El proyecto de Hawking para enviar una misión a las estrellas

El inversionista en Internet y filántropo de las ciencias Yuri Milner, y el físico Stephen Hawking anuncian el proyecto Breakthrough Starshot para desarrollar una misión a las estrellas a 100 millones de millas por hora dentro de una generación.

El inversionista en Internet y filántropo de las ciencias Yuri Milner estuvo hoy presente en el One World Observatory, acompañado del renombrado cosmólogo Stephen Hawking, para anunciar una revolucionaria iniciativa denominada Breakthrough Starshot, dedicada a la exploración del espacio y la búsqueda de vida en el universo.

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Breakthrough Starshot es un programa de investigación e ingeniería con valor de $100 millones que busca demostrar la validación de concepto de las nanonaves de propulsión a luz. Estos dispositivos podrían volar al20% de la velocidad de la luz y tomar imágenes de posibles planetas y otros datos científicos en nuestro sistema estelar más cercano, Alfa Centauri, tan solo 20 años después de su lanzamiento.

La dirección del programa estará a cargo de Pete Worden, es director del Centro de Investigación Ames de la NASA, y contará con la asesoría de un comité de científicos e ingenieros de reconocida trayectoria internacional. La Junta Directiva estará conformada por Stephen Hawking, Yuri Milner y Mark Zuckerberg.

Ann Druyan, Freeman Dyson, Mae Jemison, Avi Loeb y Pete Worden también participaron en el anuncio.

Hoy, cuando se cumplen 55 años del primer viaje al espacio protagonizado por Yuri Gagarin, y casi medio siglo después del primer 'alunizaje', Breakthrough Starshot lanza los preparativos para el siguiente gran paso: llegar a las estrellas.

Breakthrough Starshot

El sistema estelar Alfa Centauri está a 25 billones de millas (4,37 años luz) de la Tierra. La nave espacial más rápida al día de hoy necesitaría unos 30.000 años para llegar. Breakthrough Starshot busca determinar si unananonave de pocos gramos, con velas impulsadas por un haz de luz, puede volar a una velocidad más de mil veces mayor. Lleva el enfoque de Silicon Valley a los viajes espaciales y capitaliza los avances exponenciales en ciertas áreas de la tecnología desde el inicio del siglo XXI.

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1. Nanonaves

Las nanonaves son naves espaciales robóticas de pocos gramos, conformadas por dos partes principales:

StarChip o NaveChip: La ley de Moore ha permitido una drástica reducción en el tamaño de los componentes microelectrónicos. Así, surge la posibilidad de un chip de pocos gramos, cargado con cámaras, propulsores de fotones, suministro de energía, equipo de navegación y comunicación, y capaz de operar como una sonda espacial plenamente funcional. Vela de luz: Los avances en nanotecnología están produciendo metamateriales cada vez más delgados y ligeros, prometiendo así la posibilidad de fabricar velas de pocos metros con un grosor inferior aunos cuantos átomos y una masa de pocos gramos. 2. Proyector de luz

La creciente potencia y el menor costo de los láseres, congruente con la ley de Moore, ha producido importantes avances en la tecnología de proyección de luz. Mientras tanto, las disposiciones desfasadas de láseres (el 'proyector de luz') podrían escalarse hasta el nivel de los 100 gigavatios. Breakthrough Starshot busca llevar las economías de escala a la escala astronómica. El StarChip puedeproducirse en masa al costo de un iPhone y puede enviarse en numerosas misiones a fin de garantizar redundancia y cobertura. El proyector de luz es modular y escalable. Se espera que una vez ensamblado y con la madurez tecnológica concretada, el costo de cada lanzamiento descienda hasta unos cuantos cientos de miles de dólares.

