BIBLIOGRAFIA 
VOLVER A LA PAGINA PRINCIPALUn cohete se basa directamente en la tercera ley de Newton o principio
de la acción y reacción: la velocidad del vehículo
depende de la velocidad de los gases expulsados hacia atrás por
el mismo. Como la atmósfera apenas tiene una veintena de Km de espesor,
nuestro vehículo cohete debe contener masa de reacción suficiente
como para llegar a su punto de destino... y después decelerar para
volver al punto de partida. Teniendo en cuenta que dicha masa de reacción
esta constituida por compuestos altamente volátiles y explosivos,
parece un milagro que accidentes como el del transbordador espacial ‘Challenger’
no hayan sucedido mas a menudo...
¿Qué es un ascensor espacial? Simplificando mucho la idea, una piedra que gira al extremo de una cuerda. Un extremo de la cuerda esta "atado" a la superficie del planeta. El otro, a una masa de lastre, normalmente un asteroide. La rotación de la Tierra estabiliza el sistema: la tensión de la cuerda compensa la fuerza centrífuga que tiende a que el asteroide salga despedido y además mantiene la torre enhiesta.
Las ventajas de un artefacto de este tipo son impresionantes. En primer lugar, ya no es necesario emplear cantidades ingentes de peligroso combustible para subir masa útil al espacio: siguen siendo necesarios muchos millones de julios, pero podemos suministrarlos en forma de electricidad, de la que disponemos en abundancia. El viaje se hace mucho más lento (cinco o seis días frente a unos veinte minutos que tardan los cohetes) pero la carga útil que se puede subir al espacio ya no está limitada por la masa de reacción del vehículo de transporte sino por la resistencia estructural de la pasarela y la cantidad de energía que seamos capaces de generar y suministrar al sistema. Y además, tenemos acceso a enormes cantidades de materias primas de primera necesidad procedentes del espacio: por ejemplo, del cinturón de asteroides o la Luna...
Respecto al tema de la energía, el ascensor espacial tiene dos ventajas, a cuál más interesante. Por una parte, el campo gravitatorio terrestre tiene una curiosa propiedad: es conservativo. Esto significa que necesitamos suministrar energía a nuestra masa de prueba para hacerla subir... pero al bajar esa masa de prueba cederá exactamente la misma cantidad de energía que le suministramos. Este principio, el mismo que utiliza el ascensor de cualquier edificio terrestre, permite reducir drásticamente el consumo. La otra ventaja es menos evidente, pero no menos importante: en el espacio exterior existen ingentes cantidades de energía solar. Desde hace años lleva estudiándose la idea de explotarla mediante la utilización de inmensos paneles de células fotovoltaicas situados en órbita geoestacionaria. El único factor limitativo para el empleo de esta fuente energética limpia, no contaminante y casi inagotable es la dificultad para enviarla de forma segura a la superficie terrestre: el método propuesto, la utilización de haces de microondas emitidos por las estaciones orbitales hacia una central terrestre, es muy peligroso y adolece de fuertes pérdidas por absorción atmosférica. Pero el ascensor espacial nos proporciona un soporte ideal para transportar esta energía a la superficie del planeta con unos costes mínimos y un factor de seguridad máximo...
La ultima gran ventaja del ascensor espacial es su empleo como honda
gravitatoria. Continuando con el símil de la piedra y la cuerda,
si parte de la masa de lastre se desprende en un momento dado, adquirirá
una velocidad lineal equivalente a la velocidad angular de giro multiplicada
por el radio, exactamente igual que una piedra despedida por una honda...
Para la velocidad angular de la Tierra, con un radio adecuado se pueden
obtener velocidades de escape pero que muy interesantes... además
de conseguir como efecto secundario una plataforma espacial a 100.000 Km.
de altura dotada de una gravedad importante generada por la fuerza centrífuga.
