Da terra ao espazo

Etxebeste Aduriz, Egoitz

Elhuyar Zientzia

Sempre existiu a curiosidade do ser humano por viaxar, por descubrir novos lugares. Empeza polos continentes, daquela o mar, o ceo e o espazo. O espazo, a última conquista do ser humano. Cando non é directamente posible, enviándonos testemuñas que nos sirvan paira obter información, pero os planetas, satélites e asteroides convertéronse en obxectivos e metas importantes.
Da terra ao espazo
01/03/2007 | Etxebeste Aduriz, Egoitz | Elhuyar Zientzia Komunikazioa

Lanzamento do foguete Soiuz TMA-6.
PLATAFORMA
O primeiro obstáculo paira viaxar ao espazo está na Terra. E non é o menor obstáculo. Dise que na Terra estamos nun pozo de gravidade, é dicir, estamos moi preto dunha masa grande e temos que superar a forza de gravidade que esa masa (a Terra) prodúcenos si queremos abandonar a Terra.

Paira iso é necesario obter una enerxía cinética capaz de facer fronte a esta enerxía potencial, ou o que é o mesmo, una velocidade que permita facer fronte á gravidade. Denomínase velocidade de escape á velocidade mínima necesaria paira saír dun campo gravitatorio e en superficie é de 11,2 km/s. É dicir, si a un corpo en superficie dáselle esa velocidade, terá a enerxía cinética suficiente paira escapar do campo gravitatorio da Terra.

Paira superar este primeiro problema necesítase un gran foguete cheo de reis até o pescozo. De feito, o combustible necesario paira o envío dunha carga ao espazo pesa máis que a propia carga.

Queimando este combustible, o gas quente salgue dirixido nunha dirección e a alta velocidade, e por reacción de acción consegue o empuxe que o foguete vai cara arriba. O foguete non arrinca a unha velocidade de 11,2 km/s, pero ao seguir queimando combustible no camiño, vaise conseguindo máis enerxía cinética e con iso suficiente arranque de menor velocidade.

Pero os foguetes só serven paira viaxar de ida. Non se poden reutilizar. A medida que avanzan na viaxe, as partes vanse liberando paira reducir peso e aumentar a velocidade, e terminan perdidas no mar, na órbita da Terra ou no espazo. Non se recuperan.

Os rusos, por exemplo, utilizan foguetes de Soyuz paira trasladar aos astronautas á Estación Espacial Internacional (ISS), paira posteriormente aterrar nunha cápsula. Nos foguetes Soiuz poden ir 3 astronautas e en cada viaxe hai que utilizar un foguete novo.

O transbordador Columbia aterra.
PLATAFORMA

Os estadounidenses, pola súa banda, utilizan transbordadores espaciais paira realizar viaxes de ida e volta. A diferenza dos foguetes, en certa medida son reutilizables. O lanzamento realízase da mesma maneira que os foguetes, pero son capaces de aterrar como avións, polo que poden ser utilizados repetidamente. As transbordadoras da NASA están deseñadas paira un centenar de voos, con capacidade paira 5-7 astronautas por viaxe. Con todo, desde o accidente de Columbia en 2003 atópanse en declive e practicamente fóra de uso. Ademais, segundo declaracións da NASA de 2004, prevese a retirada dos transbordadores paira 2010 e a súa substitución por barcos espaciais de Orio en fase de desenvolvemento. E esas novas naves espaciais servirán paira ir primeiro á Lúa e despois a Marte.

Pero tanto os voos dos foguetes Soiuz como os dos transbordadores espaciais adoitan ser orbitais, é dicir, non van máis aló da órbita terrestre. Na actualidade, son as únicas viaxes que realiza o ser humano.

Primeira parada: A lúa

Deixando atrás as viaxes orbitais, a parada máis próxima do espazo é a Lúa. De feito, tamén se atopa na órbita da Terra.

Imaxe tomada pola sonda Voyager 2 a Neptuno.
PLATAFORMA
Fai case 40 anos que o home chegou á Lúa, pero desde entón a tecnoloxía dos foguetes non cambiou moito, deixando de lado a electrónica. Ademais, o Saturn V, utilizado nas misións Apollo que levou ao home á Lúa, foi o foguete máis grande e poderoso xamais utilizado. Non se utilizou con posterioridade.

