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Una sonda interestelar es una sonda espacial que ha abandonado —o se espera que abandone— el Sistema Solar y ha entrado en el espacio interestelar , que normalmente se define como la región más allá de la heliopausa . También se refiere a sondas capaces de alcanzar otros sistemas estelares .
A partir de 2024,Hay cinco sondas interestelares, todas lanzadas por la agencia espacial estadounidense NASA : Voyager 1 , Voyager 2 , Pioneer 10 , Pioneer 11 y New Horizons . También a partir de 2025,Voyager 1 y Voyager 2 son las únicas sondas que han alcanzado el espacio interestelar. [ 1 ] Las otras tres siguen trayectorias interestelares. Se perdió el contacto con Pioneer 10 y 11 mucho antes de que llegaran al espacio interestelar.
El choque de terminación es el punto en la heliosfera donde el viento solar disminuye su velocidad hasta alcanzar una velocidad subsónica. En este contexto, "sónico" se refiere a la velocidad del sonido en un plasma como el que se encuentra en el espacio interestelar. Calcular la velocidad del sonido en el espacio interestelar es complejo debido a la gran variación en la densidad, que está acoplada a otros parámetros de la física del plasma. En magnitudes aproximadas y comparables, la velocidad del sonido en el espacio interestelar ronda los 225 000 millas/hora. En comparación, la velocidad del sonido (en el aire) a nivel del mar en la Tierra es de aproximadamente 767 millas/hora.
Aunque el choque de terminación ocurre a tan solo 80-100 UA ( unidades astronómicas ), se cree que la extensión máxima de la región donde el campo gravitatorio del Sol es dominante (la esfera de Hill ) está alrededor de 230 000 unidades astronómicas (3,6 años luz) . [ 2 ] Este punto está cerca del sistema estelar conocido más próximo, Alfa Centauri , ubicado a 4,36 años luz de distancia. Si bien las sondas estarán bajo la influencia del Sol durante mucho tiempo, sus velocidades superan con creces la velocidad de escape del Sol , por lo que se alejan para siempre.
El espacio interestelar se define como el espacio más allá de una región magnética que se extiende aproximadamente 122 UA desde el Sol, según lo detectado por la Voyager 1, y la región de influencia equivalente que rodea a otras estrellas. La Voyager 1 entró en el espacio interestelar en 2012. [ 3 ]
Actualmente, se están considerando tres proyectos: Shensuo de la CNSA , la Sonda Interestelar de la NASA y StarChip de las Iniciativas Breakthrough .
Descripción general
El científico planetario G. Laughlin señaló que, con la tecnología actual, una sonda enviada a Alfa Centauri tardaría 40 000 años en llegar, pero expresó su esperanza de que se desarrolle nueva tecnología para realizar el viaje en el transcurso de una vida humana. [ 4 ] En esa escala temporal, las estrellas se mueven notablemente. Por ejemplo, en 40 000 años Ross 248 estará más cerca de la Tierra que Alfa Centauri. [ 5 ]
Una tecnología que se ha propuesto para lograr velocidades más altas es una vela eléctrica . [ 6 ] Aprovechando el viento solar, podría ser posible alcanzar entre 20 y 30 UA por año sin siquiera usar propulsor. [ 6 ]
Lista de sondas interestelares
Naves espaciales funcionales
Voyager 1 (1977–)
Voyager 1 es una sonda espacial lanzada por la NASA el 5 de septiembre de 1977. A una distancia de aproximadamente 162,755 UA (2,435 × 10¹⁰ km) en 2025 . ,[ 7 ] [ 8 ] Es el objeto hecho por el hombre más alejado dela Tierra. [ 9 ]
Posteriormente se estimó que la Voyager 1 cruzó el choque de terminación el 16 de diciembre de 2004 a una distancia de 94 UA del Sol. [ 10 ] [ 11 ]