El punto de anclaje sobre el planeta debe de encontrarse forzosamente sobre el ecuador, debido al modo de funcionamiento de nuestro tallo de habichuela. En cualquier otro lugar de la superficie, el cable no ascendería recto, sino formando un ángulo. Además, debe encontrarse sobre una placa tectónicamente estable: el ascensor es extremadamente sensible a los terremotos y el anclaje no debe desprenderse bajo ningún concepto. También se debe contar con una climatología estable: un huracán podría ciertamente comprometer su integridad. Debería llegarse a un compromiso entre la cercanía a los puntos de distribución de energía y materias primas... y un factor de seguridad frente a posibles fallos. Por último, cuanto mayor sea la altura sobre el nivel del mar del punto de anclaje, tanto mas eficiente será nuestro desplazamiento: las pérdidas debidas al rozamiento atmosférico de los vehículos están limitadas a los cien primeros kilómetros de nuestro recorrido... y dentro de ese tramo, especialmente en el rango de los 20 primeros. Cuanto más alto sea nuestro punto de partida, menor será el rozamiento que tengamos que compensar...
El cable y sus equipamientos auxiliares (elementos energéticos, vagones de transporte, etc.) deben de ser construidos forzosamente en el espacio: sería imposible hacer ascender a la enorme masa del cable en contra del pozo de gravedad... mientras que es relativamente sencillo dejarla caer sobre el punto deseado. La ubicación de la factoría espacial debe cumplir dos condiciones: debe ser estable y debe permitir un fácil despliegue del cable y de la masa de lastre. Se han propuesto dos puntos: una órbita geoestacionaria sobre el punto de inserción a 36.000 Km de altura, o bien uno de los puntos de Lagrange del sistema Tierra-Luna. El primero es un punto de equilibrio dinámico: para que la factoría se mantenga en órbita, es necesario compensar el peso del cable que vamos soltando hacia la Tierra con un contrapeso que iremos liberando en sentido contrario. El segundo presenta la ventaja de ofrecer un lugar de aparcamiento ideal para los materiales fabricados, aunque tiene el inconveniente de necesitar un procedimiento muy complejo para el traslado de los elementos del ascensor hasta el punto de inserción en la órbita terrestre.
La longitud final del sistema cable-lastre viene determinada por muchos
factores. La solución intuitiva parece ser el situar el ascensor
en órbita geoestacionaria, a 36.000 Km de altura. En esta órbita
la fuerza centrifuga compensa la atracción gravitatoria y el sistema
está en equilibrio. Si descolgamos una cuerda (en principio no vamos
a tener en cuenta su masa) hasta la superficie terrestre, esta cuerda descenderá
sobre el punto situado exactamente debajo del lastre del ascensor. Hasta
ahora tenemos un sistema perfecto. Pero si, por ejemplo, un niño
de cinco años se pone a subir por la cuerda, aparece una pequeñísima
fuerza que tira de la piedra hacia abajo: el lastre se sale de la órbita
geoestacionaria y comienza a caer cada vez más deprisa. La cuerda
se destensa, ya no es capaz de mantenerse sobre el mismo punto de la superficie
y el cielo acaba por hundirse sobre nuestras cabezas. Ahora es el momento
de tener en cuenta la masa real del hilo que se descuelga: millones de
toneladas sometidas a un gradiente de gravedad decreciente. Es evidente
que el ascensor no puede estabilizarse en una órbita geoestacionaria.
Como vimos más arriba ese es el punto ideal de lanzamiento, pero
la fuerza centrífuga tiene que compensar la masa de la cuerda, la
del sistema de transporte y la de la masa que se sube a la órbita.
Y además debe soportar un generoso factor de seguridad. Si queremos
reducir la longitud del cable, sólo podemos hacerlo incrementando
su rigidez: eso sería equivalente a construir un zigurat real...
de 36000 Km de altura. Por tanto es necesario llegar a un compromiso: por
un lado el volumen de carga que se quiere transportar, y la velocidad de
escape desde la masa de lastre y por otro con la tensión máxima
del cable, el tiempo de tránsito y el consumo energético
para alcanzar la órbita.
Se han propuesto como materiales de construcción la fibra de carbono, fibra de carbono con alma de diamante, microtúbulos de carbono y polímeros de silicio. Todos estos materiales son susceptibles de ser extruidos en hebras inmensas de una sola tirada.
