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Un ascensor gigante podría conectar la Tierra al espacio usando la tecnología actual, según expertos — así es como funcionaría

Esta ilustración del artista Pat Rawling muestra el concepto de un ascensor espacial visto desde la estación de trasbordo geoestacionaria mirando a lo largo del ascensor hacia la Tierra.
Esta ilustración del artista Pat Rawling muestra el concepto de un ascensor espacial visto desde la estación de trasbordo geoestacionaria mirando a lo largo del ascensor hacia la Tierra. NASA/MSFC

NASA/MSFC

  • Un ascensor espacial en la Tierra o en la Luna podría hacer que los viajes espaciales y el transporte de carga sean más fáciles, baratos y sostenibles.
  • Las compañías en China y Japón esperan construirlos para 2045 y 2050, respectivamente. Los investigadores japoneses han probado incluso prototipos en miniatura en el espacio.
  • Los expertos dicen que un ascensor espacial podría ser posible con la tecnología actual, especialmente si lo construyéramos en la Luna. Un elevador lunar no tendría que lidiar con la fuerza gravitatoria de la Tierra ni con los desechos espaciales.
  • Sin embargo, aún quedan muchos detalles por pulir, incluyendo cómo construir una estructura tan monumental.
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Un número creciente de científicos y entusiastas de la tecnología espacial están buscando formas de construir un ascensor enorme, ya sea en la Tierra o en la Luna, que pueda transportar carga hacia y desde el Espacio.

En un estudio publicado en septiembre, que no ha sido revisado por otros expertos, dos estudiantes de postgrado propusieron una versión de un ascensor espacial que se extendería desde la Luna hasta la órbita del satélite de la Tierra. Una estructura que creen que podría construirse con la tecnología actual.

"Tienen razón, y nosotros teníamos razón primero, de que el ascensor lunar es una tecnología factible", dice a Business Insider Michael Laine, presidente de la compañía de desarrollo de ascensores espaciales LiftPort Group. 

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Otros defensores de estas construcciones han insistido durante años en que la construcción de dicha estructura es factible con la tecnología actual y que podría abrir nuevas fronteras en la exploración espacial

Así es como funcionaría un ascensor espacial.

En 1895, el científico espacial ruso Konstantin Tsiolkovsky contempló la Torre Eiffel e imaginó que se extendía hacia el espacio.

En 1895, el científico espacial ruso Konstantin Tsiolkovsky contempló la Torre Eiffel e imaginó que se extendía hacia el espacio.
Konstantin Eduardovich Tsiolkovskii trabajando. Wikimedia Commons

Wikimedia Commons

Su sueño se convirtió en el primer intento de un ascensor espacial.

Imaginó que una torre como esta podría llevar carga a la órbita geoestacionaria —la altura a la que los satélites pueden sincronizar su órbita con la rotación de la Tierra— a 35.786 kilómetros sobre el nivel del mar. A medida que los objetos ascendían la torre, ganaban velocidad horizontal de la rotación de la Tierra y podían usar esa velocidad para lanzarse a la órbita.

En relación con los cohetes, los ascensores espaciales serían una forma más barata y rápida de llevar carga y personas fuera de la Tierra, porque el despegue es una de las partes más caras y difíciles de los viajes espaciales.

En relación con los cohetes, los ascensores espaciales serían una forma más barata y rápida de llevar carga y personas fuera de la Tierra, porque el despegue es una de las partes más caras y difíciles de los viajes espaciales.
La tripulación del Apolo 8 despega del Centro Espacial Kennedy en Florida el 21 de diciembre de 1968. AP Photo

"El coste tan alto del transporte espacial, junto con la falta de fiabilidad, es un candado virtual para llegar a la frontera final", dice una hoja informativa de la NASA de 2008. "Nuestros sueños de la vida cotidiana en el espacio y su promesa de una vida mejor en la Tierra son rehenes del alto precio del transporte espacial."

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Eso no ha cambiado. En promedio, transportar material desde la superficie de la Tierra al espacio cuesta casi 20.000 euros por kilogramo, o unos 10.000 euros por libra. Desde que el programa del transbordador espacial de la NASA terminó en 2011, las empresas privadas han estado abasteciendo a la Estación Espacial Internacional.

"El ascensor espacial aportaría principalmente una mejora económico para la industria espacial", dice Tyler Harris, ingeniero del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, a Business Insider.

