LA AVENTURA HUMANA APENAS ESTÁ EMPEZANDO

STAR TREK:MOTOR WARP

El empuje warp (empuje por curvatura; también conocido como “impulso de deformación” o “de distorsión”) es una forma teórica de propulsión superlumínica. Este empuje permite propulsar una nave espacial a una velocidad equivalente a varios múltiplos de la velocidad de la luz, mientras se evitan los problemas asociados con la dilatación relativista del tiempo. Este tipo de propulsión se basa en curvar o distorsionar el espacio-tiempo, de tal manera que permita a la nave “acercarse” al punto de destino. El empuje por curvatura no permite, ni es capaz de generar, un viaje instantáneo entre dos puntos a una velocidad infinita, tal y como ha sido sugerido en algunas obras de ciencia ficción, en las que se emplean tecnologías imaginarias como el “hipermotor” o “motores de salto”.

Una diferencia entre la propulsión a curvatura y el uso del Hiperespacio es que en la propulsión a curvatura, la nave no entra en un universo (o dimensión) diferente: simplemente se crea alrededor de la nave una pequeña “burbuja” (burbuja “Warp”) en el espacio-tiempo, y se generan distorsiones del espacio-tiempo para que la burbuja se “aleje” del punto de origen y se “aproxime” a su destino. Las distorsiones generadas serían de expansión detrás de la burbuja (alejándola del origen) y de contracción delante de la burbuja (acercándola al destino). La burbuja Warp se situaría en una de las distorsiones del espacio-tiempo, sobre la cual “cabalgaría” de forma análoga a como los surfistas lo hacen sobre una ola de mar.

El empleo de la curvatura espacial como medio de trasporte es un concepto que ha sido objeto de tratamiento teórico por algunos físicos (como Miguel Alcubierre con su métrica de Alcubierre, y Chris Van Den Broeck).

El empuje warp o warp drive es famoso por ser el método de desplazamiento empleado en el universo ficticio de Star Trek.

Viabilidad de la propulsión por curvatura

Entre los diferentes físicos teóricos que han analizado esta propulsión, no existe un diseño, o teoría común que permita definir una teoría sólida para viajar mediante curvatura del espacio-tiempo. El más conocido de estos diseños es el del Motor de Alcubierre (Impulso de deformación de Alcubierre. “The Warp drive: Hyper-fast travel within general relativity” publicado en el año 1994) y que asume uno de los términos empleados en la jerga de Star Trek: El Factor de Curvatura como medida de la curvatura (deformación) del espacio-tiempo y que permite el viaje (más rápido que la luz) de un objeto gracias a la curvatura generada del espacio-tiempo.

Si el Espacio-tiempo se curva de forma apropiada, estrictamente hablando, el objeto o la nave no se mueve a velocidades lumínicas, de hecho se encuentra estacionaria en el espacio interior de la burbuja Warp. Esta situación estacionaria de la nave, dentro de la burbuja, haría que la tripulación no se viera afectada por grandes aceleraciones / desaceleraciones ni existiría un transcurrir del tiempo “diferente”, es decir, no sufriría el efecto de la dilatación temporal, como en el caso de desplazarse a velocidades próximas a las de la luz en el espacio-tiempo. La nave, al activarse su propulsión por curvatura, para un observador exterior parecería que se mueve más rápido que la luz y desaparecería de su campo de visión en un breve lapso de tiempo al expandirse el espacio-tiempo de la nave con respecto a ese observador.

Miguel Alcubierre hace referencia a la necesidad de la materia extraña (también denominada materia exótica) para el empuje warp. La existencia de materia exótica no es teórica y el efecto Casimir lleva a suponer la existencia de dicha materia. Sin embargo, la generación de materia exótica, y su sostenimiento, para el desarrollo de un empuje de curvatura (o para mantener abierta la “garganta” de un agujero de gusano) es impracticable.

Algunos métodos o teorías asociados con la creación/sostenimiento de la materia exótica apuntan a que la materia exótica debería moverse, localmente a una velocidad superior a la de la luz (y a la existencia de los denominados taquiones). Otras teorías, apuntan que se puede evitar este movimiento a una velocidad superior a la de la luz pero implicaría la generación de una singularidad desnuda al frente de la burbuja Warp. Sea por un método u otro, la creación /sostenimiento de materia exótica, en particular y el uso de empujes de curvatura violan, a priori, diferentes condiciones de energía en el ámbito de la teoría del campo cuántico. Alcubierre, concluyó que la generación de una burbuja Warp era inviable ya que, según sus cálculos iniciales, necesitaría para su creación (y las distorsiones del espacio-tiempo) más energía que la existente en el universo.

