Desde un punto de vista galáctico, la Tierra es una prisión. Estamos aquí atrapados con pocas posibilidades de salir. La fuerza de gravedad es nuestro carcelero y su atracción poderosa nos confina. Desde que nuestra especie dio sus primeros pasos, hemos alzado nuestra mirada hacia las estrellas, como un reo que contempla a través de la ventana de su cárcel. Ese impulso por escapar, que a nuestros antepasados llevó a tierras extrañas y cruzar océanos, no nos ha abandonado.
Y lo logramos. Encontramos la forma de burlar al carcelero. Como todos los grandes escapes, este también ha requerido de ingenio, paciencia, planificación y, sobretodo, meticulosa observación. Por 400 años hemos estudiado cómo funciona la gravedad, desde Kepler hasta Einstein, y entendimos que la clave para escapar era liberar inmensas cantidades de energía en corto tiempo. Así que construimos un cohete.
Un cohete es una bomba. Una máquina de explosiones controladas. Sobrepasar la atracción gravitacional del planeta requiere de mucha energía y, por ahora, la forma más práctica de generar esa explosión es con reacciones químicas. Pero tal es la fuerza de gravedad que más del 80 % del peso del vehículo necesita ser combustible. El cohete Ariane 6 de la Agencia Espacial Europea, por ejemplo, pesa 800 toneladas y lleva solo 20 toneladas al espacio. Y no solo el peso es importante sino también el destino. Para llegar a la órbita terrestre, el cohete debe impulsarse a una velocidad mínima de 8 km/s. Hacia la Luna, considerablemente más lejos, requiere un impulso de 14 km/s. Y Marte, aún más lejos, necesita un cohete viajando a 16 km/s. Estos números son calculados a partir de la fuerza de nuestro carcelero.
Así que nuestro escape depende de un balance entre dos cosas que no controlamos: la capacidad energética en las sustancias químicas y la fuerza de gravedad de la Tierra. Resumido, los límites de un cohete están gobernados por la llamada “Ecuación de Cohete de Tsiolkovsky”, en honor al científico ruso que la postuló por primera vez. Se expresa de la siguiente forma:
?V = Veln(m0/mf)
Nos dice que el impulso en velocidad (?V) de un cohete depende de la velocidad a la que expulsa el combustible (Ve), la masa total con combustible (m0) y la masa sin combustible (mf). Así que llegar a un lugar determinado, con un peso determinado, requiere acomodar los valores apropiados de esta ecuación, con las restricciones que tan tiránicamente nos impone la naturaleza.
Pero la ecuación nos revela también por qué hacer el cohete más grande para llevar más carga o ir más lejos, no es una solución. Porque el combustible también pesa. Eventualmente el cohete necesitaría ser 100 % combustible solo para levantar su propio peso y entonces pierde sentido como transporte. Y aún así su destino estaría limitado por la potencia del combustible. Y si la Tierra fuese tan solo 50 % más grande en diámetro, la energía química no sería suficiente para sobrepasar la gravedad y jamás podríamos escapar del planeta.
Inventados inicialmente para la guerra, la tecnología de cohetes hoy es utilizada mayormente para fines pacíficos en el espacio. Tenemos casi 2,300 satélites en órbita terrestre, seis orbitando Marte, cuatro en la Luna, uno en Venus y Júpiter, y hasta hace poco, una misión orbitando Saturno. Tenemos uno alrededor de un planeta enano llamado Ceres. Y el logro más grande, poner humanos en la Luna en 1969 fue posible con uno de los cohetes más poderosos construidos, el Saturno V.
¿Hasta dónde nos llevarán los cohetes? No muy lejos. En términos galácticos apenas nos llevan, con mucha dificultad, a nuestro vecindario. Llegar a Marte nos tomaría unos nueve meses y es el planeta más cercano. ¿Estará la humanidad destinada a nunca llegar ni caminar en otros sistemas solares y otras galaxias?
(Hay algunas técnicas para aliviar los límites que impone la ecuación de Tsiolkovsky. Para una explicación más amplia visite: http://52ecuaciones.xyz).
Ingeniero Aeroespacial salvadoreño,
radicado en Holanda.
cornejo@52ecuaciones.xyz