Manipulando la gravedad: ¿Ciencia ficción o realidad?

¿Propulsión sin propulsor?

Desde los primeros cohetes V2 en la Segunda Guerra Mundial, el concepto básico para la propulsión de los cohetes ha sido expulsar gases a alta velocidad en la dirección opuesta al destino del cohete.

Hasta el día de hoy, esta es casi la única forma de propulsión utilizada por cohetes y naves espaciales para abandonar la gravedad de la Tierra y moverse en el espacio.

Se formaliza bajo la ecuación del cohete, que, en términos simples, indica que cuanto más masa se expulsa y más rápido se expulsa, mayor es la propulsión. A veces se le llama “la tiranía de la ecuación del cohete”. Esto se debe a que cuanto más propulsor se usa, más propulsor se necesita para levantar ese propulsor.

Para un cohete típico de una sola etapa, aproximadamente el 90 % de su masa inicial de lanzamiento debe ser propulsor para superar la gravedad terrestre y la resistencia atmosférica. Esto deja solo un 10 % para la estructura del cohete, sus sistemas y la carga útil.

Pero, ¿y si existiera una alternativa? Durante mucho tiempo, la propulsión sin propulsor se ha considerado mera fantasía por la comunidad científica y el ámbito de la ciencia ficción.

Aún así, algunas voces disonantes de científicos serios y consumados están demostrando resultados experimentales desconcertantes y explorando teorías no convencionales para explicarlos.

Un ejemplo reciente es la presentación dada por Dr. John Brandenburg en la Conferencia de Propulsión APEC el 31 de agosto de 2024 bajo el título “Descripción y resultados del experimento de modificación de la gravedad”.

¿Puede ser real la antigravedad?

Credibilidad

A primera vista, el concepto de antigravedad parece muy extravagante y “poco científico”, más adecuado para la ciencia ficción, los teóricos de la conspiración, los entusiastas de los ovnis y los inventores aficionados.

Por eso resulta sorprendente cuando alguien con el perfil del Dr. Brandenburg presenta una ponencia sobre el tema.

Es físico especializado en plasma, con experiencia en investigación de fusión nuclear, y “9 ½ años en Laboratorios de Armas Nucleares en Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) y Sandia Labs en Albuquerque”, ambas instituciones que requieren un nivel serio de autorización de seguridad.

También es el inventor del Propulsor microondas‑electrotérmico (MET), una forma avanzada de propulsión espacial que utiliza microondas para crear plasma ultra‑caliente.

Fuente: URA Thrusters

Este antecedente elimina la idea de que provenga de una fuente poco seria o no científica.

Gravedad Electro‑Magnetismo – GEM

Fuerzas fundamentales

Existen 4 fuerzas fundamentales del Universo reconocidas por la física moderna, 2 que operan a nivel muy corto, atómico o menor, y 2 que operan a gran escala.

Fuente: ResearchGate

GEM es una nueva teoría que afirma que ambas fuerzas de largo alcance, el electromagnetismo y la gravedad, podrían considerarse una única fuerza que se manifiesta de dos maneras diferentes según las circunstancias.

Esto sería una continuación de los esfuerzos de los físicos por unificar las fuerzas fundamentales, especialmente después del descubrimiento de la fusión de las fuerzas eléctrica y magnética en electromagnetismo a principios del siglo ¹⁹ y de las interacciones electrodébiles, que fusionan la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil, recompensadas con 2 Premios Nobel en 1979 y en 1999.

Fusión de la gravedad y el electromagnetismo

Entrar en los detalles matemáticos de GEM está fuera del alcance de este artículo. En general, la idea es que las ecuaciones principales del electromagnetismo y la gravedad son muy similares.

Esto es algo que Einstein ya señaló, ya que ambas fuerzas actúan según el inverso del radio de la distancia: 1/r².

Fuente: Mr. Naga Physics

Así que, aunque definitivamente novedoso, no es una idea totalmente extravagante en sí misma.

Esto es algo en lo que el Dr. Brandenburg ha trabajado durante mucho tiempo, con publicaciones sobre esta teoría que datan de más de una década:

• “El problema de las fuerzas nucleares débiles y fuertes y la predicción de la masa del bosón de Higgs usando la teoría de unificación GEM (Gravedad Electro‑Magnetismo)” STAIF II, Albuquerque, NM febrero (2012).
• “Una derivación de la constante gravitacional de Newton y la masa del protón a partir de la teoría de unificación GEM del origen de los bariones.” Journal of Cosmology Volumen 17, 2011.
• “El valor de la constante gravitacional y su relación con la electrodinámica cósmica,” IEEE Transactions On Plasma Science, edición Plasma Cosmology Vol. 35, No. 4. p845.