Un análisis posterior del doctor Van Den Broeck (“On the (im)possibility of warp bubles” publicado en 1999), de la Universidad Católica de Leuven (Bélgica) ofreció como resultado una energía inferior a la calculada inicialmente por Alcubierre (reducida por un factor de 10 elevado a 61). Sin embargo, esto no indica que la propuesta sea realista, tal y como indicó Van Den Broeck, ya que calculó la energía necesaria para transportar varios átomos a poco menos que el equivalente a la de tres masas solares.

No obstante, un estudio de 2008 a cargo de Richard K. Obousy y Gerald Cleaver, de la universidad de Baylor (Texas), en la que se estudian los efectos de un espacio-tiempo de varias dimensiones (como predice la teoría de cuerdas), rebaja la energía necesaria para mover una nave de 1000m3 a velocidades superlumínicas a “sólo” 1045 J; el equivalente a la energía contenida en la masa de Júpiter.1

En este mismo estudio, se estima una velocidad máxima teórica para un motor warp de 1032c, si bien se trataría de un límite inútil desde el punto de vista práctico, pues para alcanzar esa velocidad arbitrariamente alta se necesitaría más energía de la disponible en el universo.

A principios del siglo XXI, la construcción de un motor de curvatura está lejos de convertirse en una realidad, debido tanto a la tecnología existente como a la elevada energía necesaria para su desarrollo. Parecen existir además otros impedimentos teóricos a un viaje superlumínico con esta tecnología, como la inestabilidad cuántica de la burbuja o la radiación de Hawking. No obstante, no existen argumentos sólidos que parezcan impedir viajes WARP sublumínicos.

El motor Warp en Star Trek

Evolución de motores Warp

En la historia de Star Trek se reconoce que el motor de curvatura fue inventado, en la Tierra, por Zefram Cochrane. La película Star Trek: Primer Contacto muestra como, en el año 2063, Cochrane realiza el primer viaje de curvatura de la especie humana, usando un antiguo misil nuclear intercontinental, modificado para viajar en el espacio y, una vez ahí, generar una burbuja Warp. Cochrane, para crear la burbuja Warp alrededor de la nave -y distorsionar el espacio-tiempo para su desplazamiento- precisó de una inmensa cantidad de energía (que obtuvo gracias a la reacción entre materia-antimateria). Este primer viaje supuso un hito, permitió alcanzar un factor de curvatura de 1,0 y condujo directamente al primer contacto con una raza extraterrestre: los vulcanos.

En la precuela Star Trek: Enterprise se establece que otras civilizaciones disponían del motor de curvatura antes que los humanos, como los vulcanos, siendo estos los que disponían de la tecnología de propulsión a curvatura más avanzada del Siglo XXI. En esta serie se muestran los viajes de la primera nave terrestre capaz de obtener un factor de curvatura de 5,1 lo que aplicando la “fórmula de curvatura”, equivale a unos 39.767.468’5 Kilómetros por segundo, alcanzando la estrella más próxima a la Tierra (Próxima Centauri – 4’25 años luz) en aproximadamente 11’69 días. En la serie clásica (mitad del siglo XXIII) las naves son capaces de obtener un Factor de Curvatura de 8 (distancia Tierra – Próxima Centauri en 3’029 días).

Es necesario destacar que las velocidades equivalentes de los factores de curvatura no han sido proporcionadas en ningún episodio o película de Star Trek. Los valores indicados en este artículo se han encontrado (o extrapolado) en manuales técnicos u otros medios electrónicos cuya propiedad está vinculada a los poseedores de los derechos de Star Trek.

