Por qué el polémico motor EmDrive es realmente imposible según la física

Se llama EmDrive y es un motor supuestamente revolucionario que la “NASA” ha probado con éxito. Es casi “mágico”: no necesita combustible y en teoría podría llevarnos a Marte en semanas en lugar de meses. ¿Fascinante? Lo sería si no fuera una idea tan rocambolesca como imposible que viola todas las leyes de la física.

¿Qué es?

El motor EmDrive es originalmente idea del inventor e ingeniero aeronáutico británico Roger Shawyer. Hace 15 años Shawyer creó una especie de caja de resonancia metálica de forma cónica y conectada a un magnetrón (aparato que transforma la energía eléctrica en electromagnética en forma de microondas), dentro de la cual hizo rebotar microondas. Dado su particular diseño, más ancho por un lado que por otro, Shawyer aseguró que en sus experimentos había logrado conseguir algo revolucionario: una propulsor capaz de generar un mínimo empuje, casi imperceptible (solo unos micronewtons), pero existente. Es decir, la primera vez en la historia que se habría inventado un motor que no necesitaría combustible.

Este era el EmDrive en los primeros experimentos de Shawyer:

El EmDrive pasó inadvertido durante años. Nadie creyó la invención de Shawyer porque entre otras cosas violaba por completo la primera y tercera ley de Newton (más sobre eso en breve). Pero eso no impidió que otros científicos probaran el invento.Por un lado, un grupo de científicos chinos de la North Western Polytechnical University, en Xi’an, China, construyó y probó otra versión del EmDrive. Sorpresa: funcionó. En el 2012 publicaron un informe en el que confirmaban haber logrado un empuje de entre 70 y 720 milinewtons (mN). No demasiado pero suficiente, aseguraron, para impulsar un pequeño satélite.

Por otro lado, el estadounidense Guido Fetta (ojo, según él mismo, “experto en ventas y marketing con más de 20 años de experiencia”) construyó una tercera versión del EmDrive, lo llamó Cannae Drive, y convenció a varios empleados de una pequeña unidad de la NASA para probarlo. Aquí es cuando las cosas se pusieron interesantes. ¿Resultado? El año pasado los empleados de la NASA reportaron sus primeros hallazgos: funcionó. El problema: no sabían cómo ni por qué. En el informe aseguraron:

Los resultados de la prueba indican que la cavidad resonante RF, que es única como equipo de propulsión, produce una fuerza que no es atribuible a ningún fenómeno clásico electromagnético

La última vuelta de tuerca se produjo hace solo unos días, cuando el mismo grupo de empleados de la NASA, entre ellos el polémico ingeniero Harold G. White, aseguró haber probado el EmDrive en vacío y, sorpresa, también funcionó.

La prueba en vació era fundamental para demostrar que el impulso de experimentos anteriores no se debía a pequeñas turbulencias térmicas del aire. White y su equipo llegaron a obtener empujes en vacío de unos 50 micronewtons (μN) para 100 vatios de potencia. Según los cálculos de White, un motor EmDrive alimentado por un generador nuclear portátil de 2 megavatios permitiría a una nave tripulada llegar a Marte en tan solo 70 días. Es más, con tan solo 6 kilovatios de potencia (obtenidos mediante paneles solares) se generaría el impulso necesario para mantener un satélite geoestacionario en órbita indefinidamente.

Sobre el papel, revolucionario. La realidad: todo es pura especulación. El EmDrive ni se ha probado científicamente ni responde a las leyes más elementales de la física.

Una bofetada a Newton

El doctor en astrofísica Héctor Socas, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias, España, lo resume en conversación telefónica con Gizmodo en Español. Según él, todo es de momento una enorme bola de humo.

“Se ha montado una gran polémica en torno a algo sobre lo que de momento no se sabe nada. No hay nada. Se han hecho experimentos pero ni están completamente documentados, ni se han validado por la comunidad científica ni la NASA se ha pronunciado oficialmente al respecto”, explica.

Efectivamente, el principal escollo del EmDrive que ha puesto a casi toda la comunidad científica en su contra es que viola directamente la ley de conservación del momento lineal. Esta ley, consecuencia del principio de acción y reacción, o tercera ley de Newton, establece que si la resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es nula, su momento lineal permanece constante en el tiempo. En otras palabras: “Para que exista movimiento hay que empujar algo en la dirección contraria. El EmDrive funciona supuestamente sin empujar nada en la dirección contraria”, dice Socas con tono de sorna. Imposible según las leyes básicas de la física. Socas pone otro ejemplo para entenderlo mejor.

No hace falta irse a cosas misteriosas para propulsar un objeto sin combustible. Una forma muy sencilla sería expulsando fotones. Si utilizásemos una linterna en el vacío, teóricamente esta lanza luz por un lado, expulsa fotones, eso haría que se moviera hacia el lado opuesto. Si cogiéramos una nave con un generador nuclear de energía con 2 megavatios de potencia y convirtiésemos esa energía en luz, eso produciría un empuje de unos pocos micronewtons. La gran diferencia es que esto sí cumple la ley de conservación del momento lineal: emites algo en sentido contrario, fotones. En el caso del EmDrive no se emite nada en sentido contrario.

