Vela solar
Una vela solar (o velas de luz o velas de fotones) es un método propuesto de propulsión de naves espaciales que utiliza la presión de la radiación ejercida por la luz solar. La palabra "vela" es por analogía con los barcos que utilizan una vela para aprovechar el viento para moverse. El concepto fue propuesto por primera vez en el siglo XVII por Johannes Kepler. Tenía la teoría de que las velas podían adaptarse a las "brisas celestiales".
En 1865, James Clerk Maxwell publicó su teoría de los campos electromagnéticos y la radiación. Demostró que la luz (una forma de radiación electromagnética) puede ejercer presión sobre un objeto. Esta presión se denomina presión de radiación. Esto proporcionó una base para la ciencia detrás de la vela solar. La radiación solar ejerce una presión sobre la vela debido a la reflexión y a una pequeña fracción que es absorbida.
La presión solar actúa sobre las naves espaciales, en el espacio o en órbita alrededor de un planeta. Una nave espacial típica que va a Marte, por ejemplo, se desplaza miles de kilómetros por la presión solar. Los efectos se prevén en la planificación. Esto se ha hecho desde la época de las primeras naves espaciales interplanetarias de la década de 1960. La presión solar también afecta a la orientación de la nave, un factor que se incluye en el diseño de la misma.
El concepto de vela solar se utilizó posteriormente en la ciencia ficción, como en las obras de Julio Verne.
El aspecto de una vela solar (con una pequeña nave espacial).
Una vela de prueba de 20x20m
La teoría
La idea de una vela solar es utilizar la presión de la radiación del Sol para mover una nave espacial, probablemente utilizando grandes espejos (grandes superficies reflectantes de luz). El inconveniente del método es que el empuje generado es muy pequeño. La ventaja es que no se necesita propulsor (siempre que haya luz). Por ello, se considera una posible opción para futuras naves espaciales. Hasta la fecha, sólo se han utilizado pequeñas versiones de prueba como experimentos.
La fuerza total ejercida sobre una vela solar de 800 por 800 metros, por ejemplo, es de unos 5 newtons (1,1 lbf) a la distancia de la Tierra al Sol, lo que la convierte en un sistema de propulsión de bajo empuje, similar a las naves espaciales propulsadas por motores eléctricos. Como no utiliza propulsor, la fuerza se ejerce casi constantemente. El efecto colectivo a lo largo del tiempo es lo suficientemente grande como para ser considerado una forma de propulsión de naves espaciales.
Historia
Los planes para el primer uso del concepto fueron realizados en la década de 1970 por Bruce Murray y Louis Friedman, dos investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.
El 21 de mayo de 2010, la Agencia de Exploración Espacial de Japón (JAXA) lanzó con éxito la vela solar, el IKAROS (Kite-Craft Interplanetario Acelerado por la Radiación del Sol). Utilizó una vela solar en el espacio entre la Tierra y Venus. Este fue el primer uso exitoso de una vela solar.
En 2010, la NASA lanzó la nave de vela solar NANOSEL-D2. Fue el primer éxito de la nave de vela solar de la NASA.
El 2 de julio de 2019, la Planet Society, con sede en Estados Unidos, lanzó el satélite LightSail 2, diseñado con tecnología de vela solar. El ligero satélite, fue lanzado con el cohete Falcon Heavy de SpaceX desde el Centro Espacial Kennedy en Florida. Se trataba de una misión de bajo presupuesto financiada por donaciones de 50.000 miembros. El presupuesto total fue de menos de 7 millones de dólares. A finales de julio de 2019, LightSail 2 abrió su vela solar. Tardó unos 3 minutos en hacerlo.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es una vela solar?
R: Una vela solar (o vela de luz o vela de fotones) es un método propuesto de propulsión de naves espaciales que utiliza la presión de la radiación ejercida por la luz solar.
P: ¿Quién propuso por primera vez el concepto de vela solar?
R: El concepto fue propuesto por primera vez en el siglo XVII por Johannes Kepler.
P: ¿Qué publicó James Clerk Maxwell que sentó las bases de la ciencia que hay detrás de la vela solar?
R: James Clerk Maxwell publicó su teoría de los campos electromagnéticos y la radiación, que demostraba que la luz (una forma de radiación electromagnética) puede ejercer presión sobre un objeto, lo que se conoce como presión de radiación.
P: ¿Cómo actúa la presión solar sobre las naves espaciales?
R: La presión solar actúa sobre las naves espaciales, en el espacio o en órbita alrededor de un planeta, desplazándolas miles de kilómetros y afectando a su orientación.
P: ¿Cuándo se tuvo en cuenta por primera vez este efecto a la hora de planificar misiones interplanetarias?
R: Se viene haciendo desde la época de las primeras naves espaciales interplanetarias de la década de 1960.
P: ¿En qué otros contextos se ha utilizado el concepto de vela solar?
R: El concepto de vela solar también se ha utilizado en la ciencia ficción, como en las obras de Julio Verne.
