miércoles, 12 de noviembre de 2014

Insterstellar... Los aciertos y errores

Insterstellar (Christopher Nolan, 2014), es una obra de arte de la ciencia ficción. Una obra de arte un tanto confusa y desigual, pero obra de arte al fin y al cabo. Pero, por encima de todo, es un viaje a través del espacio-tiempo -literalmente- y una oda a la exploración espacial. 

Como no podía ser de otra forma teniendo en cuenta quien es su director, difícilmente dejará indiferente a alguien. 
Interstellar es una criatura de Nolan y, como tal, está diseñada para confundir, sorprender y asombrar a partes iguales, una combinación que no será necesariamente del gusto de la mayoría de espectadores. 

Interstellar nos sitúa en un futuro distópico no muy lejano (¿cincuenta, cien años en el futuro?) en el que nuestro planeta está a punto de sucumbir como resultado de una crisis ecológica. No sabemos muy bien cuáles son las causas de esta crisis -casi mejor que sea así-, pero el caso es que el gobierno federal de los EEUU se ha convertido en una especie de Gran Hermano que obliga a la mayoría de ciudadanos a trabajar como granjeros para compensar la falta de comida. 
El mundo pasa hambre y la exploración espacial y la ciencia no son una prioridad en este futuro. Los logros tecnológicos del pasado han caído en el olvido y en los colegios se enseña que las misiones Apolo fueron una mentira.
Con este trasfondo sombrío y apocalíptico, Interstellar nos cuenta tres historias entrelazadas. Una, que es la que sirve como catalizador del guión, es el fin de nuestra civilización.
 Otra es la relación a través del espacio y el tiempo entre Cooper (Matthew McConaughey), un antiguo piloto e ingeniero transformado en granjero a la fuerza, y su hija. Y, por último, tenemos la exploración espacial como la única salvación de la humanidad. Porque no todo está perdido. En el momento más oscuro para nuestra especie surge una posibilidad.
 Y esa posibilidad pasa por viajar a otras estrellas.
No hay nada en nuestro sistema solar que pueda salvarnos, pero sin previo aviso ‘alguien’ hace aparecer un agujero de gusano en las cercanías de Saturno. 
La anomalía espacio-temporal pone a nuestro alcance hasta doce mundos potencialmente habitables. Afortunadamente, tres de esos mundos están situados en un mismo sistema estelar cuya característica más notoria es que su centro no está ocupado por una estrella, sino por un inmenso agujero negro conocido como Gargantúa. Cooper y su tripulación deben estudiar estos mundos y determinar si pueden ser un nuevo hogar para la humanidad, una Tierra 2.0. 
Como ‘plan B’ en caso de que no pueden regresar disponen de los recursos genéticos necesarios para crear una nueva colonia de humanos a partir de cero.
Interstellar no es una película perfecta, aunque su guión, nos gusté más o menos, es bastante redondo. Tampoco es un gran documental sobre el espacio. 
Como veremos más abajo, la ciencia y tecnología de Interstellar tiene fallos. Muchos. Pero en mi opinión lo más importante es su mensaje. En Interstellar la ciencia y los viajes espaciales son lo único que puede salvar a la humanidad. Cuando ya no queda ninguna esperanza, cuando todo parece perdido, la física teórica y la exploración espacial se nos revela como el único camino.
 He visto muy pocas películas con un discurso más poderoso en favor de la ciencia que Interstellar. Y gracias a la obra de Nolan este mensaje llegará más lejos y más alto que cualquier grupo de divulgación científica o iniciativa gubernamental.
 Si te apasiona la ciencia y la exploración espacial, lo mejor que puedes hacer es difundir la palabra y recomendar esta obra a todos aquellos que conozcas, incluso si no te ha gustado la película. Interstellar es una herramienta fantástica para aumentar el interés por la ciencia entre el gran público. 
Oportunidades como esta son muy, pero que muy poco frecuentes.