Para las condiciones de carga especificadas, el diámetro del
cable oscilaría entre 1 y 6 metros. La fabricación sería
llevada a cabo por una factoría robot que incluiría los correspondientes
controles de calidad del producto fabricado.
Sistema de anclaje
Los puntos de conexión del cable con la Tierra y el asteroide son elementos críticos en el diseño del ascensor. Se han propuesto varias soluciones, todas ellas insatisfactorias en mayor o menor grado. En una de las soluciones, el cable se enterraría a varios kilómetros de profundidad. El agujero se rellenaría en el momento del impacto con millones de toneladas de tierra. Otra solución consistiría en utilizar un soporte magnético para enganchar el cable. Presenta la ventaja de llevar un sistema de amortiguación implícito que impediría la aparición de destructivas ondas estacionarias. Sin embargo, tiene el inconveniente de precisar de una fuente de energía permanente. Debido a las especiales características del ascensor sería necesario un sistema múltiplemente redundante de generadores/distribuidores que dispararían los gastos: después de todo nadie desea que el cable salga volando porque se ha ido la luz...
Otro problema importante con relación al punto de anclaje es el mecanismo de inserción. La solución mas utilizada consiste simplemente en dejar caer el cable desde una órbita geoestacionaria hasta el punto de anclaje sobre el planeta. El cable iría dotado de unos cohetes guía que irían dirigiendo la cabeza hasta su ubicación definitiva. Es preciso tener en cuenta que la misma operación debe realizarse simultáneamente en órbita con la masa de lastre, de modo que el momento de la aparición de tensión en el cable coincida con el afianzamiento del mismo en ambos extremos. También debe considerarse que la enorme masa de un cable de 100.000 Km de longitud hace extraordinariamente difícil su manejo, debido a su inercia.
Una alternativa a este procedimiento sería la utilización de un cable guía. Este cable guía, mucho más reducido que el original y que sería bajado mediante un cohete, podría utilizarse para dirigir al cable primario hasta su encastre de forma más sencilla.
Elementos de seguridad
Aparte de los problemas técnicos, el principal obstáculo para la construcción de un ascensor espacial estaría en las cuestiones de seguridad. El cable almacena una cantidad ingente de energía elástica... y además tiene una masa impresionante. Si se partiese y cayera a tierra podría ceñir toda la cintura de nuestro planeta con dos vueltas de hilo ardiente. Por tanto deben utilizarse elementos de redundancia múltiple en su construcción. Por ejemplo, si en lugar de un alma de hilo se utilizaran tres, la rotura de una de ellas podría quedar compensada por las otras dos... al menos el tiempo necesario para abordar las necesarias reparaciones. Sería deseable que el ascensor incorporara un sistema de autodestrucción. De este modo, en caso de rotura el cable volvería al la Tierra en forma de fragmentos en vez de en una sola pieza. Asimismo, siempre que sea posible, debe intentarse que la mayor parte de dichos fragmentos queden en órbita... y que la temperatura de ignición del material sea lo más baja posible, de modo que arda fácilmente durante la reentrada (la mayor parte del ascensor espacial está por encima de la atmósfera).
La energía del impacto de un ascensor orbital sería simplemente inmensa: muchísimo mayor que la del mayor de los meteoritos que han caído sobre nuestro planeta. El cable debería estar dotado de estaciones de seguridad repartidas a distancias regulares a fin de ofrecer algún tipo de protección antimeteoritos y contra impacto de cualquier tipo de objetos. También serían necesarias unas rígidas medidas de seguridad para impedir actos terroristas: el punto crítico es el asteroide de lastre, pues soltando el cable del mismo se consigue, sin duda, la máxima potencia destructiva.
El sistema de transporte del ascensor incluye vagones de carga y vagones
de pasajeros. Estos últimos están, evidentemente, presurizados,
y deberían incluir un sistema de seguridad para prevenir posibles
fallos mecánicos y de suministro eléctrico: un sistema de
cremallera sería bastante eficaz. También habría que
pensar en un sistema de control de tráfico bastante redundante y
destinado a garantizar que la distribución de carga sobre el ascensor
sea medianamente estable... y que en caso de problemas se adopten las medidas
de seguridad necesarias para garantizar la integridad del sistema, como
por ejemplo, la eyección de aquellos vagones de carga que puedan
colisionar sobre el cable y dañar su estructura.
