo toma en serio», dice Tajmar. Si el EmDrive es capaz de producir empuje, como han afirmado algunos grupos, dice que no tienen «ni idea de dónde viene este empuje». Cuando hay una grieta teórica de esta magnitud en la ciencia, Tajmar solo ve una forma de cerrarla: la experimentación.
A finales de 2016, Tajmar y otros 25 físicos se reunieron en Estes Park, Colorado, para la primera conferencia dedicada al EmDrive y a los sistemas de propulsión exóticos relacionados. Una de las presentaciones más interesantes fue la de Paul March, físico del laboratorio Eagleworks de la NASA, donde él y su colega Harold White habían estado probando varios prototipos de EmDrive. Según la presentación de March y un artículo posterior publicado en el Journal of Propulsion and Power, él y White observaron varias docenas de micronewtons de empuje en su prototipo de EmDrive. (A modo de comparación, un solo motor Merlin de SpaceX produce unos 845.000 newtons de empuje a nivel del mar). El problema para Harold y White, sin embargo, era que su montaje experimental permitía varias fuentes de interferencia, por lo que no podían decir con seguridad si lo que observaban era empuje.
Tajmar y el grupo de Dresde utilizaron una réplica cercana del prototipo de EmDrive utilizado por Harold y White en sus pruebas en la NASA. Consiste en un frustum de cobre -un cono con la parte superior cortada- de poco menos de 30 cm de longitud. Este diseño se remonta al ingeniero Roger Shawyer, que describió por primera vez el EmDrive en 2001. Durante las pruebas, el cono EmDrive se coloca en una cámara de vacío. Fuera de la cámara, un dispositivo genera una señal de microondas que se retransmite, mediante cables coaxiales, a las antenas del interior del cono.
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No es la primera vez que el equipo de Dresde busca medir cantidades casi imperceptibles de fuerza. Construyeron artilugios similares para su trabajo sobre los propulsores de iones, que se utilizan para posicionar con precisión los satélites en el espacio. Estos propulsores de micronewtons son los que utilizó la misión LISA Pathfinder, que necesita una capacidad de posicionamiento extremadamente precisa para detectar fenómenos débiles como las ondas gravitacionales. Pero para estudiar el EmDrive y otros sistemas de propulsión similares sin propulsores, dice Tajmar, se requería una resolución de nano-newtons.
Su enfoque fue utilizar una balanza de torsión, una balanza de tipo péndulo que mide la cantidad de par aplicada al eje del péndulo. El equipo de la NASA también utilizó una versión menos sensible de esta balanza cuando pensó que su EmDrive producía empuje. Para medir con precisión la pequeña cantidad de fuerza, el equipo de Dresde utilizó un interferómetro láser para medir el desplazamiento físico de las balanzas producidas por el EmDrive. Según Tajmar, su balanza de torsión tiene una resolución de nano-newtons y admite propulsores de varios kilos, lo que la convierte en la balanza de empuje más sensible que existe.
Pero una balanza de empuje realmente sensible no sirve de mucho a menos que también se pueda determinar si la fuerza detectada es de hecho empuje y no un artefacto de interferencia externa. Y hay muchas explicaciones alternativas para las observaciones de Harold y White. Para determinar si un EmDrive produce realmente empuje, los investigadores deben ser capaces de proteger el dispositivo de las interferencias causadas por los polos magnéticos de la Tierra, las vibraciones sísmicas del entorno y la expansión térmica del EmDrive debido al calentamiento de las microondas.
Los ajustes en el diseño de la balanza de torsión -para controlar mejor la fuente de alimentación del EmDrive y protegerlo de los campos magnéticos- solucionaron algunos de los problemas de interferencia, dice Tajmar. Un problema más difícil era cómo abordar la «deriva térmica». Cuando el EmDrive recibe energía, el cono de cobre se calienta y se expande, lo que desplaza su centro de gravedad lo suficiente como para que la balanza de torsión registre una fuerza que puede confundirse con el empuje. Tajmar y su equipo esperaban que el cambio de orientación del propulsor ayudara a resolver este problema.
En el transcurso de 55 experimentos, Tajmar y sus colegas registraron una media de 3,4 micronewtons de fuerza del EmDrive, lo que era muy similar a lo que encontró el equipo de la NASA. Sin embargo, estas fuerzas no parecían superar la prueba de la deriva térmica. Las fuerzas observadas en los datos eran más indicativas de expansión térmica que de empuje.
No obstante, no se ha perdido toda la esperanza para el EmDrive. Tajmar y sus colegas también están desarrollando otros dos tipos de balanzas de empuje, incluida una balanza superconductora que, entre otras cosas, ayudará a eliminar los falsos positivos producidos por la deriva térmica. Si detectan la fuerza de un EmDrive en estas balanzas, hay una alta probabilidad de que se trate realmente de empuje. Pero si no se registra ninguna fuerza en estas balanzas, probablemente significa que todas las observaciones anteriores de empuje de EmDrive eran falsos positivos. Tajmar dice que espera tener un veredicto final para finales de año.
Pero incluso un resultado negativo de ese trabajo podría no matar al EmDrive para siempre. Hay muchos otros diseños de propulsión sin propulsión que se pueden perseguir. Y si los científicos llegan a desarrollar nuevas formas de propulsión débil, los equilibrios de empuje hipersensibles desarrollados por Tajmar y el equipo de Dresden jugarán casi con toda seguridad un papel en la clasificación de la ciencia de hecho de la ciencia ficción.
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