La NASA ha admitido la existencia y
funcionamiento de un
nuevo tipo de propulsor desarrollado durante la última década por el científico británico Roger Shawyer, calificado hasta ahora de "imposible". Este propulsor, llamado EmDrive (Electromagnetic Drive), es capaz de generar impulso sin necesidad de material propulsor. ¿Qué es el motor EmDrive? La historia se remonta a 2001, cuando el británico Roger Shawyer presentó en sociedad un prototipo del sistema. El principio es aparentemente muy simple: el motor genera un empuje gracias al rebote de microondas dentro de un cono metálico. En realidad tan simple como increíble. Estamos ante un dispositivo que viola la conservación del movimiento lineal.
nuevo tipo de propulsor desarrollado durante la última década por el científico británico Roger Shawyer, calificado hasta ahora de "imposible". Este propulsor, llamado EmDrive (Electromagnetic Drive), es capaz de generar impulso sin necesidad de material propulsor. ¿Qué es el motor EmDrive? La historia se remonta a 2001, cuando el británico Roger Shawyer presentó en sociedad un prototipo del sistema. El principio es aparentemente muy simple: el motor genera un empuje gracias al rebote de microondas dentro de un cono metálico. En realidad tan simple como increíble. Estamos ante un dispositivo que viola la conservación del movimiento lineal.
La cantidad de movimiento, momento lineal,
ímpetu, o momentum, es una magnitud física fundamental de tipo vectorial
que describe el movimiento de un cuerpo en cualquier teoría mecánica. En
mecánica clásica, la cantidad de movimiento se define como el producto de la
masa del cuerpo y su velocidad en un instante determinado. Históricamente, el
concepto se remonta a Galileo Galilei. En su obra Discursos y demostraciones
matemáticas en torno a dos nuevas ciencias, usa el término italiano impeto,
mientras que Isaac Newton, en Principia Mathematica, usa el término
latino motus (movimiento) y vis motrix (fuerza motriz). La
definición concreta de cantidad de movimiento difiere de una formulación
mecánica a otra. En mecánica newtoniana se define para una partícula
simplemente como el producto de su masa por la velocidad. En la mecánica de
Lagrange o Hamilton se admiten formas más complicadas en sistemas de
coordenadas no cartesianas. En la teoría de la relatividad la definición es más
compleja aun cuando se usan sistemas inerciales. En mecánica cuántica su
definición requiere el uso de operadores auto-adjuntos definidos sobre un
espacio vectorial de dimensión infinita.
En la mecánica newtoniana, la forma más
usual de introducir la cantidad de movimiento es como el producto de la masa
(kg) de un cuerpo material por su velocidad (m/s), para luego analizar su
relación con las leyes de Newton. No obstante, tras el desarrollo de la física
moderna, esta manera de operar no resultó ser la más conveniente para abordar
esta magnitud fundamental. El defecto principal es que esta definición
newtoniana esconde el concepto inherente a la magnitud, que resulta ser una
propiedad de cualquier ente físico, con o sin masa, necesaria para describir
las interacciones. La cantidad de
movimiento obedece a una ley de conservación, lo cual significa que la cantidad
de movimiento total de todo sistema cerrado, que no es afectado por fuerzas exteriores y
cuyas fuerzas internas no son disipadoras, no puede ser cambiada y permanece
constante en el tiempo. En el enfoque geométrico de la mecánica relativista la
definición es algo diferente. Además, el concepto de momento lineal puede
definirse para entidades físicas como los fotones o los campos
electromagnéticos, que carecen de masa en reposo. Como acostumbra a suceder ante
cada novedad revolucionaria, el EmDrive de Shawyer fue objeto de todo tipo de
burlas, hasta que en 2010 el científico chino Juan Yang afirmó haber repetido
con éxito los experimentos con un dispositivo parecido. Según Yang, en 2012
llegó a obtener un empuje de 720 milinewtons al emitir microondas con una
potencia de 2,5 kW. Un empuje minúsculo con un motor sin combustible. Realmente
el sueño de cualquier agencia espacial. Las dudas de la comunidad científica no
se disiparon, pero los titulares sí que se dispararon. Lógico, porque un
sistema de propulsión de este tipo permitiría conquistar el sistema solar y
viajar a las estrellas sin mayores problemas.
