La iniciativa Breakthrough Starshot tiene como objetivo cruzar las vastas distancias hasta Alpha Centauri, el sistema estelar más cercano, en solo unas pocas décadas. Utilizando láseres de alta potencia para propulsar velas reflectantes ligeras, el proyecto busca alcanzar velocidades relativistas, permitiendo que las naves espaciales recorran los 4.37 años luz en solo unos años. Investigaciones recientes destacan la importancia de la selección del material de la vela, proponiendo estructuras de núcleo y capa: partículas esféricas compuestas de dos materiales distintos como una solución prometedora.
Breakthrough Starshot planea desplegar pequeñas naves espaciales equipadas con sensores y sistemas de comunicación, encargadas de recopilar datos sobre exoplanetas y fenómenos interestelares durante su viaje. Si tiene éxito, esta misión podría representar el primer paso significativo de la humanidad hacia la exploración de sistemas estelares distantes y la búsqueda de vida extraterrestre.
Viajar a velocidades relativistas presenta desafíos únicos, incluida la dilatación del tiempo, que podría permitir que las misiones a estrellas distantes ocurran dentro de una vida humana desde la perspectiva del viajero. Sin embargo, alcanzar estas velocidades requiere superar importantes demandas de energía, ya que la energía cinética aumenta exponencialmente con la velocidad. Además, el entorno a tales velocidades presenta riesgos, como posibles colisiones con partículas y una mayor exposición a la radiación.
Para completar el viaje en unas pocas décadas, las naves espaciales deben alcanzar aproximadamente el 20 % de la velocidad de la luz. La selección de materiales apropiados para las velas es crucial. Un estudio reciente realizado por investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe en Alemania se centró en identificar los materiales óptimos, en particular las esferas de núcleo y capa.
Estas estructuras se basan en un diseño matricial enraizado en la teoría de Mie, que describe cómo las partículas esféricas dispersan ondas electromagnéticas. Los investigadores examinaron las propiedades reflectantes y los tiempos de aceleración de esferas hechas de aluminio, silicio, dióxido de silicio y varias combinaciones.
Los hallazgos indicaron que una capa compuesta de una combinación de silicio y dióxido de silicio ofrecía el mejor rendimiento. Esta investigación proporciona valiosos conocimientos sobre las estructuras de materiales para velas ligeras, sugiriendo que las esferas de núcleo y capa, previamente inexploradas en la física de velas ligeras, representan una dirección prometedora para futuros estudios experimentales.