A finales de 2011, la Voyager 1 entró y descubrió una región de estancamiento donde las partículas cargadas provenientes del Sol se ralentizan y giran hacia el interior, y el campo magnético del Sistema Solar se duplica en intensidad, ya que el espacio interestelar parece ejercer presión. Las partículas energéticas originadas en el Sistema Solar disminuyeron casi a la mitad, mientras que la detección de electrones de alta energía provenientes del exterior aumentó cien veces. El borde interior de la región de estancamiento se encuentra aproximadamente a 113 unidades astronómicas (UA) del Sol. [ 12 ]
En 2013 se creía que la Voyager 1 había cruzado la heliopausa y entrado en el espacio interestelar el 25 de agosto de 2012 a una distancia de 121 UA del Sol, convirtiéndose así en el primer objeto fabricado por el hombre conocido en hacerlo. [ 13 ] [ 14 ]
A partir de 2025,La sonda se movía con una velocidad relativa al Sol de aproximadamente 16,95 km/s (3,58 UA/año). [ 15 ]
Si no choca con nada, la Voyager 1 podría llegar a la nube de Oort en unos 300 años. [ 16 ] [ 17 ]
Voyager 2 (1977–)
La Voyager 2 cruzó la heliopausa y entró en el espacio interestelar el 5 de noviembre de 2018. [ 18 ] Anteriormente había pasado la onda de choque de terminación hacia la heliofunda el 30 de agosto de 2007. A partir de 2025,Voyager 2 se encuentra a una distancia de 141,43 UA (2,116 × 10¹⁰ km ) de la Tierra. [ 19 ] La sonda se desplazaba a una velocidad de 3,25 UA/año (15,428 km/s) con respecto al Sol en su camino hacia el espacio interestelar en 2013. [ 20 ]
En noviembre de 2025, se desplazaba a una velocidad de 15,2 km/s (55.000 km/h) con respecto al Sol. . [ 21 ] Se espera que Voyager 2 proporcione las primeras mediciones directas de la densidad y la temperatura del plasma interestelar. [ 22 ]
Nuevos horizontes (2006–)
New Horizons fue lanzada directamente en una trayectoria de escape hiperbólica, recibiendo asistencia gravitatoria de Júpiter en ruta. Para el 7 de marzo de 2008, New Horizons se encontraba a 9,37 UA del Sol y viajaba hacia afuera a 3,9 UA por año. Sin embargo, su velocidad disminuirá a una velocidad de escape de solo 2,5 UA por año a medida que se aleje del Sol, por lo que nunca alcanzará a ninguna de las Voyager. A finales de 2025,Viajaba a 2,87 UA/año (13,68 km/s) con respecto al Sol. [ 23 ] El 14 de julio de 2015, completó un sobrevuelo de Plutón a una distancia de aproximadamente 33 UA del Sol. [ 24 ] [ 25 ] New Horizons encontró a continuación 486958 Arrokoth el 1 de enero de 2019, a aproximadamente 43,4 UA del Sol, el objeto más lejano jamás explorado por una nave espacial. [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]
La onda de choque de terminación de la heliosfera fue cruzada por la Voyager 1 a 94 unidades astronómicas (UA) y por la Voyager 2 a 84 UA según la misión IBEX. [ 29 ]
Si New Horizons puede alcanzar la distancia deA 100 UA , viajará a unos 13 km/s (29.000 mph) , unos 4 km/s (8.900 mph) más lento que la Voyager 1 a esa distancia. [ 30 ]
misiones inactivas
Pionero 10 (1972–2003)
La última recepción exitosa de telemetría de Pioneer 10 fue el 27 de abril de 2002, cuando se encontraba a una distancia de 80,22 UA, y la última señal de la nave espacial se recibió el 23 de enero de 2003, a una distancia de 82 UA del Sol viajando a aproximadamente 2,54 UA/año (12 km/s). [ 23 ]
Pionero 11 (1973–1995)
Las operaciones rutinarias de la misión Pioneer 11 se detuvieron el 30 de septiembre de 1995, cuando se encontraba a 6.500 millones de km (aproximadamente 43,4 UA) de la Tierra, viajando a unos 2,4 UA/año (11,4 km/s). [ 23 ]
restos de la sonda
La tercera etapa de New Horizons, un propulsor STAR-48 , tiene una trayectoria de escape similar a la de New Horizons para salir del Sistema Solar , pero pasará a millones de kilómetros de Plutón. [ 23 ] Cruzó la órbita de Plutón en octubre de 2015. [ 23 ]
Los cohetes propulsores de la tercera etapa de las sondas Pioneer 10 , Voyager 1 y Voyager 2 también se encuentran en trayectorias de escape fuera del Sistema Solar.