El camino a las estrellas

Se espera que la etapa de investigación e ingeniería dure una serie de años. Después, el desarrollo de la ulterior misión a Alfa Centauri requerirá de un presupuesto comparable con los experimentos científicos actuales de mayor envergadura, e implicará:

Construir un proyector de luz de pocos kilómetros en tierra y a una gran altitud en condiciones secas Generar y almacenar unas cuantas horas gigavatios de energía por lanzamiento Lanzar una 'nave nodriza' con miles de nanonaves a una órbita de gran altitud Aprovechar la tecnología de óptica adaptativa en tiempo real a fin de compensar los efectos atmosféricos Concentrar el haz de luz sobre la vela de luz para acelerar las nanonaves de manera individual hasta la velocidad objetivo en minutos Explicar las colisiones de polvo interestelar camino al objetivo Captar imágenes de un planeta y otros datos científicos, y transmitirlos a la Tierra con un sistema compacto de comunicaciones de láser a bordo Usar el mismo proyector de luz que lanzó las nanonaves para recibir sus datos hasta cuatro años después Estos y otros requisitos sistémicos representan importantes desafíos de ingeniería, y pueden revisarse con más detalle en línea en www.breakthroughinitiatives.org. Sin embargo, los elementos clave del diseño sistémico propuesto se basan en tecnología que ya está disponible o tiene probabilidades de concretarse en un futuro próximo bajo supuestos razonables.

El sistema propuesto de propulsión por luz está en una escala que supera significativamente cualquier análogo operativo actual. La naturaleza misma del proyecto exige cooperación y apoyo mundial.

Será necesario contar con la autorización para lanzamientos por parte de todas las organizaciones gubernamentales e internacionales pertinentes.

Otras oportunidades

Surgirán nuevas oportunidades a medida que madure la tecnología necesaria para los viajes interestelares, por ejemplo:

La oportunidad de contribuir a la exploración del sistema solar. La oportunidad de usar el proyector de luz como telescopio de escala kilométrica para observaciones astronómicas. La oportunidad de detectar asteroides que se cruzarían con la Tierra a mayor distancia. Posibles planetas en el sistema Alfa Centauri

Los astrónomos consideran que es razonable suponer la probabilidad de que exista un planeta similar a la Tierra en las 'zonas habitables' del sistema de tres estrellas de Alfa Centauri. Se están desarrollando y mejorando varios instrumentos científicos, tanto en tierra como en el espacio, que pronto identificarán y caracterizarán a planetas alrededor de las estrellas cercanas.

La iniciativa Breakthrough Starshot:

Se basa de manera íntegra en investigaciones que son del dominio público. está comprometida con la publicación de resultados nuevos. está dedicada a una total transparencia y es de acceso abierto. está abierta a especialistas en todos los campos pertinentes, y al público en general, que deseenaportar ideas mediante su foro en línea. La lista de referencias y publicaciones científicas, así como el foro en línea, se encuentran enwww.breakthroughinitiatives.org

Apoyos para la investigación

La iniciativa Breakthrough Starshot creará un programa de subvenciones a la investigación y recaudará otros fondos para apoyar la investigación y el desarrollo de carácter científico y de ingeniería pertinentes.

"La historia humana se hace con grandes saltos", dijo Yuri Milner, fundador de las iniciativas Breakthrough. "Hoy se cumplen 55 años desde que Yuri Gagarin se convirtió en el primer ser humano en viajar al espacio. Ahora nos preparamos para el siguiente gran salto: llegar a las estrellas".

"La Tierra es maravillosa, pero podría no durar para siempre", comentó Stephen Hawking, "Tarde o temprano habremos de recurrir a las estrellas. Breakthrough Starshot es un primer paso muy emocionante en esa aventura".

"Nos hemos inspirado en misiones grandiosas como Vostok, Voyager o Apolo, entre otras", dijo Pete Worden, "es momento de dar paso a una era de vuelos interestelares, pero para lograrlo es necesario que mantengamos los pies en la tierra". 