Experimentos no documentos, explicaciones imposibles

El otro punto débil de toda esta historia es la metodología y documentación de los experimentos llevados a cabo hasta ahora. Simplemente no es suficientecomo para que cualquier otro científico pueda replicar los mismos resultados y, de esta forma, probar que el motor EmDrive funciona de forma universal. Y no solo eso, las explicaciones que sí dan se basan en conceptos aún no fundamentados científicamente como el “plasma virtual del vacío cuántico”. ¿Qué demonios es el plasma virtual del vacío cuántico?

“El vacío cuántico es un concepto teórico, pero bien aceptado. La radiación de Hawking sobre agujeros negros, formulada por Stephen Hawking, se basa en parte en el vacío cuántico. Este consiste en la creación durante breves instantes de pares de partículas y antipartículas a partir del vacío. Argumentan que el EmDrive en realidad sí impulsa algo, pero son partículas que existen en el vacío”, explica Socas. De lo que nadie tiene ni idea es qué es el “plasma virtual del vacío cuántico”.

Sean Carroll, físico del Instituto de Tecnología de California, es tajante en declaraciones a Discovery: “No existe tal cosa como el “plasma virtual del vacío cuántico. Hay un vacío, pero no hay nada parecido al plasma. Toda la teoría es simplemente una estupidez”.

Y aún hay más: un motor warp

White y sus cuatro colegas en la NASA no se conformaron con asegurar que el EmDrive funciona sin ningún tipo de combustible, además sostienen que la aceleración que han medido es consistente con el modelo matemático creado por el físico teórico mexicano Miguel Alcubierre. Este sostiene que es posible crear un motor warp capaz de hacernos viajar a la velocidad de la luz sin de hecho violar la teoría de la relatividad general. De nuevo pura teoría sin base científica.

“Ya puestos a tirarse a la piscina, entre los experimentos que realizaron aseguran que las mediciones indican la posibilidad de utilizar ondas electromagnéticas para alterar el espacio tiempo, es decir, comprimir el espacio delante y extenderlo detrás, de forma que teóricamente avanzas a velocidades superiores a las de la luz. Aseguran que lo que han medido son alteraciones del espacio-tiempo a nivel microscópico, pero existen”, explica a Gizmodo en Español el astrofísico Héctor Socas. “Puro exotismo. Esto habría que verlo formalmente publicado”, remata.

No, la NASA no ha confirmado nada

Otro de los aspectos clave que ha generado toda este ruido y cobertura mediática es la coletilla de “la NASA”. El hecho de que parte de los experimentos se hayan realizado por un grupo de científicos de la NASA, y que hayan aparecido publicaciones en páginas y foros asociadas a la agencia espacial, ha dado lugar a una credibilidad errónea.

Sí, el grupo Eagleworks que lidera Harold White forma parte de la NASA, pero se trata de un minúsculo equipo de 5 empleados centrados en proyectos y pruebas puramente especulativos. La NASA es un organismo gigantesco, cuenta con 18.000 empleados y de ninguna forma ha validado ni confirmado que el EmDrive funcione. Todo lo contrario. Tras la polémica creada se ha desmarcado del asunto en un comunicado a Space.com asegurando que no hay todavía ningún resultado tangible:

A pesar de que la investigación conceptual en nuevos métodos de propulsión realizada por un equipo del Johnson Space Center de la NASA ha creado titulares, este es un esfuerzo muy pequeño que aún no ha mostrado resultados tangibles. La NASA no está trabajando en tecnología de un motor warp.

Tal vez, solo tal vez...

Entre tanta fantasía, patadas a la ciencia y experimentos sin probar, hay un importante matiz que sí es justo realizar. Lo señala muy bien Socas: “La ciencia, la verdad, se basa en los experimentos que hacemos. Las leyes tienen que demostrar por qué esos experimentos funcionan, y no al revés. Si un experimento viola los principios conocidos, y lo hace siempre, entonces hay que cambiar esos principios”.

En otras palabras: hay una puerta abierta a la posibilidad, al tal vez. La física, como cualquier otra ciencia, es un campo en constante evolución. ¿Por qué estos experimentos, de comprobarse de forma rigurosa que funcionan, no podrían cambiar y revolucionar la ciencia? Tal vez. Ahora mismo es improbable, casi imposible. Pero tampoco se puede descartar al 100%.

“No hay nada imposible. Al principio teníamos una ley de la conservación de la masa, luego nos dimos cuenta que el masa puede alterarse pero se conserva la energía. Luego vino la mecánica cuántica y cambiaron muchas cosas. Las leyes han evolucionado, hemos ido acotando su funcionalidad. Tal vez la violación de las leyes de la física que hace el EmDrive sea solo aparente, no real. Tal vez hay algo que desconocemos que explica todo esto”, explica Héctor Socas.

Sobre lo que prácticamente nadie duda es que los científicos detrás del EmDrive se han tirado a la piscina. Falta saber si hay agua. “O se encumbran o se dan un batacazo brutal y es el fin de su carrera”, dice Socas. Pronto saldremos de dudas.