Muchos fans de ciencia ficción hemos escuchado frases como "Teniente, warp 6, ¡ahooraaa!", o, "Sujétense bien, que vamos a entrar a la velocidad de la luz".
La ciencia ficción ha ido por delante de la ciencia en muchos campos, aportando nuevas ideas y predicciones, algunas de ellas hoy son realidad, otras quizá lo sean en un futuro o no.
En esta entrada quería hacer una pequeña comparativa de unidades de velocidad estelar (velocidad de las estrellas) y espacial (velocidad en el espacio), tanto reales como de ciencia ficción, sin entrar en detalles demasido técnicos.
Gracias a la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein, se define la velocidad de la luz ( c ) como una constante universal. En 1983, el valor de la velocidad de la luz en el vacío fue incluida oficialmente en el Sistema Internacional de Unidades como constante.
| Velocidad de la luz (en el vacío) | 299.792.458 m/s | aprox. 173 ua/dia |
La velocidad de la luz es la base de otras unidades de velocidad utilizadas hoy en día por los científicos en astronomía o física, para medir velocidades estelares (de las estrellas):
| Nombre | Símbolo | Unidades | Breve Descripción |
| Movimiento propio (de una estrella) | segundos de arco por año ("/año) | Desplazamiento aparente de las estrellas en el cielo. | |
| Velocidad radial (de una estrella) | Vr | Normalmente km/s ó m/s ó cm/s | Componente de la velocidad de la estrella en el sentido de la visual dirigida a la misma. La velocidad radial es igual al producto de la velocidad de la luz c multiplicada por el desplazamiento de la longitud de onda de esa misma línea con respecto a la posición normal de la línea en un espectro de referencia determinado en un laboratorio terrestre. Puede ser de acercamiento (con signo negativo) o de alejamiento (con signo positivo). |
| Velocidad tangencial (de una estrella) | Vt | Normalmente km/s ó m/s ó cm/s | El movimiento de las estrellas se realiza en tres dimensiones. El llamado movimiento propio es perpendicular a la visual, con el cual puede determinarse la velocidad tangencial de la estrella, si se conoce la distancia a la que se encuentra la estrella, y además, se acercan o se alejan del observador, desplazamientos que se miden a través de la denominada velocidad radial. |
| Velocidad espacial (de una estrella) | Ve | Normalmente km/s ó m/s ó cm/s | Ve2 = Vr2 +Vt2 La Ve que resulta es la velocidad espacial relativa de la estrella con respecto al observador; para obtener la velocidad absoluta se debe restar la velocidad del observador. |
Para planetas, o satélites (naturales o artificiales) se utiliza la Velocidad orbital ( vorb ) para medir la velocidad en su órbita alrededor de otro cuepo celeste (estrella, planeta, ...). Por ejemplo, el planeta Tierra tiene una velocidad orbital media de 29,78 km/s. Otro ejemplo, el Sol tiene una velocidad orbital de unos 240 km/segundo respecto al centro de su galaxia.
Siendo:
la constante gravitacional, 
la masa del cuerpo atrayente, y 
el radio de la órbita:
Cuando hablamos de la velocidad con la que poder desplazarnos por el espacio (con una nave espacial), utilizamos la velocidad espacial. Aquí es donde la ciencia ficción aporta multitud de ideas, basándose en distintas "tecnologías" de propulsión. Enumeraré aquí algunas:
Nota: Para velocidades mayores a la de la luz, véase la Métrica de Alcubierre.
La velocidad espacial la podríamos medir por ejemplo en m/s, km/s, m/hora, millas/hora (mph), km/hora, años luz/tiempo, ua/tiempo, warp (curvatura en castellano), etc.
En la realidad (naves espaciales, cohetes, aviones, ...), no se especifica "velocidad espacial", sino el "Empuje máximo" en N (Newtons) (o libras-fuerza en el sistema anglosajón). Es decir, la nave es acelerada con un empuje (menor o igual al máximo que pueden ejercer los motores de la nave), al que hay que restar o sumar una serie de fuerzas (que pueden ser variables) (gravedad * masa, rozamiento atmosférico, atracción planetaria, ...), así como una eficiencia que puede ser variable. Así, la velocidad punta que puede alcanzar una nave espacial se puede producir no tanto en el despegue, como en un momento dado de su trayectoria "empujada" por alguna fuerza externa como puede ser la de un planeta.
