Feel the power

Enlazando con la última entrada, ésta tratará de cómo conseguir la energía necesaria para el viaje en el tiempo. También está inspirado en el artículo que mencioné en la entrada anterior.

La tecnología para construir máquinas del tiempo no parece que esté a nuestra disposición a corto plazo, pero podría estar en manos de una civilización más avanzada. Así que a continuación enumeraré alguna de las opciones de las que dispondría una civilización avanzada que necesitase obtener grandes cantidades de energía.
No importaría tanto el cómo la empleasen para fabricar dispositivos para el viaje en el tiempo como la forma de obtenerla. El siguiente artículo no trata más que de la exposición de algunas ideas del físico Freeman Dyson.
Pero antes de comentar las especulaciones de Dyson es conveniente introducir con algún detalle la clasificación de civilizaciones de Nicolái Kardashev. Se trata de una clasificación pensada como una guía heurística a la hora de analizar qué tipo de civilizaciones extraterrestres podrían comunicarse a través de ondas de radio con nosotros. Para Kardashev, el parámetro fundamental a la hora de establecer una clasificación en tipos sería la energía en la comunicación interestelar, ya que eso daría una idea del grado de desarrollo de tal civilización. Los tipos principales son tres:

- Tipo I. Dispondrían de energía a escala planetaria. Podrían emplear toda la energía que se produce en la Tierra para la comunicación interestelar. Las cifras empleadas por Kardashev se refieren a la producción de energía en los años sesenta del siglo pasado, así que no hay una diferencia importante con la producción actual en lo que a este asunto se refiere. Por lo tanto, nosotros no habríamos alcanzado, estrictamente hablando, el tipo I de civilización. Sea como sea, dentro del primer tipo se encontrarían civilizaciones de un nivel tecnológico similar al nuestro. No parece probable que una civilización tipo I pueda plantearse viajar al pasado o a un futuro muy lejano, salvo que exista algún descubrimiento sensacional en el campo de la física que lo permita.

- Tipo II. Su disponibilidad de energía para la comunicación interestelar sería equivalente a la generada por una estrella del tipo del Sol. Es decir, podrían emplear toda la energía producida por una estrella en forma de radiación electromagnética (luz, calor, etc.). Quizá una civilización a este nivel pudiese ya construir agujeros de gusano o motores de distorsión, pero quizá la energía disponible no fuese suficiente para ello.

- Tipo III. Lo mismo que en el caso anterior pero para toda una galaxia.

Parece que en este caso el viaje en el tiempo sería una realidad, si físicamente fuera posible, ya que podrían manejar todo tipo de objetos astrofísicos a su antojo.

Centrándonos en las civilizaciones de tipo II, ¿cómo podrían obtener tanta cantidad de energía? La respuesta se encuentra en un hipótesis sugerida por Dyson: podrían construir una esfera gigantesca rodeando la estrella, o, lo que es lo mismo, una esfera de Dyson. A Dyson se le ocurrió está idea pensando en la posibilidad de que si una civilización construyese un artefacto así emitiría en el infrarrojo de una forma muy característica. El propio Dyson ha comentado que la inspiración le vino de la lectura de Hacedor de estrellas de Olaf Stapledon. Una esfera así sería muy efectiva para recoger la radiación de la estrella que rodease, pero presenta serios inconvenientes para su construcción.
Tras proponer su existencia y los parámetros de observación correspondientes a lo largo de los años, Dyson ha considerado algunos problemas relacionados con su construcción. En todo momento los razonamientos de Dyson están basados en una física muy básica y muy general. Lo más importante sería buscar la cantidad suficiente de material para construirla, lo cual es fácil ya que no tendríamos más que destrozar unos cuantos planetas como la Tierra y habría masa suficiente. Incluso solamente con la masa de la Tierra sería posible construir una esfera; muy delgadita, pero se podría. Pero para hacernos una idea, empleando una masa como la de Júpiter tendríamos de sobra. Otro tema a considerar sería el material de construcción, ya que una esfera tan grande estaría sometida a grandes tensiones, como resultado de la gravedad de la estrella y su movimiento de rotación, porque la esfera habría de girar para poder mantener un sistema de gravedad artificial en la zona de su ecuador, si es que se pretende que la esfera sea habitable. No conocemos materiales que puedan aguantar tales tensiones, pero tampoco es algo crucial. La solución para este problema guarda relación con otro de los problemas que presenta la construcción de una esfera de Dyson.
El otro problema es la estabilidad gravitatoria. Una esfera de Dyson no es estable gravitatoriamente, ya que bastaría un pequeño movimiento para que se alejara de su posición inicial hasta chocar con la estrella que rodea. La razón se encuentra en el hecho de que un objeto hueco tiene un campo gravitatorio en su interior, no hay atracción por parte de la esfera de Dyson hacia los objetos de su interior (por eso hay que hacerla rotar para que en algunas zonas de ella exista una gravedad artificial: al hacerla girar se puede simular una atracción gravitatoria en zonas próximas al ecuador de la esfera). Además, los choques con meteoritos podrían hacer que se desviase y al final chocase con la estrella debido a que la esfera no es lo suficientemente estable como para que esas pequeñas modificaciones de la trayectoria no la desvíen. Una forma de resolver este problema sería considerar una esfera que no sea compacta, sino constituida por una gran cantidad de sectores relativamente pequeños cuya órbita pudiera guiarse con diversos dispositivos como velas solares u otros sistemas de propulsión.
Si la civilización que construyera la superestructura fuera menos ambiciosa podría conformarse con aprovechar solamente una parte de la energía disponible y construir no una esfera, sino otro tipo de estructura, como por ejemplo un anillo. Al igual que una esfera, un anillo es inestable, más inestable aún que la esfera, y por lo tanto presenta más problemas de construcción que la esfera.

