He recibido un correo electrónico de Laertes (un lector habitual que mantiene un blog que, entre otras cosas, comenta errores de traducción) donde me dice que se está leyendo la novela EL PLANETA DE LOS SIMIOS, de Pierre Bouelle (sí, la novela original en la que se basaron las películas y series de TV) La novela empieza con una pareja a bordo de un velero solar, y describe su funcionamiento. Laertes me manda un fragmento de la misma una traducción del texto:

Su navío era una especie de esfera, cuya envoltura, maravillosamente fina y ligera, se desplazaba por el espacio, empujada por la presión de las radiaciones luminosas. Un ingenio de esta naturaleza, cuando se encuentra abandonado a sí mismo en la vecindad de una estrella, a una distancia suficiente, no obstante, para que el campo de gravitación no sea demasiado intenso, se dirigirá siempre, por propio impulso, en línea recta, en la misma dirección que lleve la estrella, pero como los soles comprendidos en el sistema estelar de Jinn y Phyllis eran tres, poco alejados relativamente entre sí, su embarcación recibía las radiaciones de luz siguiendo tres ejes distintos. Esto había hecho concebir a Jinn un procedimiento, ingenioso en extremo, para dirigir su nave. La parte interior de la vela llevaba un sistema de cortinas, que podía correr y descorrer a su voluntad, con lo cual alteraba el resultado de la presión luminosa, modificando el poder de reflexión de ciertas secciones. Esta envoltura elástica podía, además, dilatarse o contraerse, a gusto del navegante. Así, pues, cuando Jinn quería acelerar la marcha, la dilataba hasta darle el mayor diámetro posible. La nave recibía entonces el impacto de las radiaciones sobre una superficie enorme y se precipitaba en el espacio a una velocidad de locura, que daba vértigo a su amiga Phyllis, un vértigo que, a su vez, le alcanzaba también a él y les hacía estrecharse apasionadamente, con la mirada fija a lo lejos hacia aquellos abismos misteriosos a los que les arrastraba su carrera. Cuando, por el contrario, querían aminorar la marcha, Jinn apretaba un botón. La vela se contraía de tal manera que se convertía en una esfera de un tamaño justo para contener a los dos, apretados el uno contra el otro. La acción de la luz era entonces casi nula y aquella bola minúscula, abandonada solamente a su inercia, parecía inmóvil, como si estuviera suspendida en el vacío por un hilo invisible.

Los dos jóvenes pasaban horas perezosas y enervantes en aquel mundo reducido, construido a su medida para ellos solos y que Jinn comparaba con un velero con avería y Phyllis con la burbuja de aire de la araña submarina. Jinn conocía perfectamente otras artes que los cosmonautas a la vela consideraban como el colmo de la habilidad; por ejemplo, el de utilizar la sombra de los planetas y la de algunos satélites, para virar de bordo. Enseñaba su ciencia a Phyllis, que iba siendo casi tan hábil como él, y a menudo más temeraria. Cuando llevaba el timón, le daba a veces por correr bordadas que los llevaban a los confines de su sistema estelar, con desprecio de la tempestad magnética que empezaba a trastornar las ondas luminosas y a sacudir la nave como si fuera un cascarón de nuez. Dos o tres veces, Jinn, al despertarse sobresaltado por la tempestad, había tenido que enfadarse para arrancarle el timón de las manos, y para volver en seguida a puerto seguro había tenido que poner urgentemente en marcha el cohete auxiliar que tenía el puntillo de no utilizar más que en caso de peligro.

Ya hablé hace tiempo de lo que es una vela solar. La descripción de la novela es bastante acertada en ese aspecto. Sin embargo cae en errores básicos de mecánica clásica, bastante recurrentes.

El primero de ellos es esa mención a que la velocidad de locura que alcanzaba la nave, producía vértigo a sus pasajeros. Bien, como ya comenté en una ocasión, dentro de un sistema inercial de referencia, esto es, con movimiento rectilíneo y uniforme, no es posible saber si nos movemos o no, a menos que observemos algún punto de referencia exterior a nuestro sistema. Dicho de otra forma, si estamos encerrados en un habitáculo sin vistas al exterior, no podremos decir si el habitáculo está quieto o está moviéndose a velocidad constante. Sólo seríamos capaces de detectar variaciones de velocidad, es decir, aceleraciones (o deceleraciones)

¡Eh, un momento! El velero solar no es un sistema inercial. No se desplaza a velocidad uniforme, sino que es constantemente acelerado por la luz solar. Sí, pero la aceleración es muy pequeña. Para hacernos una idea, el Cosmos 1, que es el primer velero solar construido, está sometido a una aceleración de 0, 0005 m/s², en las inmediaciones de la Tierra. Eso supone, poniendo un símil automovilístico, pasar de cero a cien (km/h, se entiende) en algo más de 15 horas. No es una aceleración de vértigo, precisamente. Y eso que el Cosmos 1 tiene un velamen con una superficie total de 4.800 m2, y sólo pesa 100 kg.