¿Por qué es controvertido?

El problema con este enfoque es que revierte varios fundamentos de la gravedad tal como se entiende comúnmente hoy.

Primero, haría que la constante “G” dejara de ser una constante.

En segundo lugar, implicaría que la gravedad negativa, o antigravedad, es posible. Esto cambiaría por completo toda la física, incluida la física cuántica actual, que rechaza categóricamente la idea de gravedad negativa.

Estas ideas suelen ser recibidas con desdén o incluso ostracismo por la comunidad científica en general (por ejemplo, el científico francés de plasma Jean‑Pierre Petit y su teoría cosmológica “Janus”, desarrollada usando gravedad negativa y rechazando el concepto de materia o energía oscura, esencialmente puesta en lista negra).

Así que, con afirmaciones extraordinarias que revuelven la física, como sabemos, se requiere una prueba seria.

¿Se ha medido la antigravedad?

En su presentación, el Dr. Brandenburg mostró un experimento que realizó usando dispositivos simples, como un globo de helio, un motor de juguete y alambre y cuerda delgados.

Fuente: ResearchGate

Fuente: ResearchGate

Afirmó que el aparato medía una pérdida de peso de 150 mg cuando se aplicaba corriente, y que la pérdida era mayor con un pulso magnético de 8 segundos que con uno de 6 segundos.

Fuente: ResearchGate

Otras investigaciones

Brandenburg también señala otros resultados experimentales preocupantes de investigadores brasileños Elio B. Porcelli y Victo dos Santos Filho, que reportaron que la pérdida de peso puede inducirse con un láser, explicándolo por el efecto electromagnético inducido por el láser.

Esto también podría estar conectado a otro fenómeno explicado, con el potencial de crear propulsores electrostáticos descritos por el principal experto en electrostática de la NASA, Dr. Charles Buhler.

Los dispositivos de Buhler probados en 2016 produjeron menos de una diezmilésima parte de una gravedad. La unidad que demostraron en el artículo de 2020 y la patente subsecuente mostró resultados de hasta 1 g de gravedad terrestre (la cantidad de energía necesaria para superar la gravedad sobre un objeto).

También podría verse en relación con los “impulsores de deformación” y otros sistemas de propulsión teóricos más‑rápidos‑que‑la‑luz (FTL).

En conjunto, los resultados del Dr. Brandenburg siguen siendo de un experimento no confirmado, pero uno que debería ser extremadamente barato y sencillo de replicar.

Así que podemos esperar que más investigadores dediquen tiempo a comprobarlo y al menos confirmar la desconcertante pérdida de 150 mg observada por el Dr. Brandenburg.

¿Podrían las ciencias modernas estar tan ciegas?

Esto parece demasiado bueno para ser verdad, y este único hecho probablemente explique el escepticismo general alrededor de esta idea.

Sin embargo, no sería la primera vez que el consenso científico está equivocado. Por supuesto, está el famoso ejemplo histórico de Galileo, que comprendió que la Tierra orbita alrededor del Sol, contra el consenso intelectual de su época.

Pero la era científica moderna también ha ignorado a menudo verdades incómodas o resultados experimentales anómalos:

• Albert Michelson—un científico famoso en su tiempo, que recientemente había refutado la existencia del “éter” y ganador del Premio Nobel en 1907—dijo en 1894 que “los grandes principios ya habían sido descubiertos, y que la física de ahora en adelante se limitaría a encontrar verdades en la sexta posición decimal”.
• Esto fue poco antes del descubrimiento de la relatividad y la física cuántica.
• Lord Kelvin, uno de los científicos más eminentes del siglo XIX, dijo sobre el futuro de la aeronáutica: “Ni el globo, ni el avión, ni la máquina planeadora será un éxito práctico”.
• Esto fue solo 3 años antes del primer vuelo de los hermanos Wright.
• Mientras tanto, Einstein desestimó la física cuántica: “Dios juega a los dados incansablemente bajo leyes que él mismo ha prescrito”.