Pero esta obtención de energía mediante esferas de Dyson podría resultar insuficiente para algunas civilizaciones avanzadas.¿Existe alguna otra forma de obtener energía de una estrella sin tratar de aprovechar toda la energía electromagnética que emite hacia el espacio interestelar? Sí, existe. Y para ello habría que emplear lo que Dyson ha denominado "máquinas gravitatorias". En realidad, dichas máquinas no serían tales, sino que serían sistemas constituidos por planetas, estrellas, y grandes objetos. Con ellas la ingeniería cósmica alcanza cotas auténticamente deslumbrantes. La idea que hay detrás de su empleo es que la energía gravitatoria que puede obtenerse de una estrella es mucho mayor que la que se puede obtener gracias a la radiación electromagnética.
Cuando dos estrellas rotan la una alrededor de la otra formando un sistema binario emiten radiación en forma de ondas gravitatorias. Al igual que una onda en la superficie del agua la deforma o una onda acústica comprime y expande el aire a su paso, una onda gravitatoria deforma el espacio-tiempo. No obstante, las ondas gravitatorias son tremendamente débiles y se necesitan masas muy grandes confinadas en regiones del espacio relativamente pequeñas para que sean intensas. Una civilización avanzada siempre podría tratar de aprovechar directamente las ondas que pudieran emitir sistemas de dos o tres estrellas muy compactas como son las estrellas de neutrones o las enanas blancas, aunque éstas tengan menor densidad que las primeras.Pero hay otro procedimiento mucho más simple y eficiente.
Se trataría de enviar un cuerpo masivo hacia el sistema binario de estrellas de forma que pasase cruzando en las órbitas y ganase energía gravitatoria en su órbita a costa del sistema estelar. Luego se aprovecharía la energía cinética que se ha ganado a costa de la energía gravitatoria del sistema estelar. Como la energía disponible en un sistema de dos estrellas enanas blancas o de neutrones es muy grande, el paso de un planeta que les reste energía no consume sino una pequeña fracción de la energía disponible. El mecanismo mediante el cual el planeta que se acerca al sistema estelar les "roba" energía gravitatoria a las dos estrellas es similar al que emplean las sondas espaciales para propulsarse hacia el Sistema Solar exterior, un efecto de onda gravitatoria. Incluso podría enviarse no un planeta, sino una estrella, hacia el sistema binario. Estamos hablando ya de enormes cantidades de energía. Pero, ¿cómo mover los planetas y las estrellas para construir tales máquinas gravitatorias?

Dyson propone emplear lo que él llama sistemas de eyección de masas. Estos sistemas serían dispositivos fijados al cuerpo que queremos mover y que expulsarían materia a altas velocidades desde la superficie del mismo. Su principio de funcionamiento es muy simple: del mismo modo que una escopeta produce un retroceso al disparar, un sistema así tendría un retroceso a la hora de expulsar masas a grandes velocidades. Su fundamento es uno de los principios fundamentales de la física, la conservación del producto de la masa por las velocidades en un sistema de cuerpos. En una escopeta el sistema está constituido por la escopeta y las balas dentro de los cartuchos (o perdigones). En un primer momento tanto las balas como la escopeta se encuentran en reposo. Al disparar las balas a una velocidad muy alta la única forma de que se conserve ese producto de las masas por las velocidades es produciendo un retroceso en el cañón de la escopeta. Ese es el principio del funcionamiento de la propulsión por eyección de masas. En el caso de un planeta o una estrella las masas que habría que "disparar" (las balas o perdigones) tendrían que ser muy grandes. Y, por supuesto, el tiempo de movimiento de los planetas o estrellas sería muy lento. En el caso de un planeta bastaría con ubicar enormes cañones en la superficie; en el de una estrella, habría que emplear enormes campos magnéticos para expulsar enormes masas de gas de la estrella. La energía que se emplearía para mover estrellas y planetas, y la que se podría obtener con ello, ya podría ser suficiente para fabricar máquinas que deformen el espacio-tiempo.

Por último, todavía podemos considerar una forma aún más espectacular de obtener energía. En este caso habría que emplear nada más y nada menos que agujeros negros. Roger Penrose ha demostrado que puede obtenerse energía a costa de la energía gravitatoria de un agujero negro en rotación. Podríamos hacerlo disponiendo dos grandes estructuras que rodeasen el agujero negro a cierta distancia. Por ejemplo, dos esferas o anillos. Su mecanismo de funcionamiento sería muy simple: no habría más que dejar caer un objeto masivo desde una estructura y recogerlo en la otra. Con la trayectoria adecuada podría obtenerse gran cantidad de energía.