Misiones propuestas
En abril de 2016, Breakthrough Initiatives anunció Breakthrough Starshot , un programa para desarrollar una flota de prueba de concepto de pequeñas naves espaciales de vela de luz de tamaño centimétrico , llamadas StarChip , [ 31 ] capaces de realizar el viaje a Alpha Centauri , el sistema estelar más cercano , a velocidades del 20% [ 32 ] [ 33 ] y del 15% [ 34 ] de la velocidad de la luz , tardando entre 20 y 30 años en llegar al sistema estelar, respectivamente, y unos 4 años en notificar a la Tierra de una llegada exitosa.
- Shensuo (2019–)
Una misión espacial de la CNSA, propuesta inicialmente en 2019, se lanzaría en 2024 con el objetivo de investigar la heliosfera. Ambas sondas utilizarían la asistencia gravitatoria de Júpiter y sobrevolarían objetos del cinturón de Kuiper ; la segunda también tiene previsto sobrevolar Neptuno y Tritón. El otro objetivo es alcanzar las 100 UA del Sol para 2049, el centenario de la fundación de la República Popular China. [ 35 ]
- Sonda Interestelar (ISP) (2018–)
Un estudio financiado por la NASA, liderado por el Laboratorio de Física Aplicada , analiza las posibles opciones para una sonda interestelar. El concepto nominal contempla su lanzamiento en un cohete SLS en la década de 2030. Realizaría un sobrevuelo rápido de Júpiter, un sobrevuelo propulsado de Júpiter o una maniobra de perihelio y propulsión muy cercana, alcanzando una distancia de 1000 a 2000 UA (93 a 186 mil millones de millas; aproximadamente entre el 1,5 % y el 3 % de un año luz) en 50 años. También se están investigando las posibilidades para la ciencia planetaria, astrofísica y de exoplanetas durante el trayecto. [ 36 ]
- Sonda de heliopausa interestelar (IHP) (2006)
Un estudio de referencia tecnológica publicado en 2006 por la ESA propuso una sonda interestelar centrada en abandonar la heliosfera. El objetivo sería alcanzar las 200 UA en 25 años, con un lanzamiento tradicional pero con aceleración mediante una vela solar . La sonda, de aproximadamente 200-300 kg, transportaría un conjunto de instrumentos, entre ellos un analizador de plasma, un experimento de ondas de radio de plasma, un magnetómetro, un detector de átomos neutros y cargados, un analizador de polvo y un fotómetro UV. La energía eléctrica provendría de un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) . [ 37 ]
La NASA propuso enviar una carga útil científica de 35 kg a una distancia de al menos 200 UA. Alcanzaría una velocidad máxima de 7,8 UA por año mediante una combinación de un cohete de carga pesada, la asistencia gravitatoria de Júpiter y un motor iónico alimentado por generadores térmicos de radioisótopos estándar . La sonda sugirió un lanzamiento en 2014 (para aprovechar la asistencia gravitatoria de Júpiter ) para alcanzar las 200 UA alrededor de 2044. [ 38 ]
- Explorador interestelar realista y Explorador interestelar (2000–2002)
Los estudios sugieren varias tecnologías, incluyendo RTG basado en americio-241 , comunicación óptica (en contraposición a la radio) y electrónica semiautónoma de baja potencia. La trayectoria utiliza asistencia gravitatoria de Júpiter y maniobra Solar Oberth para alcanzar 20 UA/año, lo que permite 1000 UA en 50 años, y una extensión de la misión hasta 20 000 UA y 1000 años. La tecnología necesaria incluía propulsión avanzada y escudo solar para la combustión en el perihelio alrededor del Sol. Se examinaron la energía térmica solar (STP), la energía térmica de fisión nuclear (NTP) y el pulso de fisión nuclear, así como varios isótopos de RTG. Los estudios también incluyeron recomendaciones para una sonda solar (véase también la Sonda Solar Parker ), tecnología térmica nuclear, sonda de vela solar, sonda de 20 UA/año y una visión a largo plazo de una sonda de 200 UA/año a la estrella Epsilon Eridani . [ 39 ]