Pero la locura del EmDrive se desató
oficialmente en agosto de 2014 cuando Harold White, un empleado de la NASA,
volvió a publicar resultados favorables hacia el motor EmDrive. ¿Podría ser que
los físicos estuviesen equivocados con respecto a la ley de conservación? White
y los defensores del EmDrive apelaron a la misteriosa energía del vacío
cuántico para dar cuenta del supuesto empuje del ingenio, lo que desató una
respuesta aún más airada por parte de los físicos. Con la conservación del
momento lineal no se juega. White respondió que no es el vacío cuántico
propiamente dicho, sino el plasma virtual del vacío cuántico. Lo cual estaría
bien si algún físico supiese qué es eso. Los ingenieros y físicos que se
dignaron a responder a White razonaron que las lecturas de empuje de los
experimentos del EmDrive se debían simplemente a efectos de la convección del
aire al calentarse alrededor del motor. Como respuesta, los investigadores de
los laboratorios Eagleworks, que forman parte del Centro Johnson de la NASA,
han probado recientemente el EmDrive en condiciones de vacío y sigue
funcionando. Y ahora sí que se ha desatado la locura científica. Según White,
su motor ha generado un empuje de 0,00061183 kgf aplicando 10 kW de potencia,
mucho menos de lo esperado según la teoría de Shawyer, pero un empuje
apreciable al fin y al cabo. El kilopondio o kilogramo-fuerza es la unidad de
fuerza en el Sistema Técnico de Unidades. Es una de las tres unidades
fundamentales de este sistema; las otras dos son el metro (longitud) y el
segundo (tiempo). Un kilopondio o kilogramo-fuerza, es la fuerza ejercida sobre
una masa de 1 kg masa (según se define en el SI) por la gravedad estándar en la
superficie terrestre, esto es 9,80665 m/s2. 1 kp (kilopondio) = 1
kgf = 1 kg × 9,80665 m/s² = 9,80665 kg m/s2 = 9,80665 Newtons. White y su equipo declararon que el EmDrive
funciona gracias a la creación de burbujas de espacio-tiempo distorsionado y lo
relacionan directamente con el sistema de propulsión hiperlumínico de
Alcubierre. Y es en este punto donde los físicos no saben si reír o llorar.
El empuje warp, empuje por curvatura,
impulso de deformación o impulso de distorsión, es una forma teórica de
propulsión superlumínica. Este empuje permitiría propulsar una nave espacial a
una velocidad equivalente a varios múltiplos de la velocidad de la luz,
mientras se evitan los problemas asociados con la dilatación relativista del
tiempo. Este tipo de propulsión se basa en curvar o distorsionar el
espacio-tiempo, de tal manera que permita a la nave «acercarse» al punto
de destino. El empuje por curvatura no permite, ni es capaz de generar, un
viaje instantáneo entre dos puntos a una velocidad infinita, tal y como ha sido
sugerido en algunas obras de ciencia ficción, en las que se emplean tecnologías
imaginarias como el hipermotor o el motor de salto. Una diferencia entre la
propulsión a curvatura y el uso del hiperespacio es que en la propulsión a
curvatura, la nave no entra en un universo (o dimensión) diferente Simplemente
se crea alrededor de la nave una pequeña «burbuja» (burbuja warp)
en el espacio-tiempo, y se generan distorsiones del espacio-tiempo para que la
burbuja se «aleje» del punto de origen y se «aproxime» a su
destino. Las distorsiones generadas serían de expansión detrás de la burbuja, alejándola
del origen, y de contracción delante de la burbuja, acercándola al destino. La
burbuja warp se situaría en una de las distorsiones del espacio-tiempo, sobre
la cual cabalgaría de manera análoga a como los surfistas lo hacen sobre una
ola de mar. El empleo de la curvatura espacial como medio de trasporte es un
concepto que ha sido objeto de tratamiento teórico por algunos físicos, como
Miguel Alcubierre, con su métrica de Alcubierre, y Chris Van Den Broeck. El
empuje warp o warp drive es famoso por ser el método de desplazamiento empleado
en el universo ficticio en las películas de Star Trek.
