Hipotéticos túneles perforados a través del planeta

Hace unos cuatro siglos, en determinado punto a mediados del siglo XVII, Isaac Newton recibía correspondencia de un brillante inventor y científico británico llamado Robert Hooke. En su carta, Hooke definía las matemáticas que gobernaban a los objetos si se les dejaba caer a través de hipotéticos túneles perforados a través del planeta en toda una variedad de ángulos. Aunque aparentemente Hooke parecía interesado en la física de su concepto, una idea intrigante y poco probable salió de todo esto: un sistema de transporte vertiginosamente rápido. 

Los cálculos que había hecho Hooke, mostraban que si la tecnología para perforar tales agujeros en la Tierra llegaba a desarrollarse, un vehículo con mínima fricción podría utilizar este túnel para viajar a otro punto cualquiera de la Tierra en un lapso de apenas 42 minutos, sin importar la distancia. Mucho más sorprendente era el hecho de que el vehículo requeriría cantidades ridículamente bajas de combustible. El concepto llegó a ser conocido como el Tren de Gravedad, y aunque la idea en sí ya suena lo bastante loca como para que alguien se anime a desarrollarla, recibió un montón de atención de la comunidad científica en los siglos posteriores. 

La idea elemental de un tren de gravedad es muy simple. En cada extremo del túnel, un observador cualquiera vería una pendiente inclinada. Si se colocaba un tren en un extremo del túnel y se liberaban los frenos, inmediatamente la fuerza de gravedad lo llevaría a recorrer la pendiente haciendo que acelerara como si estuviera en una montaña rusa. Las pendientes con una mayor inclinación resultarían en una mayor velocidad, donde la máxima aceleración se lograría con túneles rectos que atravesaran el centro de la Tierra. 

El tren seguiría acelerando hasta alcanzar el punto central del planeta, instante en que su inercia se opondría a la gravedad y empezaría a desacelerar. Según lo demostraron las ecuaciones de Hooke, si el tren pudiera desplazarse en un entorno sin fricción sería perfectamente posible que llegara al otro extremo del túnel en el mismo instante en que su velocidad fuera igual a cero. Evidentemente, un tren de gravedad operando en condiciones reales tendría que disponer de potencia suficiente para compensar la pérdida causada por la fricción. 

Una propiedad interesante de este tren de gravedad es que el tiempo de tránsito siempre sería muy próximo a los 42 minutos, independientemente de la distancia recorrida. Es más, si nuestro planeta fuera una esfera perfecta, el tiempo del viaje siempre sería exactamente de 42 minutos y doce segundos. Las grandes distancias se pueden recorrer en la misma cantidad de tiempo que las cortas pues la velocidad máxima del tren incrementa lo suficiente como para compensar exactamente la diferencia. Debido a la naturaleza de la gravedad, este tiempo de recorrido de 42 minutos sería aplicable a cualquier tamaño de vehículo. 

Consideremos hipotéticamente que se abre una estación en España conectada a una estación hermana en Nueva Zelanda. El túnel iría directamente hacia abajo pues la ruta se cruzaría en el centro de la Tierra, haciendo un arranque bastante curioso cuando el tren repentinamente se pone en caída libre. Este vehículo aceleraría hasta un máximo de 28,437.108 km por hora antes de empezar su desaceleración, y tendría que viajar un total de 12,746 km – en un viaje de implicaría recorrer 20,020 km sobre la superficie. 42 minutos después de la partida, el tren y los pasajeros harían una parada suave en su destino del otro lado del mundo. 

Aunque Robert Hooke e Isaac Newton se enviaban correspondencia sobre la caída de objetos a través de la Tierra, lo hacían como un mero ejercicio intelectual. La primera sugerencia seria para construir un tren de gravedad no apareció sino hasta la década de 1800, en la Academia de Ciencias de París por un grupo muy optimista de científicos. Como era lógico, la institución optó por aplazar el ambicioso plan. El concepto se perdió en la penumbra y apareció otra vez en 1960, cuando el físico Paul Cooper publicó un artículo en el American Journal of Physics sugiriendo que los trenes de gravedad deberían considerarse como un proyecto de transporte para el futuro. Aunque el artículo provocó un debate bastante animoso, la propuesta no fue tomada muy en serio. 

Aunque la fricción no representa ningún inconveniente en el concepto del proyecto, ciertamente nuestro mayor problema técnico es cavar este tipo de túneles masivos, en primera instancia. Un agujero con 3 metros de diámetro que atraviesa el centro de la Tierra resultaría en doce mil millones de pies cúbicos de “escombro”, cantidad que tendría que ser transportada a algún lugar. Además, el manto y el núcleo de la Tierra presentan presiones y temperaturas extremas, por lo que de llegar a cavar un túnel tendría que hacerse forrándolo con un material protector para mantenerlo intacto. Y actualmente no se conoce un material que soporte estas condiciones como para que aislé el túnel del intenso calor. Y debido a estas temperaturas tan extremas, sería inconcebible que el viaje lo hicieran seres humanos. Sin embargo, sería una tecnología extremadamente útil para entregar cargas rápidas no tripuladas entre continentes. 

Aquellas mentes que se han aventurado a especular sobre esta idea salvaje, han sugerido que el túnel podría ser drenado de aire para eliminar la resistencia del viento, aunque eso representa un problema tan grande como excavación de los mismos. Otros han sugerido que el tren podría levitar magnéticamente para eliminar la fricción en situaciones en las que el túnel no puede atravesar el centro de la Tierra; aunque con el uso de electroimanes la cantidad de energía consumida por el vehículo aumenta de forma drástica. Un lugar más viable para poner a prueba esta tecnología sería la Luna, donde no hay que preocuparse por la atmósfera, las placas tectónicas y el magma. El concepto sería el mismo, aunque en un planeta con densidad diferente a la Tierra el viaje tendría una duración distinta. 

Aunque el tren de gravedad parezca algo imposible – o en el mejor de los casos absurdamente impráctico – es atractivo cuando se considera la posibilidad de transitar el planeta en tiempos mínimos y sobre todo gastando muy poca energía en el viaje. Sin duda alguna, la construcción de este tipo de túneles va mucho más allá de la capacidad de nuestra tecnología, pero quizá en el futuro podamos resolver este problema tan colosal.