Una evolución de la idea consiste en la sustitución de
la masa de lastre por un anillo que rodease a la Tierra. Sería una
obra faraónica, que requiere la construcción de múltiples
radios para garantizar la estabilidad estructural del sistema y necesita
por lo tanto de una cantidad inmensa de materiales. Visto desde el eje
de rotación de nuestro planeta y a una cierta distancia, se parecería
a la rueda de un carruaje, en cuyo centro estaría el planeta. ¿Qué
ventajas presenta una estructura semejante? Para empezar, proporciona un
enorme espacio habitable, donde sería posible alojar al excedente
de población. Sería también una fuente de energía
casi ilimitada, y un entorno ideal para llevar a cabo tareas de construcción
en órbita, observación astronómica, puerto espacial,
etc.
Debido a la propia naturaleza del ascensor espacial, la ciencia-ficción ‘hard’ ha sido la principal abanderada de esta idea. Tres autores han publicado obras fundamentales sobre el tema: Arthur C. Clarke, Charles Sheffield y Kim Stanley Robinson. Curiosamente, las novelas de Clarke y Sheffield coincidieron en el tiempo: "Fuentes del paraíso" y "La telaraña entre los mundos" (1979). Ambas obras tienen coincidencias sorprendentes, y aunque Clarke envió una carta a la Science Fiction Writers of America (SFWA) asegurando que se trataba sólo de una casualidad, ésta se repitió de nuevo años después con "Cánticos de la lejana Tierra" y "Las crónicas de McAndrew"; ambas obras hacían uso en su argumento de la energía del vacío y la propulsión cuántica.
En "Fuentes del paraíso" el protagonista es Vannevar Morgan, un ingeniero que emprende la tarea de construir un ascensor espacial, (o torre orbital, como él prefiere llamarla). El punto de anclaje será una montaña de Sri Lanka, pero el proyecto encuentra la oposición de una abadía de monjes que ocupan el lugar. Clarke propone el uso de un asteroide condrítico carbonoso como lastre, que sirve también como fuente de materia prima para la extrusión del monofilamento de la torre. La operación de anclaje se lleva a cabo utilizando un cable guía. En lo que concierne a la novela, no está entre lo mejor de Clarke. Como suele suceder en sus última producciones, se deja arrastrar por una serie de detalles anecdóticos (la historia de Sri Lanka, p.e.) que empañan la idea principal, aunque incluye otros que por sí solos constituirían el tema para una obra aparte, como el Velero Estelar: los tres capítulos dedicados a este último son casi lo mejor del libro.
La obra de Sheffield, "La telaraña entre los mundos", tiene muchos puntos en común con la de Clarke y se publicó sólo unos meses después. El protagonista se llama en esta ocasión Merlin (qué casualidad, su nombre también empieza por M), igualmente un ingeniero especializado en superpuentes y creador de un robot de extrusión de filamentos conocido como la Araña. Un misterioso multimillonario con oscuros intereses le encarga la construcción de una torre orbital en Ecuador, y de la relación entre Merlin y su mecenas surge la intriga de la novela. La estructura de la torre orbital es muy similar a la propuesta por Clarke. El robot de extrusión es un elemento fundamental de la obra (de hecho, el motivo de la elección de Merlin para el proyecto), aunque la solución propuesta por Sheffield para el anclaje del cable es, cuando menos, bastante arriesgada. De hecho, en la mencionada carta a la SFWA Clarke asegura que tal idea no sería permitida jamás.