Así que tal vez en unas décadas, el rechazo de la antigravedad, las partículas de masa negativa y la teoría GEM se considerarán igualmente cortoplacistas.

Otros sistemas de propulsión exóticos

Aunque ahora tenemos un atisbo de esperanza para la propulsión antigravedad, algo que abriría instantáneamente las estrellas a la colonización, se han discutido a lo largo de los años algunos otros sistemas de propulsión exóticos basados en la física conocida.

El proyecto Orion

El proyecto Orion fue un concepto de finales de los años 1950 basado en la propulsión por pulsos nucleares.

Detrás de este nombre está la sorprendente idea de usar explosiones nucleares (de bombas A) para impulsar una nave espacial a velocidades tan altas que incluso podrían permitir viajes interestelares.

Fuente: NASA

Al aprovechar un porcentaje significativo de la energía liberada por una explosión nuclear, este habría sido el sistema de propulsión más eficiente en combustible jamás creado.

En última instancia, el proyecto fue abandonado, en gran parte debido al Tratado de Prohibición Parcial de Pruebas Nucleares de 1963 de la era de la Guerra Fría, que prohibió explosiones nucleares en el espacio.

Propulsión nuclear térmica

Una forma quizá menos espectacular de aprovechar la energía nuclear para la propulsión es la propulsión nuclear térmica.

La idea es que, en lugar de usar reacciones químicas para impulsar una nave en el vacío, la energía nuclear podría usarse para convertir un gas en plasma y expulsarlo a alta velocidad.

Como estipula la ecuación del cohete, cuanto más rápida sea la expulsión, mayor será el empuje y la eficiencia de combustible que proporcione el sistema de propulsión.

Con la Luna y Marte pronto a la vista, la NASA está revisitando este concepto. Recientemente otorgó $5 M a BWX Technologies (BWXT ), General Atomics y Ultra Safe Nuclear Technologies para un concepto de reactores nucleares capaces de cumplir este papel.

Sistemas similares pero no nucleares que usan electricidad para impulsar iones a alta velocidad, o propulsores de efecto Hall, también están siendo probados por la NASA.

Velas láser y solares

Otra forma de impulsar naves sin propulsor sería usar la presión de la luz.

Tales velas solares ya han sido probadas y funcionan para llevar pequeñas naves a las regiones más lejanas del sistema solar.

Un paso más allá en ese concepto sería una red de potentes láseres en el espacio profundo o en órbita, empujando naves con la luz de los láseres. Esto tendría la ventaja de no requerir ningún propulsor a bordo de la nave y proporcionar una pequeña, pero continua, aceleración durante todo el viaje.

En última instancia, una red de propulsores fijos alimentados por láser que empujen velas solares probablemente sería alimentada por energía solar colectada, de grandes arreglos de paneles solares en el espacio.

Esta infraestructura no solo podría acelerar la exploración espacial, sino también proporcionar energía ilimitada a la Tierra, como discutimos en “Soluciones energéticas basadas en el espacio para energía limpia e infinita”.

Fusión pulsada

Un método de propulsión más especulativo pero en desarrollo sería impulsar una nave usando fusión nuclear (no fisión, como en las plantas nucleares tradicionales).

La fusión nuclear con ganancia energética ha sido hasta ahora esquiva, aunque ha avanzado significativamente en los últimos años, como discutimos en “Fusión nuclear – la solución de energía limpia definitiva en el horizonte”.

Un límite clave en las reacciones de fusión para generación de energía es que son difíciles de mantener, por lo que no producen retornos energéticos positivos.

Alternativamente, un sistema de propulsión por fusión no necesita producir energía neta positiva; solo necesita ser más eficiente que las alternativas en generar empuje.

Así, la energía de entrada podría provenir de energía solar o nuclear tradicional, y aun un retorno energético negativo podría seguir siendo mejor que la alternativa.

Esta unidad de fusión que aprovecha un corto pulso de fusión nuclear es lo que la startup Helicity Space está desarrollando.

“El trabajo de Helicity podría permitir un acceso extensivo de la humanidad a todo el sistema solar y quizá incluso habilitar misiones a las estrellas más cercanas.”

Gen. Pete Worden, PhD, ex‑director del Centro de Investigación Ames de la NASA

Fuente: Helicity

Invertir en el espacio

El espacio es una industria muy establecida que está experimentando un renacimiento y un crecimiento explosivo gracias a los cohetes reutilizables. Discutimos cómo esto creará oportunidades completas en nuestro artículo “Cohetes reutilizables para crear múltiples nuevos mercados al reducir drásticamente los costos”.