Las naves de Interstellar

A pesar de ser una película sobre viajes espaciales hay que reconocer que los vehículos que aparecen en la película no son especialmente sobresalientes. Y no porque no parezcan reales, sino porque son naves de ciencia ficción, nunca mejor dicho. 
Las protagonistas son una especie de aviones espaciales denominados Ranger. Por lo que deja entrever el guión, son las últimas naves usadas por la NASA antes de que el gobierno abandonase la exploración del espacio. Por lo que parece, es posible que se usasen para viajar a otros mundos del sistema solar. 
El caso es que se trata de naves SSTO (Single Stage To Orbit), o sea, naves que pueden alcanzar el espacio con una sola etapa. Este tipo de vehículos no existe actualmente, pero aunque lográsemos construirlos las leyes de la física nos obligan a llevar con nosotros una enorme cantidad de combustible (no hay más que ver propuestas de SSTO como el X-33).
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Nave Ranger (Warner Bros.).
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Cabina de la nave (Warner Bros.)
No sabemos qué sistema de propulsión emplean las Ranger, pero por el tamaño de las mismas cabe pensar que se trata de un sistema tremendamente eficiente. Tan eficiente que lo único que se me ocurre es que dispongan algún sistema exótico como la fusión nuclear o la antimateria, porque en caso contrario no logro entender dónde guardan el combustible. 
Curiosamente, a pesar de ser naves SSTO se usa un lanzador convencional de propulsión química por etapas para llegar a la órbita baja terrestre (LEO), aunque en este caso puede que el objetivo de esta maniobra sea ahorrar combustible para la misión principal. Vale la pena mencionar que el lanzador de la Ranger se parece a una especie deSLS o Direct que despega desde un silo (supongo que como protección ante las frecuentes tormentas de arena). Frente al avanzado diseño de las Ranger, este cohete convencional parece una reliquia del presente, pero es de suponer que los tiempos no están para inventar nuevos sistemas de lanzamiento.
Por si la tecnología SSTO fuese poco, las Ranger son capaces de aterrizar y despegar verticalmente y su escudo térmico (aparentemente cerámico como el del shuttle) es capaz de soportar maniobras increíbles que incluyen el aerofrenado o la aerocaptura. En definitiva, son naves de fantasía, al igual que los robots militares de apariencia poliédrica que ayudan a los humanos. 
Las Ranger son naves para subir y bajar a la superficie de los planetas, pero para el viaje interplanetario se usa una estación espacial toroidal llamada Endurance. Esta estación genera gravedad artificial mediante la rotación del conjunto y dispone de un sistema de propulsión más potente para viajar entre planetas.
 En este punto los guionistas han obviado que lo difícil es salir de esos pozos gravitatorios que llamamos planetas, no viajar entre ellos. Es decir, el sistema de propulsión de los Ranger, sea cual sea, debe ser varios órdenes de magnitud superior al de la Endurance (también cabe la posibilidad de que las Ranger recarguen su misterioso combustible en la Endurance).
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Una Ranger acoplada a la Endurance.
Además, en el futuro de Interstellar han logrado dominar las técnicas de hibernación, por lo que la duración de los viajes espaciales no es un problema tan grave como en la actualidad.
 Por otro lado, los trajes espaciales son los estándar usados por Hollywood, pero disponen de propulsores a gas un tanto extraños instalados en los antebrazos, que no es precisamente el mejor sitio para colocar unos propulsores (por cierto, ¿cómo caben los tanques de gas para estos propulsores en las minúsculas mochilas de los trajes?).
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Los trajes espaciales son pura fantasía de Hollywood (Warner Bros.).
Pero no todo es negativo. Aunque las naves sean imposibles, parecen reales. El diseño de los paneles de mando, los propulsores de orientación o los sistemas de acoplamiento están muy logrados. Y, siguiendo la tradición de 2001: Odisea en el espacio, no hay sonido en el vacío (¡toma realismo!) y las escenas de ingravidez son muy creíbles.
 Por supuesto, no podemos olvidar la colonia orbital cilíndrica que aparece al final de la película y que hará que todo espaciotrastornado sufra un grave ataque de asombro.