"El ascensor espacial sería principalmente un cambio económico para la industria espacial", dice Tyler Harris, ingeniero del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, a Business Insider.
Una ilustración del artista Pat Rawling muestra el concepto de un ascensor espacial visto desde una estación de transferencia geoestacionaria, mirando hacia la Tierra. NASA/MSFC

NASA/MSFC

Según algunas estimaciones, un ascensor bien diseñado reduciría el coste del transporte de carga a tan sólo 100 euros por kilogramo aproximadamente. Incluso a 1.000 euros por kilogramo, sería sólo el 5% del precio actual.

El diseño básico de un ascensor espacial implicaría un cable, o "atadura", que podría estirarse desde un ancla en el suelo hasta un contrapeso en el espacio.

El diseño básico de un ascensor espacial implicaría un cable, o "atadura", que podría estirarse desde un ancla en el suelo hasta un contrapeso en el espacio.

Un coche pesado, o "escalador", viajaría arriba y abajo de la correa de sujeción. El elevador llevaría la carga a la órbita geoestacionaria, más allá de la región donde la gravedad de la Tierra es más fuerte.

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La fuerza centrífuga de la rotación de la Tierra sostendría la correa.

 

Piensa en sostener un extremo de una cuerda con una piedra atada al otro extremo, y girarla alrededor de la piedra en círculo. La fuerza centrífuga es la que empuja la piedra hacia afuera y hace que la cuerda se estire en toda su longitud. En un ascensor espacial, la correa sería como esa cuerda, y el contrapeso sería como la piedra.

Los expertos dicen que este tipo de estructura podría construirse con la tecnología actual. Según sus estimaciones, los costes varían considerablemente, de 1.000 millones de euros a casi 90.000 millones.

Los expertos dicen que este tipo de estructura podría construirse con la tecnología actual. Según sus estimaciones, los costes varían considerablemente, de 1.000 millones de euros a casi 90.000 millones.
Un contrapeso en el espacio mantendrá la correa de sujeción tensa, como una piedra al final de una cuerda que se hace girar en círculos. Nyein Aung, PhD for LiftPort Group

Nyein Aung, PhD for LiftPort Group

Harris ha realizado recientemente una evaluación de tres diseños diferentes de ascensores espaciales y ha descubierto que todos ellos serían "ambientalmente sostenibles y económicamente viables".

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La estimación de costes de 90.000 millones de euros proviene de la Corporación Obayashi con sede en Japón. La compañía quiere construir un ascensor espacial para el año 2050.

La estimación de costes de 90.000 millones de euros proviene de la Corporación Obayashi con sede en Japón. La compañía quiere construir un ascensor espacial para el año 2050.
En esta representación de Obayashi, el ascensor transporta a la gente de la Tierra a una Estación de Órbita Terrestre Geoestacionaria a una altura de 36.000 kilómetros. Obayashi Corporation

La Academia China de Tecnología de Vehículos de Lanzamiento, una subdivisión del principal contratista de programas espaciales de la nación, quiere construir un ascensor espacial para 2045, aunque la compañía no ha dado a conocer ningún detalle sobre estos planes.

La NASA también ha financiado investigaciones sobre ascensores espaciales, pero nunca se ha comprometido a construir uno.

Obayashi cree que costará 20 años construir el cable a partir de una base de 400 metros que flota en el agua.

Obayashi cree que costará 20 años construir el cable a partir de una base de 400 metros que flota en el agua.
El diseño de Obayashi requiere un barco o algún tipo de plataforma flotante para anclar la correa a la Tierra. Se puede mover gradualmente para controlar la correa y ayudar al transportador a evitar objetos grandes o escombros en el espacio. Nyein Aung, PhD for LiftPort Group

Nyein Aung, PhD for LiftPort Group

La compañía prevé que el producto final lleve a ascensos de 100 toneladas fuera de la Tierra.

La Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) lanzó una versión en miniatura de un ascensor espacial en septiembre de 2018 para ver cómo reaccionaba ante el entorno espacial.

La Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) lanzó una versión en miniatura de un ascensor espacial en septiembre de 2018 para ver cómo reaccionaba ante el entorno espacial.
El mini ascensor espacial STARS-Me se desplegándose en el espacio el 6 de octubre de 2018. JAXA/NASA

JAXA/NASA

El dispositivo, llamado Space Tethered Autonomous Robotic Satellite - Miniature Elevator (STARS-Me) —Satélite Robótico Autónomo Atado al Espacio en su traducción al castellano—, fue diseñado por investigadores de la Universidad de Shizuoka. Se trataba de dos satélites CubeSat, cada uno de los cuales podía comunicarse con el suelo, con una correa de 14 metros entre ellos.