La sonda interestelar de "siguiente paso" en este estudio sugirió un reactor de fisión de 5 megavatios que utilizaría 16 toneladas métricas de propulsor de H₂. [ 39 ] Con un lanzamiento previsto para mediados del siglo XXI, aceleraría a 200 UA/año a lo largo de 4200 UA y alcanzaría la estrella Epsilon Eridani después de 3400 años de viaje en el año 5500 d. C. [ 39 ] Sin embargo, esta era una visión de segunda generación para una sonda y el estudio reconoció que incluso 20 UA/año podrían no ser posibles con la tecnología vigente en ese momento (2002). [ 39 ] A modo de comparación, la sonda más rápida en el momento del estudio era la Voyager 1, a unos 3,6 UA/año (17 km/s), en relación con el Sol. [ 23 ]
La sonda interestelar fue una nave espacial propuesta por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que utilizaba propulsión mediante vela solar . Su objetivo era alcanzar las 200 UA en 15 años a una velocidad de 14 UA/año (aproximadamente 70 km/s) y funcionar hasta más de 400 UA. [ 40 ] Una tecnología crucial para la misión es una gran vela solar de 1 g/ m² .
- Misión TAU (1987)
La misión TAU (Mil Unidades Astronómicas) fue una propuesta de nave espacial nuclear-eléctrica que utilizaba un reactor de fisión de 1 MW y un motor iónico con un tiempo de combustión de aproximadamente 10 años para alcanzar una velocidad de 106 km/s (aproximadamente 20 UA/año) y llegar a una distancia de 1000 UA en 50 años. [ 41 ] El objetivo principal de la misión era mejorar las mediciones de paralaje de las distancias a las estrellas dentro y fuera de nuestra galaxia, siendo los objetivos secundarios el estudio de la heliopausa , las mediciones de las condiciones en el medio interestelar y (a través de comunicaciones con la Tierra) las pruebas de la relatividad general . [ 42 ]
Conceptos de misión
- Proyecto Orión (1958–1965)
El Proyecto Orión fue una propuesta de nave espacial de propulsión por pulsos nucleares que habría utilizado bombas de fisión o fusión para generar la fuerza motriz. El diseño fue estudiado durante las décadas de 1950 y 1960 por la NASA y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, y una variante de la nave era capaz de realizar viajes interestelares .
- Sonda de Bracewell (1960)
Comunicación interestelar mediante una sonda, en contraposición al envío de una señal electromagnética.
- Cohete fotónico de Sanger (1950-1964)
Eugene Sanger propuso una nave espacial impulsada por antimateria en la década de 1950. [ 43 ] El empuje se pretendía que proviniera de los rayos gamma reflejados producidos por la aniquilación electrón- positrón . [ 43 ]
- Nave espacial Enzmann (1964/1973)
Propuesta en 1964 y analizada en un número de octubre de 1973 de Analog , la nave espacial Enzmann proponía utilizar una bola de deuterio congelado de 12 000 toneladas para impulsar la propulsión por pulsos termonucleares. [ 44 ] Aproximadamente el doble de larga que el Empire State Building y ensamblada en órbita, la nave espacial formaba parte de un proyecto más amplio precedido por grandes sondas interestelares y la observación telescópica de sistemas estelares objetivo. [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]
- Proyecto Dédalo (1973–1978)
El Proyecto Dédalo fue una propuesta de nave espacial de propulsión nuclear por pulsos que utilizaba la fusión por confinamiento inercial de pequeñas partículas dentro de una tobera de campo magnético para generar la fuerza motriz. El diseño fue estudiado durante la década de 1970 por la Sociedad Interplanetaria Británica y tenía como objetivo sobrevolar la Estrella de Barnard en menos de un siglo desde su lanzamiento. Los planes incluían la extracción de helio-3 de Júpiter y una masa previa al lanzamiento de más de 50 000 toneladas métricas desde la órbita.
