Física y viajes espaciales para Ciencia Ficción II - Interstellar

Subimos el nivel de la serie hablando un poco sobre la física encontrada en la aclamada cinta de Christopher Nolan, Interstellar. A diferencia de las entradas anteriores, esta será la más realista. Aquí hay menos ficción y más base científica sobre la que se han apoyado. Todavía recuerdo el buen sabor de boca que me dejó la historia de aquel granjero obligado a dejar a su familia atrás para buscar una solución de supervivencia.

Imagen de la singularidad y el planeta de Miller

En esta ocasión, la única magia sin justificar del todo recae en la inteligencia artificial que acompaña a los protagonistas durante el viaje, casi tan humana como ellos. El resto de aspectos tienen una sólida base teórica sobre la que naves espaciales, no demasiado avanzadas en tecnología con respecto a las que hoy día tenemos, podrían ayudarse.

Me gustaría hablar, por orden de dificultad, de cuatro cosas interesantes sobre mecánica gravitatoria que se plantean en esta película.

El sonido

Es bastante común en óperas espaciales dar por sentadas cosas que, de forma natural, nuestro cerebro acepta. Una de ellas, por ejemplo, son las explosiones en el espacio. A veces alucinamos con una buena batalla de naves en Star Wars (los láseres, los cazas cayendo,...) y sin embargo en el espacio no hay sonido. Al no haber moléculas de oxígeno no pueden producirse ondas sonoras que se propaguen y que un tímpano pueda captar. Lo mismo sucedería con el fuego. Sin oxígeno es imposible una combustión. Esto son temas que la película trata muy bien, dotándola de un realismo sobrecogedor. Al espectador le inquieta más una escena muda en el espacio que la explosión de Hollywood más currada.

La gravedad en las naves

¡Bravo! Se dedica una escena a hablar sobre la fuerza centrífuga y la aceleración lineal. En éste caso la estación, que tiene una estructura radial, comienza a girar sobre sí misma otorgando la posibilidad de que los personajes puedan tener los pies en el suelo y ganar algo de referencia.

Sin embargo, la teoría de hacer rotar una nave para generar una gravedad artificial está hoy día un poco en pañales.

Cuando una estructura rota sobre sí misma, los cuerpos que se encuentran en las circunferencias descritas alrededor de su eje sienten una fuerza ficticia que les obliga a abandonarlo hacia el exterior.

La fórmula que describe este comportamiento sería:

Pero no olvidemos que esto es un vector. Si queremos saber la cantidad de fuerza real, tendríamos que contar con su módulo:

Donde m sería la masa, w sería la velocidad angular y r el radio.

Para una nave, el reto consiste en lograr que el módulo de la fuerza centrífuga sea el equivalente a la fuerza de gravedad que estamos habituados a sentir. Con lo que bastaría con otorgar directamente al lado izquierdo de la fórmula dicho valor de fuerza centrífuga, que os adelanto que es de unos 490 Newtons para cuerpos que rondan los 50 Kg.

Con esto podríamos jugar con la fórmula variando el resto de parámetros, pero nos daríamos cuenta de que, en la vida real, todavía no existen estructuras tan grandes -en radio y en energía- para lograr 1G de gravedad por rotación, aunque sí se puede tratar de que haya una mínima fuerza gravitatoria en las naves.

En el film parecen lograrlo holgadamente, pero es aquí donde alcanzamos el límite entre realidad y -todavía- ficción.

Imagen de la Endurance utilizando dinámicas rotacionales

Agujeros de gusano y agujeros negros

Otra de las cosas que es de agradecer es que en Intersetellar puede aprenderse la diferencia entre agujeros de gusano y agujeros negros. Durante la trama, se asumen y conocen las consecuencias de cruzar a través de un agujero de gusano, y se llegan a experimentar los efectos de la proximidad a un agujero negro.

En el caso de los primeros, se desconoce la mecánica que producen sobre los objetos que los atraviesan, pero su utilidad se descubre gracias a la confianza depositada en "seres" que entienden mejor como funcionan y que los colocan por ahí para ayudar a la humanidad. Recordemos que el agujero de gusano posee una entrada y una salida reconocidas. Como dijimos en entradas anteriores, éste agujero transporta a largas distancias gracias a su energía para plegar el tejido espacio-temporal.

Hoy día casi toda la totalidad del material investigado sobre agujeros de gusano es teórica e hipotética, desconociéndose mucho sobre los efectos de cruzar uno, y siendo un recurso en ciencia ficción muy manejable.

Agujero de gusano que hace de portal a otra zona del universo

Cuando hablamos de agujeros negros -a los que el film se refiere como singularidades-, la cosa se complica. Se describen como regiones donde la fuerza de gravedad es tal, que se lo tragan absolutamente todo, incluida la luz, motivo por el cual es tan difícil observarlos. Hay mucha más información e investigación de estos fenómenos en el universo. Además, a diferencia de lo que ocurre con los agujeros de gusano, no se espera salida al otro lado...

La película habla de los efectos en el tejido espacio-temporal de fuerzas gravitatorias tan salvajes. Los protagonistas tienen la desventura de visitar un planeta próximo a una singularidad de éste tipo, donde una hora en su superficie, equivale a siete años en tiempo terrestre. Para colmo, los efectos en la alteración del espacio producen olas de kilómetros de altura.

Escena del planeta próximo al agujero negro.

Finalmente, la presencia del agujero da pie a hablar de la parte más compleja de entender, el acceso a espacios pentadimensionales.

La quinta dimensión

La historia alcanza el clímax científico desarrollando una atractiva teoría sobre la capacidad, que podría tener cualquier ser, de moverse en una dimensión más de las que estamos acostumbrados a utilizar. Las cuatro primeras dimensiones (x,y,z,t) a las que estamos habituados, nos han permitido observar que se incluyen unas a otras, pudiéndose manipular fijándonos en la que más abarca. Si este mismo comportamiento tiene lugar, no es difícil entender que la quinta dimensión sea una interminable hilera de eventos posibles que estén teniendo lugar de forma incesante (hacia adelante y hacia atrás) a los que podríamos acceder, combinar e incluso manipular.

Acomodación tetradimensional de un eje pentadimensional.

Dada la incapacidad de que disponemos hoy día de llegar a entender el movimiento en un espacio así, los "seres" amigables que se citan en la película sitúan al protagonista en la intersección espacio-temporal exacta donde pueden observarse y manipularse eventos concretos.

Interesante es poco...
Esperemos que se produzcan más historias de esta temática, que hacen crecer nuestra curiosidad científica sobre los aún inexplicables sucesos que se producen en el universo.

Como siempre, deseando que os haya gustado esta entrada, os veo al otro lado con la siguiente.