Pero afirmaciones extraordinarias
requieren evidencias extraordinarias. Y el experimento de White dista mucho de
ser una evidencia extraordinaria, al menos por el momento. Si queremos tirar
por la ventana casi todas las leyes de la física más elementales, necesitamos
experimentos mucho más rigurosos, cuyos resultados sean publicados en revistas
de impacto. Y es que, según la comunidad internacional de físicos, los
resultados de White no describen con precisión qué parte del experimento ha
transcurrido en el vacío o la calidad de dicho vacío. Lo más llamativo es que
en los propios artículos de White se dice que el motor funciona igual de bien
tanto en configuración correcta, como motor, como en una configuración
incorrecta. Asimismo los resultados no son escalables, esto es, a mayor
potencia no se obtiene un mayor empuje, que probablemente es la mayor crítica
que se le puede hacer a este motor. Y, para rematar, los empujes obtenidos
están casi en el límite de detección por parte de los instrumentos de medida.
Pero sería magnífico que el EmDrive funcionase de verdad. Pero, a día de hoy,
el EmDrive sigue siendo física-ficción. Ahora bien, si algún día se comprueba
que funciona, la revolución será astronómica. El creador del EmDrive, Roger
Shawyer, se ha enfrentado a críticas desde que lo presentó en el 2006.
Aseguraba que su invención era capaz de crear impulso sin necesidad de
propulsores de combustión tradicionales. En lugar de ello, el EmDrive genera
electricidad moviendo microondas dentro de un tanque que, a su vez, es capaz de
generar el impulso para, según Shawyer, levantar un cohete o una nave espacial.
Pero inicialmente nadie le hizo mucho caso. No obstante, un grupo de
científicos chinos decidió probar la tecnología en el 2008 y llegaron a
confirmar que funcionaba.
En sus pruebas, el EmDrive fue capaz de
generar 720 milinewtons de impulso (o 72 gramos). No parece mucho, pero era un
paso increíble porque abría la puerta a un tipo completamente diferente de
propulsión, que ofrecía la posibilidad de producir cohetes a un coste mucho
menor, con menor peso y cientos de veces más rápido que los actuales. Los
estudios de los investigadores chinos se enfrentaron a la crítica
internacional, que aseguraba que algo como el EmDrive era imposible por no
cumplir la ley de conservación del movimiento. Más tarde, el científico
estadounidense Guido Fetta construyó su propia versión del EmDrive y convenció
a la NASA para probarlo. La agencia ha publicado ahora un informe con las
conclusiones en que, efectivamente, reconoce que funciona. Cinco investigadores
de la NASA crearon una réplica del propulsor y, tras varios días de pruebas,
obtuvieron un resultado positivo. El sistema es capaz de crear entre 30-50
micronewtons, mucho menos que lo que habían conseguido los investigadores
chinos, pero aún así es positivo. En el informe, la NASA señala: "Los
resultados de la prueba indican que la cavidad resonante RF, que es única como
equipo de propulsión, produce una fuerza que no es atribuible a ningún fenómeno
clásico electromagnético". Lo que no ha hecho la NASA aún es explicar
cómo funciona el invento y por qué ha conseguido esos resultados, solo los
reporta. Lo cual deja en el aire el misterio de si un sistema de este tipo
podría efectivamente funcionar algún día como un nuevo método de propulsión a
gran escala. De todas formas, el solo hecho de que funcione, suponiendo que
ninguno de los científicos, ni los chinos ni la NASA haya cometido un error, ya
es espectacular.