| Nombre | Tipo | Breve descripción |
| Propulsión química | Real y Ciencia Ficción | Los cohetes impulsores funcionan con combustible químico, ya sea sólido o líquido. Desventaja: combustible con duración limitada corta. |
| Catapulta electromagnética | En estudio, y Ciencia Ficción | Rampa de gran longitud en la que, mediante campos magnéticos, se acelera el objeto que se desea poner en órbita, lo que permitiría abaratar el coste de los lanzamientos a órbita. |
| Ascensor espacial | En estudio, y Ciencia Ficción | Un ascensor hipotético que conecta la superficie de un planeta con el espacio, lo que permitiría abaratar el coste de los lanzamientos a órbita. |
| Vela solar | En desarrollo, Prototipos, y Ciencia Ficción | Las velas solares captan empujes producidos por fuentes externas a la propia nave (por ejemplo con rayos láseres, o viento solar), de manera que ésta no necesita transportar consigo ni motor ni combustible, aligerando considerablemente el peso de la nave, y pudiendo alcanzar así mayores velocidades. Desventaja: "cercanía" de la fuente. |
| Motor de fisión nuclear (motor de vapor) | Teórico, Prototipo, y Ciencia Ficción | Utiliza el calor desprendido por una reacción nuclear controlada para evaporar fluido que, expulsado por las toberas de la nave, genera impulso. Se probó un prototipo en tierra que sufrió un accidente catastrófico fracturándose las barras de uranio. Ventaja: varios años sin repostar. Desventaja: velocidades bajas. |
| Explosión atómica: el proyecto Orión | Ciencia Ficción | Utilizar una explosión atómica para producir plasma, que al chocar contra un plato en el vehículo espacial, generaría un enorme impulso. La duración del estallido es tan breve que el plato de impulso, de acero o aluminio, apenas sufre un ligero desgaste. Ventajas: motor con una relación de impulso miles de veces mayor que el de un motor químico. Además, necesita una masa de reacción mucho menor gracias a las altas velocidades que alcanza el plasma. Desventaja: un pequeño fallo en el proceso de detonación puede destruir la nave, así como todo lo que haya a su alrededor. |
| Naves de fusión | Ciencia ficción | Fundir dos átomos de hidrógeno para formar helio, acompañado de un enorme desprendimiento de energía. Las partículas resultantes son altamente energéticas y se mueven a velocidades muy cercanas a la luz. Ventajas: Al cabo de menos de un año, la nave se desplazaría a un décimo de la velocidad de la luz, lo que supone una opción viable para un posible viaje interplanetario. Desventajas: temperaturas muy elevadas. Y, gran parte de la energía que libera la fusión debe dedicarse al mantenimiento de esos campos. |
| Ramjets interestelares | Teórico, y Ciencia Ficción | Un cohete de fusión en donde un gigantesco colector recogería el hidrógeno difuso del espacio interestelar, lo quemaría durante el vuelo mediante una reacción de fusión protón-protón, y expulsaría los residuos hacia atrás. Desventaja: el impulso generado sería menor que la resistencia ocasionada por cualquier tipo de colector. Ventaja: teóricamente la nave podría acelerar hasta cerca de la velocidad de la luz. |
| Motores de antimateria | Ciencia ficción | Un motor de antimateria, produciría teóricamente unos 20.000 billones de julios por kilogramo de combustible, lo que sería el óptimo desde un punto de vista energético para la propulsión de una nave espacial.
En la aniquilación de protones y antiprotones se generan como subproducto piones que son susceptibles de ser manejados mediante campos magnéticos para producir impulso. Estos piones se mueven prácticamente a la velocidad de la luz, por lo que la velocidad final de estas naves también sería altísima. Desventaja: la antimateria es difícil de producir y altamente inestable. |
| Agujero de gusano | Ciencia Ficción | Fenómeno no comprobado científicamente que hace saltos en el espacio-tiempo. |
| Motores Warp o de curvatura | Ciencia ficción | Generan una distorsión en el tejido espacio-temporal que rodea la nave, de manera que no es la nave la que surca el espacio a alta velocidad, sino el propio espacio el que estira, transportando la nave con él. Ventaja: se puede burlar la limtación de la velocidad de la luz, pudiendo en teoría alcanzarse velocidades arbitrariamente altas. Desventaja: la cantidad de energía requerida para un viaje así sería desproporcionada. |
Nota: Para velocidades mayores a la de la luz, véase la Métrica de Alcubierre.
La velocidad espacial la podríamos medir por ejemplo en m/s, km/s, m/hora, millas/hora (mph), km/hora, años luz/tiempo, ua/tiempo, warp (curvatura en castellano), etc.