Junta Directiva de Breakthrough Starshot

- Stephen Hawking, profesor de la Cátedra Dennis Stanton Avery y Sally Tsui Wong-Avery, y director de investigación en la Universidad de Cambridge

- Yuri Milner, fundador de DST Global

- Mark Zuckerberg, fundador y CEO de Facebook

Responsables y comité asesor de Breakthrough Starshot

Pete Worden, director ejecutivo de Breakthrough Starshot; ex director del Centro de Investigación Amesde la NASA Antes de formar parte de la Fundación para los Premios Breakthrough, el Dr. Worden fue director del Centro de Investigación Ames de la NASA. Fue profesor investigador de astronomía en la Universidad de Arizona. Es un reconocido experto en temas científicos y espaciales, y ha sido líder en el fomento de alianzas entre gobiernos y el sector privado en todo el mundo. El Dr. Worden ha sido autor o coautor de más de 150 documentos científicos sobre astrofísica y ciencias espaciales. Ha sido uno de los investigadores científicos de tres misiones espaciales de la NASA con fines científicas; la más reciente fue la misión denominada Interface Region Imaging Spectrograph, un satélite lanzado en 2013 para estudiar el Sol. Recibió la Medalla a la Excelencia en Liderazgo de la NASA por la misión Clementine a la Luna en 1994. El Dr. Worden fue reconocido como 'Director de Laboratorio del Año' por el Consorcio Federal de Laboratorios en 2009 y le fue otorgado el Premio Arthur C. Clarke a la Innovación en 2010.

Avi Loeb, presidente del Comité Asesor de Breakthrough Starshot; Universidad de Harvard Avi Loeb es físico teórico y ha escrito más de 500 documentos científicos y tres libros sobre astrofísica y cosmología, principalmente sobre las primeras estrellas y los agujeros negros. La revista TIME lo incluyó entre las 25 personas más influyentes en cuestiones espaciales. Loeb es profesor de ciencias en la Cátedra Frank B. Baird Jr. de la Universidad de Harvard, donde además preside el Departamento de Astronomía de Harvard, dirige el Instituto de Teoría y Cómputo y la Iniciativa Agujero Negro. Es miembro electo de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias, la Sociedad Estadounidense de Física y la Academia Internacional de Astronáutica, además de miembro del Consejo de Física y Astronomía de las Academias Nacionales.

Jim Benford, Microwave Sciences Jim Benford es presidente de Microwave Sciences. Desarrolla sistemas de microondas de alta potencia a partir de diseños conceptuales hasta la producción del hardware. Sus intereses incluyen la física de fuentes de microondas, los haces electromagnéticos para propulsión espacial, los haces de partículas intensas con fines experimentales y la física del plasma.

Bruce Draine, Universidad de Princeton Las investigaciones del Dr. Draine incluyen el estudio del medio interestelar, en particular el polvo interestelar, las regiones de fotodisociación, las ondas de choque y la óptica física de las nanoestructuras. En 2004 ganó el Premio Dannie Heinemann de Astrofísica. Es miembro de la Academia Nacional de las Ciencias.

Ann Druyan, Cosmos Studios Ann Druyan es una guionista y productora estadounidense que se especializa en la comunicación de temas científicos. Fue directora creativa del proyecto Mensaje Interestelar de las sondas Voyager de la NASA y coautora de las series documentales Cosmos producidas como PBS en 1980 con la conducción de Carl Sagan(1934–1996), con quien se casó en 1981. Fue productora ejecutiva y guionista de la posterior serie Cosmos: una odisea del espacio-tiempo, que le mereció los premios Emmy y Peabody.

Freeman Dyson, Instituto de Estudios Avanzados de Princeton Freeman Dyson es un matemático y físico teórico estadounidense, famoso por sus investigaciones en electrodinámica cuántica, física de estados sólidos, astronomía e ingeniería nuclear. Es profesor emérito del Instituto de Estudios Avanzados, catedrático invitado de Ralston College y miembro del Consejo de Patrocinadores de la revista Bulletin of the Atomic Scientists.

Robert Fugate, Arctelum, LLC, New Mexico Tech El Dr. Fugate dirige un programa de investigación sobre física de propagación atmosférica, compensación atmosférica con el uso de óptica adaptativa de estrellas guía láser. El programa de investigación del Dr. Fugate también incluye el desarrollo de sensores, instrumentación y control de montaje de telescopios de gran apertura en tierra.

