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Investigadores de las universidades de Brown y TU Delft han desarrollado una nueva forma de diseñar y fabricar membranas ultradelgadas y ultrarreflectantes para velas espaciales de luz.
En el vació del espacio, este material puede ser impulsado por la luz de forma similar a como el viento impulsa un velero. Las velas de luz tienen el potencial de reducir el tiempo de vuelo a estrellas cercanas de varios miles de años con los sistemas de propulsión actuales a quizás tan solo una o dos décadas.
Desde su lanzamiento en 1977, la sonda espacial Voyager 1 de la NASA ha recorrido más de 24.000 millones de kilómetros en el espacio profundo. Es una distancia considerable, pero no representa ni el 1% de la distancia a Alfa Centauri, la estrella más cercana al Sol. Si los humanos van a enviar naves a las estrellas, los viajes espaciales tendrán que ser mucho más rápidos.
En un estudio publicado en Nature Communications, los investigadores describen una membrana de vela ligera de 60 milímetros de ancho por 60 milímetros de largo, pero con un grosor de tan solo 200 nanómetros, una fracción diminuta del grosor de un cabello humano.
La superficie presenta un intrincado patrón con miles de millones de nanoagujeros, que ayudan a reducir el peso del material y a aumentar su reflectividad, lo que le otorga un mayor potencial de aceleración.
“Hemos desarrollado un nuevo grabado a base de gas que nos permite retirar con delicadeza el material debajo de las velas, dejando solo la vela”, explicó en un comunicado Richard Norte, profesor asociado en la TU Delft. “Si las velas se rompen, lo más probable es que sea durante la fabricación. Una vez suspendidas, las velas son bastante robustas. Estas técnicas se han desarrollado exclusivamente en la Universidad Tecnológica de Delft”.
Fabricar este diseño con métodos tradicionales habría sido costoso y habría llevado hasta 15 años, afirman los investigadores. Pero utilizando las técnicas de Norte, la fabricación tardó aproximadamente un día y es miles de veces más económica.
PREVIO ASEQUIBLE
El resultado es una membrana que, según los investigadores, tiene la relación de aspecto más alta (longitud centimétrica pero con un grosor nanométrico) de cualquier diseño de vela de luz hasta la fecha. Los investigadores esperan que sus métodos no solo ayuden a los humanos a alcanzar las estrellas, sino que también impulsen los límites de la ingeniería a nanoescala.
La investigación supone un paso significativo hacia la consecución de objetivos como los de la Iniciativa Starshot Breakthrough, fundada por el empresario Yuri Milner y el difunto físico Stephen Hawking. El objetivo es utilizar láseres terrestres para alimentar cientos de velas de luz de escala métrica que transportan naves espaciales del tamaño de un microchip. Este nuevo diseño de vela de luz podría ampliarse a escala métrica con bastante facilidad, según los investigadores, y a un precio asequible.