¿Es posible usar ondas electromagnéticas para propulsar naves espaciales y vehículos?

Sí y no. Una pequeña nave espacial que literalmente “navega” en los fotones del sol o en un rayo láser disparado desde la órbita de la Tierra no tendría que llevar consigo un complejo sistema de propulsión. Sin embargo, para propulsar una gran nave espacial, necesitaríamos un láser en órbita extraordinariamente grande, y posiblemente una “vela” de cientos de kilómetros de diámetro, lo que no es práctico.

Se han realizado experimentos preliminares sobre dos conceptos particularmente interesantes en la propulsión de vuelos espaciales. Las “velas de luz” implican viajar entre planetas utilizando una “vela” reflectante grande y liviana que captura la luz del Sol o un láser grande. “Lightcraft” implica la voladura de cargas útiles en órbita sobre una columna de energía láser o de microondas.

Sí, las ondas electromagnéticas pueden propulsar naves espaciales. La idea es simple. Las “velas” solares utilizan la energía del sol como método de propulsión. Has oído hablar de la expresión de aviación “Fly by Wire”; de forma similar, sería “Fly by light” . Si bien los fotones no tienen masa, viajan como un paquete de luz, tienen energía e impulso. Las naves espaciales de vela solar capturan el impulso ligero con superficies espejadas grandes y livianas: velas. A medida que la luz se refleja en una vela, la mayor parte de su impulso se transfiere, empujando la vela. La aceleración resultante es pequeña, pero continua. A diferencia de los cohetes químicos que proporcionan pequeñas ráfagas de empuje, las velas solares empujan continuamente y pueden alcanzar velocidades más altas durante un período.

El concepto de nave espacial de velas de luz ha existido durante décadas. La primera descripción formal de la idea fue publicada en 1924 por el pionero de los vuelos espaciales rusos Konstantin Tsiokolvsky (1857–1935). Escribió sobre “el uso de espejos tremendos de láminas muy delgadas”, y sugirió que las láminas podrían estar hechas de plástico delgado cubierto por una película de metal delgada.

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Los principios básicos que han guiado el diseño de naves espaciales con velas de luz fueron descritos por primera vez por un ingeniero llamado Carl Willey (1918-1985). Publicó sus ideas en un artículo escrito bajo el seudónimo “Russell Sanders” y publicado en la revista ASTOUNDING SCIENCE FICTION en mayo de 1951. La idea atrajo poca atención hasta 1963, cuando el escritor británico de ciencia ficción Arthur C. Clarke (1917–2008) publicó un historia titulada EL VIENTO DEL SOL, que preveía una carrera de velas en el espacio. En unos pocos años, algunos entusiastas de las velas de luz sugirieron usar láseres o posiblemente estaciones de energía con luz de microondas para dar un impulso a la vela de luz.

Velas de luz y Lightcraft

En 1976, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, EE. UU., Realizó estudios en una sonda espacial con velas de luz para volar junto al cometa Halley durante su regreso al sistema solar interior. Consideraron una nave espacial de 850 kilogramos, impulsada por una vela cuadrada a 800 metros de lado. El concepto era demasiado ambicioso y los estudios se archivaron rápidamente.

El primer despliegue exitoso de una vela solar fue realmente realizado por la agencia espacial japonesa JAXA . El 20 de mayo de 2010, se lanzó un refuerzo JAXA H-2A desde la isla de Tanegashima para enviar a Venus la sonda orbital “Akatsuki” (que significa “amanecer” en japonés); el orbitador Venus estuvo acompañado por la nave espacial de prueba de vela solar JAXA “IKAROS”. IKAROS significaba “Kitecraft interplanetario acelerado por la radiación del sol”. IKAROS tenía una masa de lanzamiento de 300 kilogramos y desplegó una vela solar cuadrada de 20 metros en diagonal. Después del despliegue, la nave espacial expulsó una pequeña cápsula de cámara para inspeccionar la vela. IKAROS se colocó en la misma trayectoria que Akatsuki, aunque no entró en la órbita de Venus.

http://global.jaxa.jp/projects/s…

LIGHTSAIL es una nave espacial de navegación solar, un producto del proyecto financiado por los ciudadanos de The Planetary Society, el grupo de defensa espacial sin fines de lucro más grande del mundo. Están enviando una pequeña nave espacial a la órbita de la Tierra con grandes velas reflectantes de 32 metros cuadrados. Han completado con éxito un vuelo de prueba en junio de 2015 que ha allanado el camino para una segunda demostración de navegación solar completa a finales de este año.

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Y lo último en este campo es el “impulso” para Alpha Centauri: el proyecto STARSHOT, una propuesta para enviar una flota de pequeñas naves espaciales financiadas de forma privada en un viaje a Alpha Centauri, nuestro sistema estelar más cercano. Encabezada por el multimillonario ruso de Internet Yuri Milner, la misión tiene como objetivo tomar imágenes de primer plano y recopilar datos de cualquier planeta potencialmente habitable allí.

Para cubrir la gran distancia de 4.4 años luz dentro de un tiempo razonable, la nave espacial propuesta pesará cada una menos de un gramo. Una vez lanzados al espacio, desplegarán “velas” ultraligeras que atraparán rayos láser disparados desde la Tierra, acelerando a un quinto de la velocidad de la luz. El lanzamiento puede ser alrededor del año 2045 y se espera que llegue a Alpha Centauri en los próximos 20 años.

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Sí, ten luz, viajarás!

Sí. La luz es el propulsor ideal, si tiene una forma de generar mucho. La aniquilación de materia-antimateria es una propuesta favorita, pero el truco es conseguir que todo salga por la parte posterior en un haz bastante estrecho.

En realidad, es aún mejor disparar un láser con base en tierra a un espejo en el extremo posterior de la nave espacial, porque obtienes casi el doble de transferencia de momento cuando los fotones “rebotan”; pero esto solo funciona siempre que pueda generar un rayo láser lo suficientemente enfocado como para golpear SOLO el espejo.