En la realidad (naves espaciales, cohetes, aviones, ...), no se especifica "velocidad espacial", sino el "Empuje máximo" en N (Newtons) (o libras-fuerza en el sistema anglosajón). Es decir, la nave es acelerada con un empuje (menor o igual al máximo que pueden ejercer los motores de la nave), al que hay que restar o sumar una serie de fuerzas (que pueden ser variables) (gravedad * masa, rozamiento atmosférico, atracción planetaria, ...), así como una eficiencia que puede ser variable. Así, la velocidad punta que puede alcanzar una nave espacial se puede producir no tanto en el despegue, como en un momento dado de su trayectoria "empujada" por alguna fuerza externa como puede ser la de un planeta.
Listaré ahora velocidades máximas de algunas naves reales y de ciencia ficción:
Nota: en el mundo de Star Trek la velocidad de curvatura "warp" ( s(w) ) viene definida según la siguiente ecuación, siendo c la velocidad de la luz, y w el factor warp:
Nota 2 (de socio de club Star Trek Valencia): Existen múltiples teorías sobre como funcionan los motores de Curvatura
de Star Trek, la que más me satisface es la teoría que dice las naves de
Star Trek estan envueltas en una burbuja de "subespacio" que tiene
propiedades diferentes al espacio normal, por ello al ser las leyes
Físicas diferentes la velocidad de la luz es diferente a la del universo
normal.
| Nombre | Tipo | Velocidad máxima |
| Tardis | Ciencia Ficción | Aprox. infinitos años luz/día (Viajes espacio-temporales) |
| Daedalus | Ciencia Ficción | 1'6*10^5 años luz/día |
| Basestar | Ciencia Ficción | 1'1*10^5 años luz/día |
| Galactica | Ciencia Ficción | 518'4 años luz/día |
| Halcón Milenario | Ciencia Ficción | 36 años luz/día |
| USS Enterprise-D | Ciencia Ficción | Warp 9.6 durante 12 horas |
| USS Voyager | Ciencia Ficción | Warp 9.975 |
| New Horizons | Real | 57,600 km/h |
| Apollo 10 | Real | 39,896 km/h |
| Pioneer 10 | Real | 52,100 km/h |
| Ulisses | Real | 55,400 km/h |
| Pioneer 11 | Real | 173,000 km/h |
| Voyager 1 | Real | 62,100 km/h |
| Galileo | Real | 173,770 km/h |
| Helios 2 | Real | 241,350 km/h |
| Stardust | Real | 46,660 km/h |
| SR-71A (blackbird) | Real | Mach 3,35 (3.530 km/h) (Nota: no es nave espacial) |
Comentar por último el Número Mach ( M ) como una medida de velocidad relativa que se define como el cociente entre la velocidad de un objeto ( V ) y la velocidad del sonido ( Vs ) en el medio en que se mueve dicho objeto. Y que se utiliza para algunas aeronaves. De esto quizá hable en otro post.
Nota:
es un valor que depende del medio físico en el que se transmite el sonido.
Nota:
es un valor que depende del medio físico en el que se transmite el sonido. 
Referencias
- http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luz
- http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_radial
- http://feinstein.com.ar/Movimiento.html
- http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_astron%C3%B3mica
- http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_orbital
- http://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_Astronomicas
- http://www.quimica.urv.es/~w3siiq/DALUMNES/02/siiq36/El%20sol.htm
- http://es.wikipedia.org/wiki/Nave_espacial
- http://es.wikipedia.org/wiki/Viaje_interestelar
- http://es.wikipedia.org/wiki/Halc%C3%B3n_Milenario
- http://www.geekzeitung.com/2010/12/carrera-espacial-a-la-galaxia-pegaso/
- http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20081119171402AAHGhDp
- http://www.aerospaceweb.org/question/spacecraft/q0260.shtml
- http://galactic-voyage.com/Ships.htm
- http://en.wikipedia.org/wiki/USS_Enterprise_%28NCC-1701-D%29
- http://en.wikipedia.org/wiki/USS_Voyager_%28Star_Trek%29
Sigue escribiendo cosas así. :) Aunque me pierdo con muchos conceptos y fórmulas -soy de letras-, me gusta mucho este blog.
ResponderEliminarPor cierto, hablando de ciencia-ficción, estoy leyendo a un autor polaco que se llama Stanislav Lem que creo que te podría gustar.
¡Un abrazo!
I.