Lou Friedman, Planetary Society, JPL Lou Friedman es estadounidense, ingeniero en astronáutica, vocero de proyectos espaciales y destacado escritor. Fue cofundador de The Planetary Society con Carl Sagan y Bruce C. Murray, y actualmente funge como director ejecutivo emérito de esta agrupación. Estuvo al frente de proyectos avanzados en JPL, entre ellos el desarrollo de velas solares, misiones a Venus, Júpiter, Saturno, cometas y asteroides, y dirigió el Programa Marte después de la Misión Viking. Colabora como consultor con la Misión de Redirección de Asteroides de la NASA. Fue codirector de estudios para esa misión y también del proyecto Exploración del Medio Interestelar del Instituto Keck de Estudios Espaciales.

Giancarlo Genta, Universidad Politécnica de Turín Los intereses profesionales de Giancarlo Genta son la vibración, el diseño de vehículos, soportes magnéticos y rotodinámica. Es autor o coautor de 21 libros y más de 50 artículos publicados en revistas especializadas. Gran parte de sus publicaciones corresponden al campo de investigación SETI (búsqueda de inteligencia extraterrestre).

Olivier Guyon, Universidad de Arizona El Dr. Guyon diseña instrumentos astronómicos espaciales y en tierra que contribuyen a la búsqueda de exoplanetas, es decir, aquellos que están fuera del sistema solar. Es experto en técnicas de imagenología de alto contraste (coronografía, óptica adaptativa extrema) para obtener imágenes directas y estudiar los exoplanetas.

Mae Jemison, 100 Year Starship La Dra. Mae C. Jemison dirige 100 Year Starship, iniciativa internacional multidisciplinaria dedicada a concretar todas las capacidades necesarias para los viajes interestelares de humanos más allá de nuestro sistema solar y hasta otra estrella en los próximos 100 años. Jemison fue astronauta de la NASA durante seis años y fue la primera mujer negra en viajar al espacio. Está comprometida con la labor de aplicar los avances en la exploración espacial a la tarea de mejorar la vida en la Tierra, y para ello combina su trayectoria como física, ingeniera, inventora, profesora de estudios ambientales, defensora de la difusión de la ciencia, cooperante para el desarrollo en África y fundadora de dos empresas de tecnología.

Pete Klupar, director de ingeniería de Breakthrough Starshot; ex director de ingeniería del Centro de Investigación Ames de la NASA Pete Klupar se interesa en esfuerzos de alta tecnología y bajo costo con especial énfasis en los sistemas espaciales. Ha desarrollado y lanzado más de 50 misiones con naves espaciales. Ha dedicado tiempo profesional a la industria al ayudar a hacer crecer una iniciativa empresarial de naves espaciales que pasó de 4 a más de 500 empleados. Asimismo, ha trabajado en grandes organizaciones como Boeing y Space Systems Loral. Ha formado parte de programas gubernamentales espaciales y de aviación, en fechas recientes en elAmes de la NASA como director de ingeniería. Ha desempeñado un papel fundamental en la reducción de los costos de las misiones de alta tecnología gracias al desarrollo de varias iniciativas denominadas Faster Better Cheaper (más rápidas, mejores, menos costosas) y Operationally Responsive Space Efforts (esfuerzos espaciales con capacidad de respuesta operativa).

Geoff Landis, Centro de Investigación SA Glenn Geoff Landis es un científico estadounidense que se dedica a la exploración planetaria, la propulsión interestelar y la tecnología avanzada para misiones espaciales. Landis posee nueve patentes, principalmente en el campo de las mejoras a celdas solares y dispositivos fotovoltaicos, y ha dado charlas y presentaciones sobre las posibilidades de los viajes interestelares y la construcción de bases en la Luna, Marte y Venus. Es miembro del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA.

Kelvin Long, revista especializada de la Sociedad Británica Interplanetaria Kelvin Long es físico, escritor y director ejecutivo del proyecto Initiative for Interstellar Studies. Ha trabajado en el sector de la aeronáutica durante aproximadamente 15 años y se especializa en el tema de los vuelos interestelares, con énfasis en los conceptos de la propulsión avanzada.