Ya, pero eso es con la tecnología actual ¿no? Sí, pero hay leyes físicas que cumplir. Se puede calcular la aceleración de un velero solar con la ecuación a= (1+R) F A/ (M c) donde a es la aceleración, R la reflectividad de la vela, F el flujo solar (1.368 W/m² a la altura de la Tierra) A el área de la vela, M la masa total del vehículo, y c la velocidad de la luz. Si quisiéramos obtener una aceleración similar a la de la gravedad terrestre (9, 8 m/s) en un vehículo de unos 200 kg (demasiado ligero, teniendo en cuenta que hay que incluir la masa de dos tripulantes y de todo el velamen) en las inmediaciones de la Tierra, suponiendo que disponemos de un material suficientemente ligero y con reflectividad perfecta, necesitaríamos una vela de casi 215.000.000 m², es decir, de 215 km², que es mayor que la superficie ocupada por ciudades como Sevilla (140 km²) o Barcelona (100 km²) Y con esa aceleración, tendríamos una agradable sensación de normalidad, ya que sentiríamos una fuerza igual a nuestro peso en la Tierra. Deberíamos ir más allá para producir incomodidad.

Otro gran error habrá resultado evidente para los habituales de este blog, ya que he hablado en varias ocasiones del movimiento de cuerpos en el espacio. La Primera Ley de Newton nos dice que un cuerpo sobre el que no actuan fuerzas (o la resultante es cero) permanecerá en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme. En nuestra vida cotidiana, vemos que los objetos en movimiento se terminan denetiendo, pero eso es debido al rozamiento con el aire y el suelo. En el espacio, donde no hay ningún tipo de rozamiento, un cuerpo en movimiento, permanecerá en movimiento rectilíneo y uniforme hasta que una fuerza actue sobre él (bien sean propulsores, gravedad de un cuerpo cercano, colisión con otro objeto...) Así que si cualquier vehículo espacial, deja de ser impulsado por la fuerza que sea (propulsores o vela solar) seguirá moviéndose a la velocidad que tenía en el momento en que la fuerza dejó de ejercerse. En este caso concreto, si replegamos la vela solar, nuestra nave espacial no aminorará la marcha como dice la novela, sino que seguirá moviéndose a la misma velocidad.

Finalmente, se habla de tormentas magnéticas que sacudían la nave como si fuera un cascarón de nuez. Bueno, una tormenta solar o geomagnética es básicamente una onda de choque de viento solar, que perturba la magnetosfera terrestre. En el espacio, las perturbaciones del campo magnético terrestre (o de cualquier planeta) no nos afectan mucho, pero sí el viento solar. Sin embargo, el viento solar no afectaría de la forma en la que se narra en la novela. Una vela solar, no es empujada por el viento solar, pese a la analogía de nombres con el mundo náutico, sino por la radiación electromagnética, es decir, por los fotones. El viento solar está formado por partículas subatómicas (en su mayoría protones) que viajan a gran velocidad. Un aumento repentino de viento solar, no alteraría el empuje de un velero solar, sino más bien supondría un peligro de irradiación para sus tripulantes.

¡Eh! Pero en la novela dice que el efecto de la tormenta era trastornar las ondas luminosas. Sí, una tormenta solar puede alterar temporalmente la luminosidad de la estrella, pero la variación es muy pequeña. La mayoría de los efectos apreciables en nuestro planeta, se deben a las partículas que forman el viento solar, y no al incremento de radiación electromagnética. Teniendo en cuenta la pequeña aceleración a la que es sometida una vela solar, un leve aumento de aquélla no tendría efectos apreciables, y mucho menos sacudir una nave.

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• Mitos de la informática, 4 de mayo de 2006

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Para una referencia más amplia sobre velas solares puedes consultar: