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martes, 02 de octubre de 2007

Miguel Mas Hesse
LAEFF-CSIC-CAB

El próximo 4 de octubre se cumplen 50 años del lanzamiento del Sputnik-1, el primer satélite artificial que orbitó en torno a la Tierra. Todos los medios de comunicación se han hecho eco de la noticia, y han incluido artículos recordando aquella misión. Desde esta columna queremos también rendir un homenaje a aquellos pioneros que nos abrieron el camino del Espacio.


Todo empezó hace realmente mucho tiempo, cuando los chinos descubrieron la pólvora y su capacidad detonante hacia el siglo X. Rápidamente aprendieron a construir cohetes de artificio, cuyo principio de funcionamiento es sorprendentemente similar a los propulsores auxiliares de combustible sólido que ayudan a despegar a los cohetes modernos.



Figura 1.- Grabado chino mostrando un "prototipo" de nave propulsada por cohetes (siglos XVI). Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.


Al final de la Edad Media este tipo de cohetes comenzó a emplearse en aplicaciones bélicas, alcanzando un notable desarrollo como cohetes incendiarios en el siglo XIX. Pero los cohetes de pólvora tenían un grave inconveniente: una vez se enciende la pólvora es imposible controlar la combustión, que termina a los pocos minutos en el mejor de los casos. Fue un científico ruso, Konstantin E. Tsiolkovsky, quien abordó por primera vez con seriedad el tema de los viajes espaciales. A finales del siglo XIX desarrolló los principios básicos para viajar por el Espacio por medio de cohetes, se dio cuenta de la necesidad de disponer de motores de combustible líquido, regulables, e incluso diseñó la primera nave interplanetaria que incluía elementos básicos que serían empleados años más tarde: giróscopos, compuertas presurizadas...

A principios del siglo XX estaba claro que el futuro de los cohetes estaba en el desarrollo de propulsores regulables de combustible líquido. Fue Robert H. Goddard el primero que lo consiguió, en 1926. Goddard era un visionario ("El sueño de ayer es la esperanza de hoy y la realidad de mañana") y no alcanzó el reconocimiento debido hasta después de su muerte en 1945. Aunque continuó desarrollando cohetes cada vez más sofisticados, el ejército de los Estados Unidos no se dio cuenta de su interés estratégico hasta finales de la Guerra Mundial.



Figura 2.- R.H. Goddard con su cohete de 1926. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.


Sería en la Alemania del periodo de entreguerras donde se sentaron las bases reales de la astronautica moderna. En el primer tercio del siglo XX Centroeuropa experimentó una época de extraordinario esplendor intelectual: se desarrolló la Mecánica Cuántica, la Teoría de la Relatividad, se construyeron las primeras autopistas y vehículos revolucionarios para su época. En este ambiente se creó en Berlin la "Verein für Raumschiffahrt (Sociedad para la Navegación Espacial)", auténtico caldo de cultivo de ingenieros aeroespaciales. Allí se reunían ingenieros geniales como Hermann Oberth y Johannes Winkler, entre otros muchos, y se dedicaban a construir cohetes cada vez más sofisticados.



Figura 3.- Johannes Winkler con su cohete Hückler Winkler II en 1932. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.


Uno de los más jóvenes miembros de la "Verein für Raumschiffahrt" era Wernher von Braun (1912-1977). Catalizó todos los desarrollos de la Alemania de los años 30 y tenía un objetivo único en su vida: llegar a la Luna. Por cumplir este objetivo vendió su alma al diablo, y comenzó a trabajar para el ejército alemán. La experiencia tecnológica acumulada en aquel grupo de ingenieros, unida al apoyo económico militar, actuaron de detonante. En pocos años, el grupo de von Braun desarrolló el primer cohete efectivo: el A4. Por desgracia, se le conoce más por su nombre militar, V2. Varios miles de cohetes A4 fueron fabricados en aquella época, muchos de los cuales fueron empleados por el ejército como misiles balísticos para lanzar cargas explosivas contra Inglaterra y otros países aliados, causando gran número de muertes.



Figura 4.- Primer lanzamiento exitoso de un cohete A4 en 1942. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.


Al terminar la Guerra, comandos especializados de los ejércitos ruso y americano localizaron al personal técnico del grupo de von Braun. Éste y parte de su equipo fueron acogidos en Estados Unidos, mientras que el resto acabó en la Unión Soviética. A cambio de colaborar con los respectivos ejércitos en el desarrollo de nuevos cohetes fueron exonerados de responsabilidad criminal durante la Guerra. Rusos y americanos se hicieron también con decenas de V2, motores y componentes, que los asilados alemanes ayudarían a montar y operar en la segunda mitad de los años 40.