La más reciente de las obras que abordan la construcción de una torre orbital es "Marte rojo" (1993), de Kim Stanley Robinson. Esta obra forma parte de una trilogía sobre la colonización, terraformación e independencia de Marte. En este planeta, vacío y frío, es mucho más sencillo construir una torre orbital. Una gravedad menor (0,38 g), una atmósfera casi inexistente (aunque las tormentas de polvo representarían un problema muy grave), y la presencia del cúmulo de asteroides Amor que cruzan su órbita son factores que simplifican la construcción; uno de ellos es usado como fuente del material del cable y lastre, y rebautizado como Clarke. En este caso, el sistema de anclaje es un acoplamiento electromagnético, en torno al cuál se construye la ciudad de Sheffield. Un problema añadido a la construcción en Marte es que la torre debe esquivar además las dos lunas marcianas, Fobos y Deimos, cuya velocidad orbital es elevada. Robinson hace especial hincapié en las consecuencias económicas y sociales que la existencia del ascensor tiene sobre la colonia: por una parte es una fuente de bienestar económico, pero por otra da lugar a una riada incesante de nuevos colonos y tensiones sociales. Por eso, cuando al fin estalla la primera Revolución marciana el ascensor es una de sus víctimas. Mediante una voladura del acople, el lastre es desenganchado del cable, y al faltarle a éste la fuerza centrífuga de soporte comienza inmediatamente su caída hacia la superficie, mientras que el asteroide sale despedido tangencialmente de la órbita. El cable, con una longitud casi igual a dos veces el perímetro marciano, va azotando el ecuador cada vez con más violencia, hasta que los últimos fragmentos originan diamantes con la fuerza del impacto.
En "Marte verde" (1994), la segunda novela de la saga, se emprende la construcción de otra torre orbital usando técnicas y materiales similares. Robinson describe el proceso con un poco más de detalle, variando en este caso el emplazamiento de las ‘obras’: el cable comienza a extruirse cuando una serie de factorías robóticas aterrizan en el asteroide escogido, Nueva Clarke (qué falta de originalidad), y el cable y el asteroide son conducidos después a la órbita marciana. "Marte Rojo" y su continuación ilustran maravillosamente algunos de los conceptos físicos implícitos en la idea del ascensor: los materiales ultrarresistentes necesarios para el cable, el papel de la fuerza centrífuga, la necesidad de dispositivos de seguridad (que durante la segunda Revolución son usados para evitar nuevos ataques), las consecuencias del desplome del ascensor, etc. ...
La caída de una de estas torres es precisamente uno de los elementos fundamentales usados por Juan Miguel Aguilera y Javier Redal en "Mundos en el Abismo" (1988), una de las mejores novelas españolas del género. En un lejano futuro, el cúmulo globular de Akasa-Puspa está compuesto por miles de estrellas, a escasa distancia unas de otras. En los planetas habitables que giran en torno a sus soles se alzan las Babeles: ascensores orbitales casi indestructibles, una de los pocos elementos estables en una serie de mundos periódicamente arrasados por la guerra y el saqueo. Proporcionan un nexo de continuidad... y un puente a las estrellas. Sin ellas, la civilización en Akasa-Puspa se hundiría en la barbarie. Durante una expedición fuera del cúmulo globular se descubre una extraordinaria construcción de ingeniería estelar, una esfera de Dyson, en cuyo interior reposa un mundo circundado por una serie de ascensores que se unen formando un anillo orbital. Durante la exploración del planeta una de las naves, la Vadja, resulta destruida e impacta contra uno de los radios del anillo. La caída de la torre levanta millones de toneladas de polvo que originan un invierno nuclear... En la continuación de la obra, "Hijos de la Eternidad" (1989), se ilustra un poco más el concepto de anillo y su enorme tamaño. Como se ve, una de las ventajas de este sistema es que la caída de un radio (una de las torres) no tiene porque ser crítica; el resto del sistema de ascensores funciona con normalidad, aunque las consecuencias para el clima son terribles. Aguilera y Redal han hecho otra pequeña incursión en el tema en su relato "Ari el Tonto" (1992). Ari es un pobre agricultor en un helado mundo del cúmulo de Akasa-Puspa. Un día, su suerte cambia en forma de una máquina misteriosa que seca lagos y envía hilos hacia el cielo...
