¿Cuáles son algunas formas inusuales de propulsión espacial?

Las formas típicas de propulsión espacial en la actualidad son los propulsores de cohetes sólidos, los cohetes líquidos y los cohetes híbridos. Todos llevan su combustible a bordo y usan energía química para producir empuje. Desafortunadamente, pueden ser muy caros: puede llevar entre 25 y 200 kilogramos de cohete entregar una carga útil de 1 kg a la órbita terrestre baja. Levantar un kg a una órbita terrestre baja cuesta un mínimo de $ 4,000 dólares estadounidenses (USD), a partir de 2008. $ 10,000 USD puede ser más típico.

El enfoque del cohete químico para el lanzamiento y el viaje espacial es fundamentalmente limitado. Debido a que un cohete debe impulsar su propio combustible hacia arriba a través de la parte más densa de la atmósfera, no es muy rentable. Una invención más reciente es la nave espacial privada SpaceShipOne, que utilizó una nave de transporte (White Knight) para llevarla a 14 km (8.7 millas) de altitud antes del lanzamiento. A esta altura, mayor en altitud que el monte. Everest, SpaceShipOne ya está por encima del 90% de la atmósfera, y puede usar su pequeño motor híbrido para viajar el resto del camino hasta el borde del espacio (100 km de altitud). Es probable que las primeras naves turísticas baratas y reutilizables se basen en este modelo.

Más allá del paradigma del cohete químico, hay varias otras formas de propulsión espacial que se han analizado. Los propulsores de iones, en particular, ya han sido utilizados con éxito por varias naves espaciales, incluida la Deep Space 1, que visitó el cometa Borrelly y el asteroide Braille en 2001. Los propulsores de iones funcionan como un acelerador de partículas, arrojando iones por la parte trasera del motor usando un electromagnético campo. Para viajes más largos, como desde la Tierra hasta Marte, los propulsores iónicos ofrecen un mejor rendimiento que las formas convencionales de propulsión espacial, pero solo por un pequeño margen.

Las formas más avanzadas de propulsión espacial incluyen la propulsión de pulso nuclear y otros enfoques de propulsión nuclear. La densidad de potencia de una planta de energía nuclear o bomba nuclear es muchas veces mayor que la de cualquier fuente química, y los cohetes nucleares serían en consecuencia más efectivos. Propulsión de pulso nuclear que un diseño de referencia de la década de 1960, llamado Orion, que no debe confundirse con el Vehículo de Exploración de la Orion Crew de la década de 2000, que podría enviar una tripulación de 200 personas a Marte y regresar en solo cuatro semanas, en comparación con 12 meses para la misión de referencia actual de la NASA con propulsión química, o las lunas de Saturno en siete meses.

Otro diseño llamado Proyecto Daedalus habría requerido solo unos 50 años para llegar a Bernard's Star, a 6 años luz de distancia, pero requeriría algún progreso tecnológico en el área de la fusión por confinamiento inercial (ICF). La mayor parte de la investigación sobre la propulsión de pulso nuclear fue cancelada debido al Tratado de Prohibición de Pruebas Parciales en 1965, aunque la idea ha recibido una atención renovada últimamente.

Otra forma de propulsión espacial, las velas solares, se examinaron con cierto detalle en los años ochenta y noventa. Las velas solares usarían una vela reflectante para acelerar la carga útil utilizando la presión de radiación del sol. Al no tener masa de reacción, las velas solares podrían ser ideales para viajar rápidamente lejos del Sol. Aunque las velas solares pueden tardar semanas o meses en acelerar a una velocidad apreciable, este proceso podría saltarse usando la Tierra o láseres espaciales para dirigir la radiación hacia la vela. Desafortunadamente, la tecnología para plegar y desplegar una vela solar extremadamente delgada aún no está disponible, por lo que la construcción puede tener lugar en el espacio, lo que complica las cosas considerablemente.

Otra forma más futurista de propulsión espacial sería utilizar la antimateria como combustible para la propulsión, como algunas naves espaciales en la ciencia ficción. Hoy en día, la antimateria es la sustancia más cara de la Tierra, con un costo aproximado de $ 300 mil millones de dólares por miligramo. Hasta ahora solo se han producido varios nanogramos de antimateria, lo suficiente como para iluminar una bombilla durante varios minutos.

La distinción clave entre muchas de las tecnologías mencionadas y los cohetes químicos es que estas tecnologías pueden acelerar las naves espaciales a velocidades cercanas a la luz, mientras que los cohetes químicos no pueden. Por lo tanto, el futuro a largo plazo de los viajes espaciales radica en una de estas tecnologías.