Desgraciadamente, fue otro acontecimiento militar el detonante de la carrera espacial que comenzó en los años 50 del pasado siglo. Los Estados Unidos habían lanzado 2 bombas atómicas en 1945, y se sentían seguros y protegidos. Pero a finales de los años 40, la Unión Soviética disponía ya también de armas atómicas, dando comienzo a la estrategia de disuasión que marcó la Guerra Fría. Una bomba atómica no sirve de nada si no puede ser transportada a su objetivo. Y un avión es demasiado vulnerable como para introducirse cargado en Rusia o Estados Unidos. Sin embargo, los cohetes del tipo del A4, funcionando como misiles balísticos intercontinentales, podían lanzar una bomba atómica en cualquier lugar del planeta en pocos minutos, de manera silenciosa y sin posibilidad de detección previa.

En esta carrera destaca un nombre propio: Serguei P. Korolev (1907-1966). Fue el responsable del desarrollo de los primeros cohetes rusos, reforzando sus conocimientos con la experiencia de los ingenieros alemanes refugiados en Rusia, y disponiendo asimismo de un buen arsenal de cohetes A4 requisados en Alemania al final de la Guerra. Korolev sentó las bases tecnológicas de los cohetes rusos, robustos y fiables, características que han mantenido hasta la actualidad. En los años 50 desarrolló varios misiles intercontinentales hasta llegar al R7, un auténtico monstruo para su época, con potencia suficiente incluso para lanzar objetos relativamente pesados en órbita terrestre.



Figura 5.- El primer R7 desarrollado por S. Korolev. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.


La disponibilidad del R7 llevó a las autoridades soviéticas a aprovecharlo para dar una serie de golpes de efecto que deberían demostrar la supremacía de su tecnología. Así, fue un R7 el que lanzaría el Sputnik-1 en octubre del 1957. Tecnológicamente, el Sputnik-1 era extremadamente sencillo. Pero el impacto que tuvo su emisor de radio, lanzando el bip-bip que le haría famoso, fue enorme. Como lo fue el hecho de que la última etapa del lanzador se mantuviera también en órbita, siendo visible surcando el cielo a gran velocidad al atardecer desde todo el planeta. El Sputnik-1 fue sólo el comienzo, pero el legado de Korolev es mucho más amplio: con el Sputnik-2 lanzó al primer ser vivo al Espacio (la perra Laika), en 1961 consiguió el primer vuelo tripulado (Y. Gagarin), en 1965 el primer paseo espacial (A. Leonov), desarrolló la nave Soyuz, muy similar a la que Rusia sigue empleando hoy en día. Sin embargo, su muerte prematura y el fracaso del lanzador N1 impidieron a la Unión Soviética enviar astronautas a la Luna antes que los americanos.



Figura 6.- Modelo del Sputnik 1. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.


Este honor quedaba reservado a von Braun. Tal y como había sucedido a finales de los años 30, a comienzos de los 60 del pasado siglo volvieron a unirse la enorme capacidad técnica de los ingenieros de su equipo, que habían sabido transmitir a nuevas generaciones de científicos americanos, con una disponibilidad casi ilimitada de medios materiales. En apenas 8 años este equipo desarrolló de la nada un lanzador como el Saturno V, el cohete más potente y fiable jamás construido, y fue capaz de enviar astronautas a la Luna con una razonable grado de seguridad. Von Braun vio así cumplidos los ideales de aquella generación de ingenieros visionarios que se reunían en la "Verein für Raumschiffahrt" 30 años atrás soñando con los viajes interplanetarios, y que nos abrieron las puertas de un Espacio que poco a poco va convirtiéndose en un lugar aún exótico, pero cada vez más familiar.

Fotografías obtenidas de diversas páginas en Internet.


PD (20071004). D ByN




PD (20071009). D ByN:
El asteroide 1982 SH1, el número 100,000 del catálogo oficial ha recibido el nombre de Astronáutica para conmemorar los primeros cincuenta años de exploración espacial. Además, 100,000 km es la altura a la que se considera de manera arbitraria que comienza el espacio interplanetario.

10:19 | gestionado por David Barrado y Benjamín Montesinos | Enviar comentario (3)

David ByN

Las distancias son parámetros fundamentales para entender los fenómenos astronómicos. El satélite Hipparcos realizó un cartografiado bastante completo de la vecindad solar a comienzos de loas años noventa. La próxima misión astrométrica de la ESA, denominada Gaia, proporcionará una visión completa de la Galaxia en tres dimensiones, incluyendo las velocidades individuales.


En algún momento hemos hablado de las diferentes iniciativas del siglo XVIII para establecer la escala del Sistema Solar, incluyendo alguna que otra desventura de los astrónomos. El siglo XIX presentó otro desafío: la medida de la primera paralaje (la variación aparente de la posición de un objeto debido al cambio de posición del observador) de una estrella cercana (realizado por Friedrich Wilhelm Bessel con la estrella 61 Cygnus). Para entender este efecto se puede realizar un sencillo experimento. Se toma un lápiz, se extiende el brazo y se observa la posición respecto al muro de la habitación guiñando los ojos de manera alternativa. La distancia angular se denomina paralaje, y está directamente relacionada con la distancia física entre el observador y el objeto, y también con la distancia que separa los ojos. En el caso de una estrella, se realizan observaciones desde la Tierra separadas con un intervalo de seis meses, lo que representa dos unidades astronómicas.



El movimiento de la estrelal de Barnard, con el bamboleo inducido por una compañera de menor masa. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.

Durante el siglo XX, varias instituciones como el Observatorio Naval de los Estados Unidos realizaron (y lo siguen haciendo) proyectos para la medición de las paralajes de las estrellas más próximas. Sin embargo, el programa que ha tenido más éxito ha sido la misión Hipparcos (por el astrónomo helenístico Hiparco de Nicea) de la Agencia Espacial Europea, que estuvo en órbita de manera activa entre 1989 y 1993. Entre sus resultados destaca la medición de las posiciones de manera muy precisa de 100,000 estrellas, incluyendo sus distancias. Además produjo un segundo catálogo, denominado Tycho, en honor del astrónomo Tycho Brahe, con medidas menos precisas para otro millón de estrellas.



Diagrama Hertzsprung-Russell con datos precisos tomados con el satélite Hipparcos, que muestra la relación entre la luminosidad y la temperatura efectiva, que dependen de la masa y la edad de la estrella. Incluye 4902 estrellas aisladas con medidas muy precisas de sus distancias indiciduales. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí. Crédito ESA.

Los datos de Hiparco han sido esenciales para mejorar los fundamente de la astrofísica en múltiples campos, especialmente en lo que respecta a la evolución estelar. Dos ejemplos se pueden citar. Hipparcos ha producido el diagrama Hertzsprung-Russell (O HR) más preciso y las precisas medidas astrométricas han sido utilizadas para medir las órbitas de distintas binarias visuales, lo que permite estimar las masas de las componentes de manera muy precisa. El diagrama HR, una figura que muestra la luminosidad de una estrella frente a su temperatura superficial (u otras magnitudes relacionadas con éstas) es una herramienta extraordinaria, pues nos permite ver, en un solo vistazo, la evolución de una estrella en función de su masa. Para entenderlo es indispensable el cálculo preciso de las distancias, con objeto de derivar las luminosidades absolutas. Y aquí es donde Hipparcos ha tenido un papel esencial.


Los objetivos de GAIA, que incluyen Física Fundamental, astrofísica estelar, estructura galactica, história de la formación estelar, binarias (incluyendo enanas marrones), exoplanetas y Sistema Solar (crédito ESA/GAIA).  Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.

La ESA tiene previsto continuar con el éxito de Hipparcos mediante su nuevo satélite astrométrico, denominado Gaia. Esta misión, en fase de desarrollo, será lanzada en el 2011. Gaia proporcionará astrometría (posiciones y paralajes cuando sea posible), fotometría y velocidades radiales para una grandísima muestra de estrellas. De hecho, en el caso de la astrometría, alcanzará hasta magnitud V=20, unos mil millones de estrellas, lo que implica una escala de un megaparsec (frente a los mil pársec de Hipparcos). Además, permitirá definir la escala extragaláctica al proporcionar distancias precisas para diferentes estándares como son las estrellas tipo cefeida. En el campo exoplanetario, obtendrá órbitas precisas correspondientes a sistemas con planetas de hasta una masa de Júpiter, llegando incluso a varias veces la masa de la Tierra para estrellas más cercanas de 10 parsecs. Finalmente, realizará un completo censo de los objetos del Sistema Solar, con millares de asteroides, incluyendo determinaciones precisas de los tamaños y de las masas para algunos de ellos.

Mucho trabajo queda por hacer. Pero, sin lugar a dudas, Gaia cambiará por completo la idea que tenemos de nuestra galaxia y, con ella, de los fundamentos de la Astrofísica.


Simulación que muestra la trayectoria del Sol inducida por la presencia de Júpier, observado desde una distancia de 10 parsecs. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.


2:59 | gestionado por David Barrado y Benjamín Montesinos | Enviar comentario (0)