La física de Interstellar

Este es el punto fuerte de la película. Y es que nada más y nada menos que Kip Thorne, el ‘maestro jedi’ de la relatividad general, ha asesorado a Nolan. Para aquellos que no lo conozcan, Thorne es el padre de los agujeros de gusano, así que no es de extrañar que estos pasadizos espacio-temporales sean los protagonistas de Interstellar
Claro que nadie sabe cómo es realmente un agujero de gusano -suponiendo que pudiesen existir- y por tanto será difícil que alguien le eche en cara a Nolan el aspecto del mismo usado en el film.
 Pero la parte realmente espectacular es sin duda el agujero negro Gargantúa y su disco de acreción.
 Es la primera vez que podemos ver en una película los efectos de la distorsión del espacio-tiempo causados por un agujero negro en el aspecto del disco de acreción.
 A más de uno le explotaría la cabeza si supiera lo complejo que es simular esta distorsión con los ordenadores disponibles actualmente (huelga decir que la película no usa una simulación numérica real de las distorsiones espacio-temporales, sino un modelo simplificado).
Gargantúa y su disco de acreción, con los efectos de distorsión del espacio-tiempo incluidos.
 Del mismo modo, la dilatación temporal debida a la relatividad general de Einstein se trata correctamente y de hecho se convierte en uno de los protagonistas del guión. No es nada habitual ver una producción de Hollywood con pizarras llenas de ecuaciones de relatividad general en la que los físicos teóricos son los héroes en vez de aparecer como tontos útiles o supervillanos, un cambio más que bienvenido.
Una vez visto lo bueno, toca hablar de lo malo. Un disco de acreción como el que aparece en la película emite profusamente en rayos X y rayos gamma, pero este hecho parece no afectar a los planetas del sistema, cuando en realidad deberían ser estériles. 
Cabe la posibilidad de que el disco emita muy poca radiación (un agujero negro adormecido). No obstante, los planetas parecen estar bañados por una luz de tipo solar, ¿viene del disco de acreción o de otra estrella de la secuencia principal que no podemos ver? 
Si es el primer caso, ¿entonces por qué esta radiación no fríe a los astronautas y sus naves cuando se acercan?
Además, ¿de dónde vienen estos mundos? Gargantúa no es un agujero negro estelar, así que no se formó mediante una explosión de supernova. Quizás los planetas se formasen a partir del disco de acreción primigenio. O eso o en realidad todo el sistema es una obra de ingeniería gravitatoria de los ‘seres de la quinta dimensión’ que han colocado el agujero de gusano en Saturno, es decir, nuestros descendientes.
 Esto explicaría el tamaño del agujero negro. Un astronauta no puede atravesar el horizonte de sucesos de un agujero negro de masa estelar sin resultar despedazado por las fuerzas de marea,  es una ‘singularidad moderada’, es decir, un agujero de mayor tamaño que, por lo tanto, posee unas fuerzas de marea tolerables en el horizonte de sucesos. 
 Se trata además de un agujero negro en rotación -o de Kerr-, como la inmensa mayoría de agujeros negros que deben existir, tanto estelares como no. Pero lo importante es que el espacio-tiempo alrededor de un agujero negro de Kerr es mucho más complejo de modelar y estudiar que uno estático (o de Schwarzschild).
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Partes de un agujero negro en rotación o de Kerr (http://nrumiano.free.fr/Images/tn_kerr_E.png).
De todas formas, atravesar el horizonte no tendría nada de especial para un astronauta. Dejando a un lado las distorsiones espacio-temporales, nuestro astronauta sería capaz de ver el exterior del agujero sin problemas (lo contrario es obviamente imposible), pero en la película el paso a través del horizonte nos lleva a una región totalmente oscura. 
A cambio, ¡podemos contemplar la singularidad!
 El sueño de todo físico hecho realidad (al menos en el cine).
 Lo único malo es que parece ser una singularidad puntual, cuando en realidad debería ser un anillo puesto que se trata de un agujero negro de Kerr. 
Tampoco queda claro la relación de Gargantúa con el agujero de gusano. Por lo que parece, la entrada al sistema no pasa por este agujero negro, pero por lo que vemos al final del film sí que existe una relación que no queda nada clara.
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¡Toma ola! (Warner Bros.).
Otro punto polémico son los tres planetas habitables. 
  Sólo vemos dos de estos mundos en detalle, pero lo que aparece no es especialmente realista, aunque sí hermoso e impactante. 
El primero de los planetas gira muy cerca de Gargantúa y está fuertemente afectado por la distorsión espacio-temporal del agujero negro, de tal forma que una hora en su superficie corresponde a siete años en la Tierra. 
Pero inexplicablemente no es un mundo yermo, sino un planeta cubierto de agua y olas gigantes. 
La presencia de estas olas no tiene una causa clara. Un mundo así debería tener acoplamiento de marea y presentar siempre el mismo hemisferio hacia el agujero negro, pero no es el caso.
 Claro que si la órbita tiene cierta excentricidad podríamos tener un periodo de rotación distinto al de traslación. En este caso las olas no serían imposibles, aunque me temo que su forma y frecuencia serían muy distintas a las que aparecen en la película. 
En todo caso, desconocemos la masa de Gargantúa (¿cien millones de masas solares?). Si es lo suficientemente grande este mundo no estaría obligado a presentar acoplamiento de marea, pero las olas tampoco tendrían una explicación clara.
El segundo mundo es un planeta congelado en los límites de la habitabilidad. Hasta aquí nada extraño, pero los guionistas han querido complicar innecesariamente la situación añadiendo unas ‘nubes sólidas’ para crear un paisaje exótico que no tiene ningún sentido físico. 
En mi opinión había mil formas distintas y mejores para concebir un mundo alienígena científicamente realista. Lamentablemente se ha preferido una solución un tanto simplona, pero también es verdad que no afecta demasiado a la trama.
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El planeta helado quedaba bien así, sin añadir elementos fantasiosos exóticos (Warner Bros.).
En mi opinión, los ‘errores’ de la película no impiden disfrutar de la misma y de hecho algunos de ellos pueden servir como excusa para aprender -o enseñar- un gran número de temas relacionados con varias disciplinas científicas. 
En definitiva, Interstellar es un viaje épico que hará las delicias de todos los amantes de la ciencia ficción, pero también es la herramienta perfecta para trasladar el interés por la ciencia y el espacio entre los más jóvenes.
“Mankind was born on Earth, it was never meant to die here. We must confront the reality that nothing in our solar system can help us. We must confront the reality of interstellar travel.”