El mercado espacial actual es de $443 B. Incluso ignorando ideas más especulativas (pero potencialmente muy lucrativas) como la minería de asteroides, solo el turismo espacial y los vuelos hipersónicos podrían añadir otros $350 B en ingresos, a lo que se puede sumar una previsión de Internet por satélite de $17 B, así como aplicaciones militares y bases lunares subvencionadas, proyectos científicos, etc.

Puede invertir en compañías relacionadas con el espacio a través de muchos corredores, y puede encontrar en este sitio nuestras recomendaciones de los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como muchos otros países.

Si no está interesado en seleccionar compañías específicas relacionadas con el espacio, también puede mirar los ETFs listados en nuestro artículo “5 Mejores ETFs Aeroespaciales para Invertir” que incluye ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX) o VanEck Space Innovators UCITS ETF (JEDI) para capitalizar el crecimiento del sector espacial en su conjunto.

Puede leer más sobre la exploración espacial en “La futura economía basada en el espacio”, “Infraestructura espacial – Construyendo escaleras al cielo”, y “Soluciones energéticas basadas en el espacio para energía limpia e infinita”.

Empresa innovadora de propulsión

Una excepción notable a la dominancia de startups privadas en la fusión nuclear es la empresa cotizada Lockheed Martin Corporation (LMT ), un gigante de la industria de defensa.

Lockheed ha trabajado desde principios de la década de 2010 en Compact Fusion, un reactor de fusión nuclear que se esperaba estuviera listo para la década de 2020. Sin embargo, se anunció que el trabajo en el proyecto se detuvo en 2021.

La compañía ha sido muy discreta sobre este proyecto después de un anuncio inicial muy público. Hasta la fecha, no está claro qué pudo haber impulsado a la empresa a abandonar la idea.

Al mismo tiempo, parece que no abandonó completamente el concepto, notablemente con inversiones en 2024 en Helicity, una startup que desarrolla un motor de fusión. Como se explicó antes, la idea sería impulsar naves con breves ráfagas de fusión. Helicity planea usar un cañón de plasma para lograrlo.

Fuente: Helicity

Potencialmente, los propios resultados internos de Lockheed han demostrado que su diseño no podía mantener la fusión de una manera compatible con la producción de energía.

Pero quizá, al mismo tiempo, breves ráfagas son suficientes para la necesidad de propulsión en el espacio y están mucho más cerca de convertirse en un producto real. También encajaría mejor con el perfil general de la empresa, centrado en aeroespacial y defensa, que en generación de energía.

Lockheed también está profundamente involucrado en otros aspectos de la exploración y la industria espacial, con a lo largo de su historia 8 planetas visitados por naves de Lockheed Martin y más de 300 misiones construidas para clientes.

En particular, su división espacial está trabajando actualmente en:

• El vehículo espacial Orion (no confundir con el antiguo proyecto Orion mencionado antes), diseñado para devolver astronautas a la Luna y, más adelante, quizá a proyectos de espacio profundo.
• La serie GOES‑R, una serie de satélites meteorológicos de próxima generación.
• La modernización de la constelación GPS.
• El Interceptador de Próxima Generación (NGI) para defensa de misiles.
• En desarrollo misiles hipersónicos.

Además del espacio, Lockheed está detrás de algunos de los programas de armas más poderosos (y costosos) de EE. UU., como el F‑35. El avión furtivo desarrollado junto a Northrop Grumman (NOC ) y BAE Systems (BSP.DE ) tuvo un desarrollo problemático pero ahora está “depurado” y se fabrica en grandes cantidades, con una demanda que supera la producción.

Si bien está activo en todas las ramas militares, la compañía se concentra mayormente en tecnologías avanzadas y aeroespaciales, con la aeronaútica representando $6.2 B de ingresos en el Q1 2023, misiles y control de fuego $2.3 B (incluido el HIMARS, ahora famoso en Ucrania), rotación (helicópteros) $3.5 B, y espacio $2.9 B, para un total de ventas de $15.1 B.

Lockheed también está activo en defensa cibernética y sistemas navales (sistemas anti‑aéreos AEGIS y misiles anti‑buque de largo alcance).