- Proyecto Longshot (1987–1988)
El Proyecto Longshot fue una propuesta de nave de propulsión nuclear por pulsos que utilizaba la fusión por confinamiento inercial de pequeñas partículas dentro de una boquilla de campo magnético para generar la fuerza motriz, de manera similar al Proyecto Dédalo. El diseño fue estudiado durante la década de 1990 por la NASA y la Academia Naval de los Estados Unidos . La nave fue diseñada para alcanzar y estudiar Alfa Centauri .
- Starwisp (1985)
Starwisp es un diseño hipotético de sonda interestelar no tripulada propuesto por Robert L. Forward . [ 47 ] [ 48 ] Se impulsa mediante una vela de microondas, similar en concepto a una vela solar, pero alimentada por microondas de una fuente artificial.
- Medusa (años 90)
Medusa fue un novedoso diseño de nave espacial, propuesto por Johndale C. Solem, que utilizaba una gran vela ligera (spinnaker) impulsada por pulsos de presión provenientes de una serie de explosiones nucleares . El diseño, publicado por la Sociedad Interplanetaria Británica , fue estudiado durante la década de 1990 como medio de viaje interplanetario. [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]
El lanzador Starseed fue un concepto para lanzar sondas interestelares de microgramos a una velocidad de hasta 1/3 de la velocidad de la luz. [ 54 ]
- AIMStar (décadas de 1990-2000)
AIMStar fue una propuesta de nave de propulsión nuclear por pulsos catalizada por antimateria que utilizaría nubes de antiprotones para iniciar la fisión y fusión dentro de pastillas de combustible. [ 55 ] Una tobera magnética obtenía la fuerza motriz de las explosiones resultantes. El diseño fue estudiado durante la década de 1990 por la Universidad Estatal de Pensilvania . La nave fue diseñada para alcanzar una distancia de 10 000 UA del Sol en 50 años.
- Proyecto Ícaro (2009+)
El Proyecto Ícaro es un estudio teórico para una sonda interestelar y se lleva a cabo bajo la dirección de la Fundación Tau Zero (TZF) y la Sociedad Interplanetaria Británica (BIS), y fue motivado por el Proyecto Dédalo , un estudio similar realizado entre 1973 y 1978 por la BIS. [ 56 ] El proyecto está previsto que dure cinco años y comenzó el 30 de septiembre de 2009. [ 57 ]
- Proyecto Libélula (2014+)
La Iniciativa para Estudios Interestelares (i4is) inició en 2014 un proyecto sobre pequeñas naves espaciales interestelares, propulsadas por una vela láser, bajo el nombre de Proyecto Dragonfly . [ 58 ] [ 59 ] Cuatro equipos de estudiantes trabajaron en conceptos para dicha misión en 2014 y 2015 en el contexto de un concurso de diseño. [ 60 ]
- Programa Breakthrough Starshot (2016+)
En 2016, Breakthrough Initiatives anunció un programa para desarrollar una flota de sondas ligeras de vela solar para viajes interestelares, con el objetivo de llegar a Alfa Centauri . Este programa de investigación, con una financiación inicial de 100 millones de dólares estadounidenses, prevé acelerar las sondas hasta aproximadamente el 15 % o el 20 % de la velocidad de la luz, lo que resultaría en un tiempo de viaje de entre 20 y 30 años.