Philip Lubin, Universidad de California, Santa Bárbara Philip Lubin es profesor de física en la Universidad de California en Santa Bárbara y sus intereses de investigación se centran en la cosmología experimental, la radiación de fondo cósmico (espectro, anisotropía y polarización), los estudios satelitales, mediante globos estratosféricos y desde la tierra para analizar los principios del universo, los límites fundamentales de la detección, los sistemas de energía dirigida y la astrofísica infrarroja e infrarroja remota.

Zac Manchester, Universidad de Harvard Zac Manchester es investigador e ingeniero aeroespacial con amplio interés en la dinámica y el control, así como un apasionado de la posibilidad de hacer los vuelos espaciales más accesibles. Está particularmente interesado en aprovechar los avances en la electrónica y la computación integradas para construir naves espaciales más pequeñas, inteligentes y ágiles. Fundó el proyecto KickSat en 2011 y también ha trabajado en vehículos aéreos sin tripulación y diversas misiones espaciales pequeñas.

Greg Matloff, New York City College of Technology Greg Matloff es profesor emérito del NYC College of Technology. Es experto en propulsión en el espacio profundo. Matloff es miembro de la Sociedad Británica Interplanetaria, Asociado Hayden del Museo de Historia Natural de los Estados Unidos y miembro correspondiente de la Academia Internacional de Astronáutica. Su pionera investigación en tecnología de vela solar ha sido empleada por la NASA en planes para sondas extra solares, y en consideración de tecnologías para desviar asteroides que amenazan a la Tierra. Fue profesor invitado de la Universidad de Siena en Italia.

Claire Max, Universidad de California, Santa Cruz Profesora de astronomía y astrofísica en la Universidad de California en Santa Cruz y directora de los Observatorios de la Universidad de California. Max es conocida por sus aportaciones a la óptica adaptativa de estrellas guía láser como técnica para reducir las distorsiones ópticas de las imágenes captadas en atmósferas turbulentas. Este trabajo inició en el grupo JASON, al cual fue la primera mujer en unirse en 1983. Con sus colegas de JASON desarrolló la idea de usar una estrella guía láser artificial en sintonía con la luz amarilla emitida por átomos de sodio a fin de corregir imágenes astronómicas. Además de seguir desarrollando esta tecnología en el Centro de Óptica Adaptativa, ahora aplica la óptica adaptativa en los telescopios ópticos más grandes del mundo para estudiar el destino de los agujeros negros supermasivos en los núcleos de galaxias ricas en gases en colisión. Pertenece a la Academia Nacional de las Ciencias y la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias, y obtuvo el Premio Weber en Instrumentación de la Sociedad Astronómica Estadounidense, la Medalla James Madison de la Universidad de Princeton y el Premio E. O. Lawrence del Departamento de Energía.

Kaya Nobuyuki, Universidad de Kobe Kaya Nobuyuki es vicedecano de la facultad de posgrado en ingeniería en la Universidad de Kobe en Japón. Nobuyuki ha realizado numerosas demostraciones en tierra y en el espacio. Junto con un equipo internacional de Japón y la Agencia Espacial Europea consiguió poner a prueba el control de haces de microondas para un SPS usando un cohete sonda ISAS y tres pequeños subsatélites que desplegaban una gran red: se conoció como el experimento "Furoshiki". También desempeñó un papel central en la demostración de la transmisión clave inalámbrica potenciada por el sol como parte de la Planta Energética Orbital.

Kevin Parkin, Parkin Research El Dr. Kevin Parkin es un científico de origen británico famoso por la invención del cohete térmico de microondas. En 2005 recibió la Medalla Korolev de manos de la Federación Rusa de Astronáutica y Cosmonáutica. En 2007 fundó el Centro de Diseño de Misiones en el Centro Ames de la NASA y desarrolló la arquitectura de su software después de crear el software ICEMaker, empleado para el diseño de naves espaciales por parte del Team-X en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y otras organizaciones. Fue investigador principal e ingeniero en jefe de un proyecto que construyó y lanzó el primer cohete térmico potenciado por ondas milimétricas que duró de 2012 a 2014.

