Starwisp

Starwisp es un diseño hipotético de sonda interestelar no tripulada propuesto por el fallecido Robert L. Forward . Se propulsa mediante una vela de microondas , similar en concepto a una vela solar , pero alimentada por microondas de una fuente artificial. Atravesaría el sistema objetivo sin disminuir su velocidad.

«Starwisp» es un concepto para una sonda interestelar de masa ultrabaja impulsada por un haz de microondas. Fue propuesta por el científico y autor Robert L. Forward en 1985, ^{[ 1 ]} y Geoffrey A. Landis publicó trabajos posteriores en 2000. ^{[ 2 ]} El dispositivo propuesto utiliza propulsión mediante haz en forma de una antena de microondas de alta potencia que impulsa una vela. La sonda en sí consistiría en una malla de hilos de carbono extremadamente finos de unos 100  m de diámetro, con los hilos espaciados a la misma distancia que la longitud de onda  de 3 mm de las microondas que se utilizarán para impulsarla.

Forward propuso que los cables incorporaran circuitos informáticos a nanoescala , sensores, sistemas de captación de energía por microondas y transmisores de radio por microondas fabricados sobre sus superficies, lo que dotaría a la sonda de capacidad de captación y transmisión de datos. Al estar distribuidos a lo largo de toda la vela, no se requiere ningún tipo de aparejo, como ocurriría si la electrónica de la misión se colocara en una sonda independiente arrastrada por la vela.

El concepto original de Starwisp asumía que las microondas se reflejarían de manera eficiente, con la superficie de la malla metálica actuando como un superconductor y un espejo casi perfectamente eficiente. Esta suposición no es válida. Landis demostró que una rejilla absorbe una fracción significativa de la potencia incidente, por lo que no puede mantenerse lo suficientemente fría como para ser superconductora . El diseño tiene limitaciones térmicas, de ahí el uso de carbono como material en el concepto de Landis.

La baja masa fue la característica clave de la sonda Starwisp. Según los cálculos de Landis, la malla tiene una densidad de tan solo 100  kg/km² ^, lo que da una masa total de 1  kg, más una carga útil de 80  gramos.

Aunque el límite de difracción restringe considerablemente el alcance de la antena transmisora, la sonda está diseñada para alcanzar una aceleración de 24  m/s² ^, de modo que pueda llegar a una fracción significativa de la velocidad de la luz en una distancia muy corta, antes de quedar fuera de alcance. La antena utiliza una lente de microondas de 560  km de diámetro, transmitiría 56  GW de potencia y aceleraría la sonda hasta el 10 % de la velocidad de la luz.

La sonda navegaría sin energía durante décadas hasta aproximarse a la estrella objetivo . En ese momento, la antena que la lanzó volvería a dirigir su haz hacia Starwisp. Esto ocurriría cuando Starwisp estuviera aproximadamente al 80% de su destino, de modo que el haz y Starwisp llegarían simultáneamente. A una distancia tan extrema, la antena no podría proporcionar propulsión, pero Starwisp podría usar su vela de alambre para recolectar y convertir parte de la energía de microondas en electricidad, con la que operar sus sensores y transmitir los datos recopilados a la Tierra. Starwisp no reduciría la velocidad al llegar a la estrella objetivo, sino que realizaría un sobrevuelo a alta velocidad.

Dado que la antena solo se necesita durante unos días en el lanzamiento de Starwisp y otros pocos días varias décadas después para alimentarla mientras pasa por su objetivo, las sondas Starwisp podrían producirse en masa y lanzarse mediante el máser cada pocos días. De esta manera, se podría recopilar un flujo continuo de datos sobre sistemas solares distantes, aunque cada sonda Starwisp solo pase unos días atravesándolos. Como alternativa, el transmisor de lanzamiento podría utilizarse durante ese tiempo para transmitir energía a la Tierra con fines comerciales, como en el caso de un satélite de energía solar .

Construir una sonda tan delicada supondría un reto considerable. Un método propuesto consistiría en "pintar" la sonda y sus circuitos sobre una enorme lámina de plástico que se degrada al exponerse a la luz ultravioleta , y luego esperar a que la lámina se evapore bajo la acción de la radiación UV solar una vez desplegada en el espacio.

Otro método propuesto señalaba que los cables de la sonda Starwisp tenían la misma escala física que los cables y elementos de circuitos de los microchips informáticos modernos y podían fabricarse con las mismas tecnologías de fotolitografía que las de los chips. La sonda tendría que construirse en secciones del tamaño de las obleas de silicio utilizadas actualmente para la fabricación de chips y luego conectarse entre sí.

Un problema importante al que se enfrentaría este diseño sería la radiación encontrada durante el trayecto. Viajando al 20% de la velocidad de la luz , el hidrógeno interestelar ordinario se convertiría en un peligro de radiación significativo, y el Starwisp carecería de blindaje y probablemente de capacidad de autorreparación activa. Otro problema sería mantener la aceleración del Starwisp lo suficientemente uniforme en toda su superficie de vela para que sus delicados cables no se rompieran ni se deformaran. Distorsionar la forma del Starwisp, incluso ligeramente, podría resultar en una catástrofe descontrolada, ya que una parte del Starwisp reflejaría las microondas en una dirección diferente a la otra y se deformaría aún más. Un control tan delicado y preciso podría resultar imposible de lograr.

La posibilidad de utilizar una vela de plasma polvoriento, en la que una sustancia polvorienta mantenida en estado de plasma en el espacio sea responsable de la reflexión de la radiación electromagnética, podría evitar los problemas asociados con el daño por radiación al medio responsable de la transferencia de la presión de radiación (la vela de plasma polvoriento podría ser menos susceptible a daños que una película delgada o similar). Las velas de plasma polvoriento también pueden adaptar su estructura tridimensional en tiempo real para asegurar la reflexión perpendicular a cualquier haz de luz o microondas incidente.

• En un relato de ciencia ficción , Forward sugirió que el haz de un satélite de energía solar podría usarse para impulsar una sonda Starwisp mientras se probaba el satélite de energía solar después de su construcción. ^{[ 3 ]}

• Breakthrough Starshot , una propuesta financiada para naves espaciales tipo Starwisp propulsadas por láser.

• Velas ligeras
• Pequeña sonda interestelar propulsada por láser
• Zarpando hacia las estrellas
• Propulsión por energía dirigida a las estrellas. Archivado el 6 de noviembre de 2017 en Wayback Machine.