Geoffrey A. Landis propuso para los viajes interestelares un proyecto de tecnología futura de sonda interestelar que suministraría energía desde una fuente externa ( láser de estación base) y un propulsor iónico. [ 61 ] [ 62 ]
Sondas transneptunianas a distancias precursoras
A principios de la década de 2000 se descubrieron muchos cuerpos planetarios nuevos y relativamente grandes más allá de Plutón, con órbitas que se extienden cientos de UA más allá de la heliofunda (90–1000 UA). La sonda New Horizons de la NASA podría explorar esta área ahora que realizó su sobrevuelo de Plutón en 2015 (la órbita de Plutón varía entre aproximadamente 29 y 49 UA). Algunos de estos grandes objetos más allá de Plutón incluyen 136199 Eris , 136108 Haumea , 136472 Makemake y 90377 Sedna . Sedna se acerca a tan solo 76 UA, pero viaja hasta 961 UA en el afelio, y el planeta menor (87269) 2000 OO 67 se extiende más allá de 1060 UA en el afelio. Cuerpos como estos afectan la comprensión del Sistema Solar y atraviesan un área que antes solo pertenecía al dominio de las misiones interestelares o las sondas precursoras. Tras los descubrimientos, el área también está dentro del dominio de las sondas interplanetarias; algunos de los cuerpos descubiertos podrían convertirse en objetivos para misiones de exploración, [ 63 ] un ejemplo de lo cual es el trabajo preliminar en una sonda a Haumea y sus lunas (a 35–51 UA). [ 64 ] La masa de la sonda, la fuente de energía y los sistemas de propulsión son áreas tecnológicas clave para este tipo de misión. [ 63 ] Además, una sonda más allá de 550 UA podría usar el propio Sol como lente gravitacional para observar objetivos fuera del Sistema Solar, como sistemas planetarios alrededor de otras estrellas cercanas, [ 65 ] aunque se han señalado muchos desafíos para esta misión. [ 66 ]
mensajes interestelares
Las placas Pioneer son un par de placas de aluminio anodizado en oro colocadas a bordo de las naves espaciales Pioneer 10 de 1972 y Pioneer 11 de 1973 , que incluyen un mensaje pictórico en caso de que sean redescubiertas.
El Disco de Oro Voyager , incluido a bordo de las naves espaciales Voyager 1 y Voyager 2 , contiene grabaciones de audio e imágenes codificadas.
Véase también
- El Explorador de Límites Interestelares (IBEX) fue un observatorio espacial que midió átomos neutros energéticos en el límite interestelar.
- Lista de objetos artificiales que abandonan el Sistema Solar
- Lista de estrellas y enanas marrones más cercanas
- Nube interestelar local y burbuja local
- vuelos espaciales interplanetarios
- Viajes interestelares
- Viajes intergalácticos
Referencias
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- ↑ Paul Gilster: La misión FOCAL: Hacia la lente gravitacional del Sol , 18 de agosto de 2006; y Starshot y la lente gravitacional , 25 de abril de 2016. Centauri Dreams: Noticias de la Fundación Tau Zero (fecha de acceso: 28 de abril de 2016).
- ↑ Una misión espacial al foco gravitacional del Sol , MIT Technology Review, abril de 2016 (fecha de acceso: 28 de abril de 2016)
Lecturas adicionales
- Misión de sonda interestelar de la NASA (1999) (.pdf)
- Misión de sonda interestelar a los límites de la heliosfera y el espacio interestelar cercano (.pdf)
- Leonard David – En busca del vuelo interestelar (2003) – MSNBC (Página web de MSNBC)
- Ralph L. McNutt y otros – Un explorador interestelar realista (2000) – Universidad Johns Hopkins (.pdf)
- Ralph L. McNutt, et al. – Explorador interestelar (2002) – Universidad Johns Hopkins. Archivado el 25/02/2021 en Wayback Machine (.pdf)
- McNutt y otros – Propulsión eléctrica con radioisótopos (2006) – Centro de Investigación Glenn de la NASA (incluye la misión del orbitador Centaur )
- Scott W. Benson – Estudio sobre energía solar para los planetas exteriores (2007) – Centro de Investigación Glenn de la NASA (con el cohete propulsor SEP )
Enlaces externos
- Naves espaciales escapando del Sistema Solar
- Lista de naves espaciales y sondas interestelares
- NASA – Sonda Interestelar (Estudio de la época de 2002)
- Sitio web de la misión Voyager (NASA)
- Viajes interestelares
- sondas espaciales
- Naves espaciales escapando del Sistema Solar
- Sondas interestelares