Transwarp

Este término ha sido empleado refiriéndose a la forma avanzada de propulsión que excede los límites de los motores de curvatura tradicionales. Por lo general, este sistema “Transwarp” es comúnmente utilizado por los borg aunque, la Flota estelar también realizó algún que otro experimento en esa línea, tal y como se observa en Star Trek III: En busca de Spock. Algunos episodios de “Voyager” y “The Next Generation” parecen indicar que el sistema “Transwarp” empleado por los Borg se describe mejor como un conducto (del tipo agujero de gusano) a través del subespacio (es una característica del Espacio-Tiempo el cual facilita el tránsito superluminal, en la forma de viaje interestelar  de transmisión de información), en el cual se introduce la nave trasladándose, por su interior, al punto de destino.

Los borg utilizan los conductos “Transwarp” para moverse rápidamente a través de la galaxia. Estos, descubrieron la existencia de conductos “Transwarp” y configuraron redes de conductos entre sectores importantes de la galaxia para facilitar su movimiento en ésta (episodio de la serie Voyager “Endgame”). Estos conductos “Transwarp”, utilizados por los borg, son activados mediante un pulso de taquiones (partículas que se desplazan a velocidades superlumínicas y permiten viajar, de forma equivalente, a veinte veces los factores warp de los motores de curvatura tradicionales. Además, los Borg utilizan bobinas “Transwarp” para generar conductos “Transwarp” temporales.

Velocidad de curvatura. Factor de curvatura

La unidad empleada con la velocidad de curvatura es el factor de curvatura (“warp factor”). La equivalencia entre factores de curvatura obtenidos por los reactores warp y velocidades medidas en múltiplos de la velocidad de la luz es en cierto modo ambigua.

Según la guía para escritores de episodios de Star Trek de la Serie Original, los factores warp se obtienen mediante la aplicación de la siguiente fórmula cúbica:

s (w)=w3 c

donde w es el factor warp,  s (w) es la velocidad medida en el espacio normal y “c” es la velocidad de la luz. Según esta fórmula, “warp 1” es equivalente a la velocidad de la luz, “warp 2” equivale a 8 veces la velocidad de la luz, “warp 3” equivale a 27 veces la velocidad de la luz, etc.

Tabla de equivalencias Factor curvatura y velocidad de la luz
Fact. Curvatura Velocidad equivalente (múltiplos de c) Tiempo necesario para recorrer 1 pársec (en días)
1,000 1,000 1.189,90
2,000 8,000 148,74
3,000 27,000 44,07
4,000 64,000 18,59
5,000 125,000 9,52
6,000 216,000 5,51
7,000 343,000 3,47
8,000 512,000 2,32
9,000 729,000 1,63
9,500 857,375 1,39
9,975 992,519 1,20

Sin embargo, esta escala entra en conflicto con el uso que se ha dado habitualmente, ya que la velocidad que se alcanza sería insuficiente para permitir los viajes que aparecen en las series de televisión. Algunos episodios de la serie original situaban a la nave Enterprise en peligro si viajaba a factores de warp elevados (en el episodio “That Witch survives” este factor se situaba en 14,1).

Para Star Trek: La Nueva Generación y las subsiguientes series, el guionista de Star Trek Michael Okuda preparó una nueva fórmula basada en la original, pero con una diferencia importante.

Para factores warp comprendidos entre 1 y 9, se aplicó un factor warp ligeramente más rápido que el de la serie original, pero la velocidad seguía variando según una potencia fija del factor:

s (w) = w 10/3 c

Pero en el intervalo semiabierto comprendido entre warp 9 y warp 10, se hizo que el exponente que afecta a “w” incrementara de forma no convergente y, al aproximarnos a warp 10 de manera asintótica, el exponente se hace infinito. Por ello, según la escala Okuda, también tienden a infinito las velocidades que se obtienen al aproximarnos a warp 10.

Nueva escala warp de Michael Okuda

La Nueva Escala sitúa el factor de curvatura 10 como un máximo inalcanzable (identificado como el “Límite de Eugene” en la página del creador/productor de la serie, Gene Roddenberry). El factor de curvatura 10 es una asíntota que representa, inicialmente, velocidad infinita.

En el episodio de Star Trek: Voyager titulado “Momento crítico” (“Threshold”) uno de los personajes logra alcanzar el factor de curvatura 10, pero con la consecuencia de sufrir una hiper-evolución genética.