El objetivo: arrastrar a un escalador con Bluetooth hasta la cuerda de un CubeSat al otro.

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El lanzamiento fue un éxito, según un informe de febrero, pero los investigadores tuvieron dificultades para comunicarse con uno de los CubeSats. Todavía tienen que verificar si el escalador viajó con éxito arriba y abajo de la correa de sujeción.

El mismo equipo de investigación japonés está planeando lanzar una versión más grande del dispositivo.

El mismo equipo de investigación japonés está planeando lanzar una versión más grande del dispositivo.
Los equipos de desarrollo de CubeSat y los funcionarios de JAXA posan con una demostración a pequeña escala del ascensor orbital STARS-Me, en agosto de 2018. JAXA

JAXA

El siguiente experimento utilizaría una correa de 2 kilómetros y un robot que podría limpiar los desechos espaciales. Sin embargo, los investigadores aún no han anunciado ninguna fecha.

LiftPort ha estado llevando a cabo demostraciones de tecnología de ascensores espaciales sobre el terreno por su cuenta. Los escaladores ascendían cables de hasta 300 metros de altura.

Laine comenzó a investigar ascensores espaciales como miembro del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA (NIAC), indagando entre 1998 y 2007. Los investigadores consideraron que tal proyecto era factible, pero no continuaron la investigación tras el cierre de NIAC. Por ende, LiftPort siguió la tecnología por su cuenta.

La parte más difícil de desarrollar un transportador espacial es encontrar el material adecuado para la correa de sujeción.

La parte más difícil de desarrollar un transportador espacial es encontrar el material adecuado para la correa de sujeción.
En la visión de LiftPort, el escalador probablemente viajaría arriba y abajo de la correa usando electricidad. Esta representación artística muestra cómo podría ser. Nyein Aung, PhD for LiftPort Group

Nyein Aung, PhD for LiftPort Group

La correa tendría que resistir el clima en la atmósfera de la Tierra, la radiación del Sol y los impactos de meteoritos y otros desechos.

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Sus defensores creen que los nanotubos de carbono podrían ser la respuesta —los tubos huecos de carbono son sólo nanómetros de ancho pero 100 veces más fuertes que el acero.

Sus defensores creen que los nanotubos de carbono podrían ser la respuesta —los tubos huecos de carbono son sólo nanómetros de ancho pero 100 veces más fuertes que el acero.
Kevin Ausman, director ejecutivo del centro de nanotecnología biológica y ambiental de la Universidad Rice, sostiene un tubo de nanotubos de carbono, 3 de septiembre de 2002. AP Photo/Pat Sullivan

AP Photo/Pat Sullivan

El problema es que estas poderosas fibras tienen como mucho unos pocos metros de largo — nadie puede acercarlas lo suficiente para abarcar las más de 35.400 kilómetros que se necesitan para hacer un ascensor espacial.

Otro obstáculo que les mantiene en el reino de la ciencia ficción, son los desechos espaciales.

Otro obstáculo que les mantiene en el reino de la ciencia ficción, son los desechos espaciales.
Un gráfico de escombros rastreados en la órbita de la Tierra. Aproximadamente el 95% de estos objetos no son funcionales. NASA

La Agencia Espacial Europea estima que 128 millones de objetos menores de 1 centímetro están orbitando la Tierra, junto con otros 900.000 que miden de 1 a 10 centímetros.

Cualquier ascensor espacial estaría sujeto a colisiones con toda esta basura espacial, por lo que tendría que ser capaz de soportarlos o superarlos.

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Sin embargo, la Luna no se enfrenta a todos esos desechos, y una menor gravedad allí significa que más materiales podrían soportar su propio peso. Así que algunos investigadores piensan que en la Luna es más fácil para partir de cero.

Sin embargo, la Luna no se enfrenta a todos esos desechos, y una menor gravedad allí significa que más materiales podrían soportar su propio peso. Así que algunos investigadores piensan que en la Luna es más fácil para partir de cero.

"El clásico ascensor espacial es un problema realmente difícil porque el campo gravitatorio de la Tierra es tan grande que se necesitan materiales muy fuertes que no disponemos ahora mismo", dice a NBC News Jerome Pearson, un ingeniero aeroespacial que propuso por primera vez el ascensor lunar en 1977. "Por otro lado, se podría construir un ascensor espacial lunar con los materiales existentes ahora mismo".