Los anillos orbitales también han sido llevados al papel por otros escritores. En la novela "Mundo de dioses" (1997), de Rafael Marín, las torres orbitales son el único acceso posible al anillo edén, el hogar de los Dioses, superhombres creados por ingeniería genética que viven así por encima del resto de los mortales. En la ultima obra de Arthur C. Clarke, "3001, Odisea Final" (1997), la Tierra esta rodeada por un anillo orbital con cuatro torres de acceso equidistantes, cada una de ellas de 10 millones de pisos de altura. Sin embargo, la mayor parte del anillo y una de las torres son sólo andamios, ante la imposibilidad de ocupar todo ese espacio vital. Y como no podía ser menos, Charles Sheffield también ha contribuido al tema de los anillos orbitales. "Marea estival" (1990) nos arroja a un futuro en que la humanidad ha empezado la colonización de otras estrellas, ha trabado contacto con razas extraterrestres, y ha descubierto algunos misterios del Universo. Entre ellos se hallan una serie de enigmáticos y gigantescos Artefactos, dejados atrás por la desaparecida especie de los Constructores. Uno de ellos, Capullo, es un enorme anillo orbital sostenido por cuarenta y ocho torres, desde el que se extienden miles de filamentos a más de un segundo-luz del planeta. Todo el conjunto es tan grande que la superficie está oscurecida por Capullo, y aunque casi todos las obras de los Constructores son incomprensibles para los humanos, éste es claramente un sistema de transferencia de carga, aunque descomunal. Más comprensible es otro de los Artefactos de la novela, Umbilical, un ascensor espacial que conecta dos planetas en órbita cercana, Ópalo y Sismo. El ascensor está ligado permanentemente al lecho oceánico de Ópalo, y se acopla al otro por un enganche electromagnético que sólo se interrumpe cuando las fuerzas de marea del sistema alcanzan su punto máximo. Sheffield imagina para este ascensor unos materiales completamente exóticos: "cables de sostén de hidrógeno sólido, libres de defectos, con empalmes de muón estabilizado."
Los ascensores orbitales forman ya parte de la parafernalia habitual
del género. En muchas novelas, son simplemente un recurso para que
los protagonistas alcancen su destino sin el engorro de los cohetes. El
inolvidable protagonista de "Los viajes de Tuf" (1985), de George R.R.
Martin, deja su nave en la Casa de la Araña, el puerto orbital,
y desciende a la superficie del planeta S’uthlam a través del tubotrén
de un ascensor espacial. En "Navegante solar" (1980), de David Brin, el
protagonista ha forjado parte de su fama impidiendo un atentado contra
una de las dos torres orbitales terrestres, las Agujas, que Brin sitúa
respectivamente en la cima del monte Kenya y en Ecuador. Gregory Benford
utiliza también ascensores en "A través del mar de soles"
(1984). En un mundo devastado hace eones, una sonda de exploración
encuentra algo inconcebible: un Gancho del Cielo. El único resto
de una civilización orgánica librado de la destrucción
por las máquinas, como medio de explorar la superficie, de extraer
materias primas... o simplemente para vigilar que nada vivo vuelva a levantarse
allí. En "Cánticos de la lejana Tierra" (1986), Clarke plantea
un modelo ciertamente "original" de ascensor espacial: una grúa
para ascender paneles de hielo a una órbita geoestacionaria... desde
una nave y con una instalación provisional muy parecida a una de
nuestras grúas actuales pero empleando un cable de 30.000 Km de
longitud. Y en el relato "Lo que un hombre debe hacer" (1997) de Pedro
Jorge Romero, el ascensor es simplemente un adorno barroco para llevar
la acción a la órbita terrestre, donde los protagonistas
se conocen y enamoran. Para la ciencia-ficción, el ascensor se ha
construido ya. Se construyó hace mucho tiempo, en muchos sitios
distintos.
En cualquier caso, ninguna de las tecnologías implicadas en la construcción del cable es imposible y ninguno de los problemas de ingeniería inaccesibles. Es poco probable que nosotros veamos al ascensor espacial. Pero sí es posible que nuestros nietos lo contemplen alzarse para perderse entre las estrellas...
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