En las distintas series, sólo hay un episodio en el que se dé una equivalencia concreta. Se trata del episodio número 37 de la serie Voyager donde el navegante Tom Paris describe la velocidad del Voyager al alcanzar el factor 9,9 como de 4 mil millones de millas por segundo, lo que sería equivalente a más de 21.000 veces la velocidad de la luz.

Como referencia acerca de los factores de curvatura sostenidos (de crucero), hay que indicar que, a mediados del siglo XXIV, la nave Enterprise-D viaja a un factor de curvatura de 9,2 y la nave de clase “Intrepid” Voyager puede sostener un factor de 9,975.

Núcleo de Curvatura (“Warp core”)

La principal forma de propulsión en el universo Star Trek es el “desplazamiento del campo gravimétrico”, más comúnmente definido como Núcleo de Curvatura. El Núcleo de Curvatura es un ficticio sistema de energía basado en la reacción materia-antimateria que proporciona la energía suficiente como para generar la distorsión del Espacio-tiempo. La reacción entre materia-antimateria está controlada mediante los denominados “cristales de dilitio” (cristales supuestamente que no presentan reacción alguna cuando son bombardeados con elevados niveles de radiación). La cámara de la reacción está rodeada de un campo magnético que permite contener la antimateria y evitar las reacciones con la materia de la nave. La energía liberada durante la reacción es empleada para crear el campo de curvatura que se denomina “burbuja Warp”. Este campo distorsiona el espacio alrededor de la nave y la acelera mientras el espacio dentro de la burbuja, técnicamente, no se desplaza, por lo que la nave no experimenta ninguna dilatación temporal. El tiempo transcurre dentro de la burbuja, al mismo ratio que en el punto de origen o de destino.

Visualización de una Burbuja Warp

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10 comentarios

  1. Jesus

    Calculo que para la semana que viene te podre dejar un comentario……..
    Las Barquillas se me han calado cuando iba por el efecto Casimiro ……y tengo una fuga de anti-materia por las orejas.. 😀 😀 😀

    Vaya articulo densamente fantastico (casi como siempre xD)

    18 junio, 2012 en 18:51

    • Gracias por tus felicitaciones.

      Espero que la fuga de anti-materia solo sea por las orejas….. 😉

      Un saludo vulcano,

      Capitán Silverspock

      19 junio, 2012 en 15:07

  2. arturo diaz

    gracias como siempre capitan

    18 junio, 2012 en 20:39

    • Gracias Arturo, por entrar y comentar en el blog, tu visita al blog es un honor, y gracias a cuantos entrais en él dia a día haceis de esta nave un éxito.

      Un saludo vulcano,

      Capitán Silverspock

      19 junio, 2012 en 15:08

  3. José Luis

    Exelente, estupendo articulo. Tengo elementos, para comentar en el trabajo

    23 junio, 2012 en 8:48

    • Gracias Jose Luis, y por entrar en el blog.

      Capitán Silverspock

      25 junio, 2012 en 11:37

  4. joan

    muy buena información sigue así.

    27 junio, 2012 en 20:59

    • Gracias por leer el artículo, por tus palabras y por entrar en el blog.

      Un saludo vulcano, Joan.

      Capitán Silverspock

      28 junio, 2012 en 22:00

  5. jhon

    Me gusta star wars. Pero star trek la supera por mucho ya que esconde un gran trabajo científico, y no ficticio.LA tele trasportación no suena viable, pero lo demás si .
    De chico me fascinaba este tema y lo sigue haciendo. Pienso estudiar a fondo el tema.
    Para la gente las cosas difíciles por comodidad las denominan”” imposibles”comodidad veo en todo esto.
    LAS ESTRELLAS ESTAN HAY ARIVA Y LAS VEMOS NO SON FICCION
    ¿Porque no podríamos llegar hay?

    12 agosto, 2012 en 23:31

    • Gracias Jhon por entrar en el blog y comentar.

      A muchos nos gusta Star Trek, por ese realismo en muchas cosas, aunque sea ciencia ficción… por eso se ha denominado ciencia-ficción realista.

      Quizás aun estamos lejos de llegar a las estrellas, pero imposible no es, simplemente falta tiempo y recursos económicos, quizás no sean los mejores momentos en la actualidad para viajar a las estrellas. pero hay que recordar que la aventura humana apenas está empezando.

      Un saludo vulcano.

      Silver

      15 agosto, 2012 en 11:37

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