A diferencia del que se elevaría desde la Tierra, un ascensor lunar no usaría fuerza centrífuga. La gravedad haría todo el trabajo.

En LiftPort, Laine también está trabajando en un concepto de ascensor lunar. Para el material de sujeción, tiene sus ojos puestos en Dyneema, una fibra plástica de polietileno que es 15 veces más fuerte que el acero.

En LiftPort, Laine también está trabajando en un concepto de ascensor lunar. Para el material de sujeción, tiene sus ojos puestos en Dyneema, una fibra plástica de polietileno que es 15 veces más fuerte que el acero.
Cabezales de fibra de Dyneema en la planta de Dyneema en Heerlen, Países Bajos, 12 de noviembre de 2007. Reuters/Jerry Lampe

Reuters/Jerry Lampe

Pero Laine dice que Dyneema no es un "material de Ricitos de Oro", ya que no soporta la radiación tan bien como le gustaría.

También ha estado experimentando con nanotubos de Kevlar y carbono.

"Tenemos un buen manejo de los materiales más factibles, y es muy probable que esos materiales funcionen", asegura Laine.

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Un análisis calculó que un ascensor lunar podría pagarse por sí mismo después de 53 usos, ya que podría reducir al menos dos tercios del costo de aterrizar en la luna y reducir el costo de las misiones de retorno de muestras al menos nueve veces.

Un análisis calculó que un ascensor lunar podría pagarse por sí mismo después de 53 usos, ya que podría reducir al menos dos tercios del costo de aterrizar en la luna y reducir el costo de las misiones de retorno de muestras al menos nueve veces.
Una representación de la NASA de un diseño propuesto para un vehículo que aterriza en la Luna con el programa Artemis — el vehículo de ascenso se muestra separado del de descenso. NASA via Associated Press

Puede leer el análisis de costes completo aquí.

"Hay muchas ventajas con un ascensor espacial lunar", dice Pearson. "Y con este nuevo programa de la NASA para regresar a la luna, puede haber interés adicional".

De momento cualquier ascensor espacial sigue siendo teórico. "La gran idea sigue estando sujeta a muchos detalles para los que no tenemos las respuestas", dice Laine.

De momento cualquier ascensor espacial sigue siendo teórico. "La gran idea sigue estando sujeta a muchos detalles para los que no tenemos las respuestas", dice Laine.

Añadió que el equipo de LiftPort aún necesita investigar los efectos de los rápidos cambios de temperatura que sufriría la carga al ascender. También es necesario trabajar para determinar cómo proteger la carga de la radiación solar y cómo los materiales de sujeción que pueden utilizarse para el transporte manejan los cambios atmosféricos. Luego, por supuesto, está la complicada logística de construir un ascensor de este calibre por primera vez.

Planificar esos detalles es un proceso lento en las primeras etapas. Por ahora, implica mucho papeleo, simulaciones complicadas y esfuerzos de financiación, según Laine.

"Es la aburrida y mundana tarea de construir lo más grande de la historia", añade.

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Pero si un ascensor espacial se convierte en una realidad, también podría ayudarnos a acceder a los recursos del espacio.

Pero si un ascensor espacial se convierte en una realidad, también podría ayudarnos a acceder a los recursos del espacio.
El concepto de este artista muestra la nave espacial OSIRIS-REx recogiendo una muestra del asteroide Bennu. OSIRIS-REx es un primer paso para aprender a minar asteroides. NASA

NASA

"No sólo permite nuevas exploraciones espaciales y oportunidades en el espacio, sino que la forma en que yo lo veo es utilizando esos recursos para mejorar la sostenibilidad en la Tierra", explica Harris.

Los asteroides pueden ser literalmente tesoros escondidos, ya que contienen elementos valiosos como oro, platino y hierro. La minería de materiales en un asteroide significaría que no estamos extrayendo esos recursos de la Tierra.

Una vez que se descubra cómo extraer recursos valiosos en el espacio, podrían aumentar las posibilidades para una mayor exploración.

Una vez que se descubra cómo extraer recursos valiosos en el espacio, podrían aumentar las posibilidades para una mayor exploración.

Por ejemplo, el agua recogida en el espacio podría descomponerse en hidrógeno y oxígeno para producir combustible para cohetes, que a su vez podría enviar más naves espaciales.

"Para permitirnos el acceso a todos estos recursos espaciales, necesitamos encontrar una forma mejor y más barata de entrar en la órbita", dijo Harris.

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