Mason Peck, Universidad Cornell El trabajo de investigación académica de Peck se concentra en el desarrollo tecnológico para misiones espaciales de bajo costo, en particular en cuestiones de propulsión, navegación y control. Fue director de tecnología de la NASA. Ha colaborado estrechamente con la industria aeroespacial estadounidense durante más de 20 años y ha ocupado cargos de ingeniería en Boeing y Honeywell, y ha sido consultor en tecnología espacial. Peck ha publicado artículos sobre naves espaciales de microescala, propulsión de siguiente generación, robótica espacial de baja potencia y dinámica de vuelos espaciales. Es coautor de tres obras sobre exploración planetaria y mecanismos de naves espaciales.

Saul Perlmutter, Premio Nobel, Premio Breakthrough, adscrito a la Universidad de California enBerkeley y Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Saul Perlmutter es un astrofísico estadounidense que colabora con el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y es profesor de física de la Universidad de California en Berkeley. Es miembro de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias, de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia y de la Academia Nacional de las Ciencias. Perlmutter compartió el Premio Shaw de Astronomía 2006, el Nobel de Física en 2011 y el Premio Breakthrough de Física Fundamental 2015 con Brian P. Schmidt y Adam Riess por aportar pruebas de la aceleración de la expansión del universo.

Martin Rees, Real Astrónomo Lord Martin Rees es un cosmólogo y astrofísico británico. Ha sido Real Astrónomo desde 1995 y fue rector delTrinity College en Cambridge de 2004 a 2012, y presidente de la Real Sociedad entre 2005 y 2010. Además de trabajar en sus intereses científicos, Rees ha escrito y hablado en numerosas ocasiones sobre los problemas y desafíos del siglo XXI, y de las confluencias entre ciencia, ética y política. Es miembro del Consejo del Instituto para Estudios Avanzados de Princeton, el IPPR, la Facultad Martin de Oxford y el Fideicomiso Gates Cambridge. Es cofundador del Centro para el Estudio del Riesgo Existencial y miembro del Consejo Asesor Científico para el Instituto del Futuro de la Vida. Lord Rees ha trabajado en el tema de los estallidos de rayos gamma y la forma en que terminaron las "oscuras eras cósmicas" cuando se formaron las primeras estrellas. Lord Rees es autor de libros sobre astronomía y ciencia dirigidos al público en general, y ofrece numerosas charlas públicas y transmitidas por diversos medios.

Roald Sagdeev, Universidad de Maryland Roald Sagdeev es Catedrático Emérito de la Universidad de Maryland. Obtuvo el doctorado en 1966 en la Universidad Estatal de Moscú. Fue director del Instituto de Investigación Espacial, el centro del programa ruso de exploración espacial con sede en Moscú, durante 15 años, y actualmente ostenta el título de Director Emérito en dicha institución. Antes de trabajar en el programa soviético de exploración espacial desarrolló una notable trayectoria en las ciencias nucleares y su trabajo sobre el comportamiento del plasma caliente y la fusión termonuclear controlada ha merecido el reconocimiento internacional. Forma parte de la Academia Nacional de Ciencias, la Real Academia Sueca, la Sociedad Max Planck y la Academia Internacional de Aeronáutica.

Ed Turner, Universidad de Princeton, NAOJ Ed Turner es profesor de astrofísica en la Universidad de Princeton. Turner ha trabajado profusamente en astrofísica tanto teórica como observacional, y ha publicado más de 200 investigaciones sobre temas como las galaxias binarias, grupos de galaxias, estructuras de gran escala, materia oscura, poblaciones de cuásares, lenticulación gravitacional, el fondo cósmico de rayos X, la constante cosmológica, los exoplanetas y la astrobiología; casi siempre, en todos estos temas ha enfatizado los análisis estadísticos. Sus más recientes actividades de docencia en Princeton incluyen cursos de cosmología, astrobiología y cobertura de temas científicos en los medios, y ha sido miembro del Comité de Estudios Científicos de esta universidad desde 1992.

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