¿Podemos mover toda la Tierra a una nueva órbita?
En la película china de ciencia ficción "La Tierra Errante", los humanos intentan utilizar enormes propulsores para cambiar la órbita de la Tierra para evitar la expansión del sol y evitar una colisión con Júpiter.
Esto puede suceder algún día. Dentro de 5 mil millones de años, el Sol se quedará sin combustible y se expandirá, probablemente engullendo a la Tierra. Una amenaza más inmediata es la aparición del calentamiento global. Mover la Tierra a una órbita más amplia podría ser una solución, y es teóricamente posible.
Pero ¿cómo podemos hacer esto? ¿Cuáles son los desafíos de ingeniería? Por el bien del argumento, supongamos que nuestro objetivo es mover la Tierra de su órbita actual a una órbita al 50% del Sol, similar a Marte.
Durante años, hemos estado diseñando técnicas para sacar asteroides de su órbita, principalmente para proteger nuestro planeta de impactos. Algunas se basan en un acto impulsivo, a menudo destructivo: una explosión nuclear cerca o sobre la superficie de un asteroide, o un "impactador cinético", como una nave espacial que choca contra un asteroide a gran velocidad. Como son destructivos, obviamente no son adecuados para la Tierra.
Otras técnicas incluyen empujes muy suaves y continuos durante largos períodos de tiempo, proporcionados por remolcadores atracados en la superficie del asteroide o naves espaciales que flotan cerca de él (empujando por gravedad u otros métodos). Pero esto es imposible para la Tierra porque su masa es enorme en comparación con la de los asteroides más grandes.
Propulsores eléctricos
De hecho, hemos sacado la Tierra de su órbita. Cada vez que una sonda sale de la Tierra hacia otro planeta, envía un pequeño pulso de regreso a la Tierra, similar al retroceso de un arma. Sin embargo, para una Tierra en movimiento, este efecto es muy pequeño.
El vehículo de lanzamiento Falcon Heavy de la American Space Exploration Technology Company (SpaceX) es el vehículo de lanzamiento más potente en la actualidad. Para cambiar la órbita de Marte, necesitamos realizar 30 mil millones de lanzamientos a plena capacidad. El material con el que se componen todos estos cohetes equivaldría al 85% de la Tierra, quedando sólo el 15% de la Tierra en órbita marciana.
Los propulsores eléctricos son un método más eficiente para acelerar la masa, específicamente los propulsores iónicos, que impulsan la embarcación hacia adelante emitiendo una corriente de partículas cargadas. Podemos apuntar y disparar propulsores eléctricos en la dirección de salida de la órbita de la Tierra.
El propulsor supergrande debería estar a 1.000 kilómetros sobre el nivel del mar y más allá de la atmósfera terrestre, pero aún firmemente unido a la Tierra con vigas rígidas para transmitir el empuje. Si el haz de iones se disparara en la dirección correcta a 40 kilómetros por segundo, aún necesitaríamos expulsar el equivalente al 13% de la masa de la Tierra en iones para mover el 87% restante.
Usar la luz para impulsar la navegación
Dado que la luz tiene impulso pero no masa, también podemos proporcionar energía continuamente a un rayo enfocado (como un láser). La energía necesaria se recogería del sol y no se consumiría masa terrestre. Incluso utilizando la enorme instalación láser de 100 GW prevista por la innovadora iniciativa Star Maps, cuyo objetivo es expulsar naves espaciales del sistema solar para explorar estrellas cercanas, lograr cambios orbitales aún requeriría 3 mil millones de años de uso sostenido.
Sin embargo, la luz también puede reflejarse directamente desde el sol hacia la Tierra mediante una vela solar colocada junto a la Tierra. Los investigadores han demostrado que se necesitaría un disco reflectante 19 veces más grande que el diámetro de la Tierra para lograr cambios orbitales en una escala de tiempo de mil millones de años.
Billar interestelar
Una técnica muy conocida para que dos objetos en órbita intercambien impulso y cambien de velocidad es a través de un canal cerrado, o tirachinas de gravedad. Este método de manipulación ha sido ampliamente utilizado por las sondas interestelares. Por ejemplo, la sonda del cometa Rosetta visitó el cometa 67P de 2014 a 2016, pasando cerca de la Tierra dos veces durante su viaje de 10 años, en 2005 y 2007.
Como resultado, el campo de gravedad de la Tierra le da a Rosetta una aceleración considerable, que es completamente inalcanzable solo con propulsores.
Como resultado, la Tierra recibe un impulso opuesto e igual, aunque debido a la masa de la Tierra no tiene ningún efecto mensurable.
Pero ¿y si pudiéramos usar algo más grande que una nave espacial para realizar un tirachinas? Por supuesto, los asteroides pueden ser redirigidos por la Tierra y, aunque la interacción en la órbita de la Tierra es pequeña, esta acción puede repetirse muchas veces, logrando en última instancia cambios considerables en la órbita de la Tierra.
Algunas regiones del sistema solar están repletas de objetos pequeños, como asteroides y cometas, muchos de los cuales tienen una masa lo suficientemente pequeña como para ser movidos con tecnología del mundo real, pero aún son órdenes de magnitud más grandes que lo que en realidad se emite desde la Tierra.
Con un diseño preciso de la trayectoria, se puede aprovechar la llamada "palanca Δv": un cuerpo pequeño puede sacarse de su órbita y así evitar la Tierra, dándole a nuestro planeta un impulso mayor. Esto puede parecer emocionante, pero se estima que necesitaríamos un millón de asteroides que pasen tan cerca, cada uno de ellos con miles de años de diferencia, para seguir el ritmo de la expansión del sol.
De todas las opciones disponibles, utilizar múltiples tirachinas de asteroides parece ser la más factible en este momento. Pero en el futuro, si aprendemos a construir estructuras espaciales gigantes o conjuntos de láseres superpoderosos, aprovechar la luz puede ser la clave. Estos también podrían usarse para la exploración espacial.
Pero si bien es teóricamente posible, y quizás algún día tecnológicamente factible, en realidad podría ser más fácil transferir nuestra especie a nuestro planeta vecino Marte, porque Marte podría sobrevivir a la destrucción del sol. Después de todo, hemos aterrizado y recorrido su superficie varias veces.
Después de considerar lo desafiante que sería mover la Tierra, colonizar Marte, hacerlo habitable y mover la población de la Tierra con el tiempo, puede que no parezca tan difícil después de todo.