De momento, la energía generada en las
pruebas de los investigadores chinos sería suficiente para impulsar un satélite
en órbita, aunque no para vencer la gravedad de lanzarlo al espacio desde la
Tierra. Nuevas pruebas tendrán que decidir si estamos de verdad ante un avance
o ante un error de laboratorio, así como si debemos reescribir alguna ley de la
física. Tal vez algo como el EmDrive
servirá para llevarnos a lugares del Universo a los que ahora mismo no podemos
llegar. El científico de la NASA Harold White ofrece la siguiente hipótesis aún
no demostrada: "El impulso del propulsor EM Drive podría deberse al
vacío cuántico, un concepto de la teoría cuántica de campos que se refiere al
estado cuántico con la menor energía posible. Este vacío se comportaría como lo
hacen los iones que sirven de propelente en un motor magneto-hidrodinámico, un
sistema que electrifica las partículas y las dirige mediante campos magnéticos
para impulsar una nave espacial en la dirección opuesta". Algo así
como los motores de iones, pero sin necesidad de quemar ningún tipo de
combustible más allá del que proporciona el vacío cuántico. Suena a fabuloso y
futurista. El motor que la humanidad está esperando para viajar a otros planetas.
Pero el informe de la NASA recibió muchas críticas. Muchos escépticos atribuían
los resultados positivos de las pruebas a interferencias en los sistemas
utilizados para medir el impulso del EmDrive. También se dijo que el supuesto
impulso podía deberse a corrientes térmicas de convección causadas por las
microondas liberadas en el proceso. Si estos comentarios estaban en lo cierto,
el motor EmDrive nunca podría funcionar en un vacío como el del espacio.
Sin embargo, parece que sí que ha
funcionado. La NASA acaba de publicar nuevos datos en la web NASA Space
Flight, donde se debatió el informe original. Los científicos de la agencia
aseguran haber revisado las pruebas y haber probado el EmDrive en una cámara de
vacío. El motor sigue proporcionando impulso. De nuevo la NASA ha publicado los
resultados para que la comunidad científica pueda analizarlos y proponer nuevas
pruebas, objeciones o mejoras. El impulso que genera un motor EMDrive depende
exclusivamente de la potencia eléctrica que se le aplique. Un motor de 100
vatios generaría tan solo 50 micronewtons de impulso. Pero un motor alimentado
por un generador nuclear de entre 1 y 100 megavatios no solo sería
perfectamente apto para propulsar naves en viajes espaciales, sino que los
revolucionaría por completo. Según los cálculos de la NASA, un motor EmDrive
alimentado por un generador nuclear portátil de 2 megavatios permitiría a una
nave tripulada llegar a Marte en tan solo 70 días. Siendo menos ambiciosos, un
propulsor de este tipo con tan solo 6 kilovatios, obtenidos mediante paneles
solares, generaría el impulso necesario para mantener un satélite
geoestacionario en órbita indefinidamente y reduciría la carga que los cohetes
actuales necesitan para ponerlos en órbita de 3 toneladas a solo 1,3 toneladas.
También permitiría a la Estación Espacial Internacional prolongar años su vida
útil sin que las naves que se acoplan a la estación tengan que impulsarla de
vez en cuando para corregir su órbita.
Entrando ya en terreno de la ciencia-ficción,
si consiguen explicar cómo funciona el motor EmDrive y logran replicarlo,
aumentar su potencia y mejorarlo, este propulsor podría ser el punto de
partida para los motores warp capaces de doblar el espacio-tiempo para
viajar más rápido que la luz. La NASA ya ha realizado las primeras pruebas con
lo que básicamente es un motor EMDrive contenido en un recipiente en forma de
píldora. Y los resultados captados mediante un interferómetro son consistentes.
Por supuesto, aún quedan años de desarrollo y, sobre todo, llegar a una
explicación válida para los motores EmDrive. Como apunta la propia NASA: "Después
de varios informes consistentes que han registrado impulso por parte del
EmDrive en Estados Unidos, Reino Unido y China (con niveles de impulso que
exceden en varios miles de veces a los de un cohete Photon, y ahora confirmados
bajo condiciones de vacío) es crucial responder a una pregunta: ¿De dónde
procede el impulso?". Mientras
los resultados publicados no violan ninguna ley física, podemos dudar de ellos
en función de la confianza que nos ofrece quien los publica. Pero cuando los
resultados publicados violan las leyes físicas, lo primero es dudar. ¿Estamos
ante la mayor revolución científica o ante un error?
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