Na actualidade case todas as axencias espaciais teñen proxectos paira volver á lúa. As axencias espaciais europeas, chinesas, xaponesas e estadounidenses teñen previsto ir á lúa cara ao ano 2020. E tamén os indios e os rusos en 2030. Pero non só falan de ir, senón de quedar alí, porque teñen plans paira construír una base fixa. Os xaponeses queren facer a base paira 2030, mentres que os chineses e estadounidenses afirman que é posible que estea feita paira 2024. Agora están a tratar de chegar a acordos internacionais.

A NASA e a ESA tamén miran máis aló da Lúa e ven á Lúa como un paso intermedio cara a Marte. O programa Aurora da ESA, por exemplo, ten entre os seus obxectivos chegar a Marte en 2030.

Aos planetas

Pero, de momento, só as sondas espaciais viaxan aos planetas. Estas sondas colócanse no extremo dos foguetes paira poder saír do chan. É dicir, o foguete é o encargado de dar velocidade á sonda e despois, una vez saído da influencia da Terra, o foguete pódese deixar atrás e ir por inercia até onde se queira. Pero paira iso é necesario dar a dirección adecuada. E niso hai que estar moi fino, xa que o tamaño dos planetas é moi pequeno comparándoo coa súa órbita.

Fai 40 anos que na misión Apollo XI o home chegou á Lúa.
PLATAFORMA

Para que a sonda chegue ao obxectivo desexado, mediante simuladores de gravidade realizan cálculos moi precisos. Estes simuladores simulan o percorrido da sonda, tendo en conta a gravidade de todos os demais planetas e masas, calculando ademais da dirección a dar á sonda o tempo exacto de lanzamento. A isto chámaselle xanela de lanzamento.

Con todo, a propia sonda tamén ten pequenos propulsores paira realizar correccións de dirección. Por tanto, o foguete dálle velocidade e dirección, pero logo pódense facer correccións no camiño.

Carambolas sen impacto

Como xa se indicou, o envío dunha sonda a un planeta debe ter en conta a forza de gravidade dos planetas que van actuar ao longo do camiño. Pero non só se ten en conta, tamén se pode utilizar o campo gravitatorio dos planetas paira conseguir una maior velocidade. É o que se chama axuda gravitatoria. Por exemplo, a axuda gravitatoria de Júpiter e Saturno pode ser moi útil paira ir a Urano.

Paira beneficiarse da axuda gravitatoria é necesario dirixir a sonda por detrás dun planeta de gran masa. É dicir, facer pasar a sonda polo punto que acaba de pasar o planeta na súa órbita. Deste xeito, o planeta atraerá e, por tanto, daralle velocidade. Una vez alcanzada a velocidade, pode saltar ao seguinte planeta coma se fose un xogo espacial de billar. Ademais, esta forma de viaxar permite observar varios planetas nunha mesma misión.

(Foto: PLATAFORMA)
A axuda dos planetas foi un dos grandes éxitos da NASA na misión Voyager. As sondas Voyager 1 e Voyager 2 foron enviadas en 1977 co obxectivo de profitarse coa inusual localización de Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno. O primeiro visitou Júpiter e Saturno, as súas lúas Io e Titán. Paira observalo tivo que abandonar o camiño cara a Urano, e na actualidade é o que máis lonxe chegou do Sol en obxectos creados polo home.

Pola súa banda, a sonda Voyager 2 abandonou Titán e, ademais de Júpiter e Saturno, visitou Urano e Neptuno en 1986 e 1989. O Voyager 2 é o único que visitou estes dous últimos planetas.

O apoio gravitatorio é tan útil que en ocasións a viaxe pode iniciarse en sentido contrario. Paira enviar a Saturno Cassini-Huygens, foi enviado primeiro a Venus. Alí recibiu a axuda gravitatoria en dúas ocasións e logo, coa axuda da Terra e de Júpiter, serviuse paira chegar a Saturno.

Neste momento, a sonda New Horizons acaba de contar coa axuda de Júpiter, ou o está facendo paira chegar a Plutón e Karon. Iso si, mentres está preto de Júpiter, está a sacar fotos paira estudar aquel planeta e as súas catro lúas máis grandes. Este traballo, que se prolongará até xuño, espera chegar a Plutón paira o ano 2015. Se non contase coa axuda de gravitación de Júpiter, tardaría catro anos máis en chegar a Plutón.

Próxima parada: Marte?

O corpo humano non é capaz de vivir sen gravidade durante moito tempo.
PLATAFORMA

Aínda que as sondas espaciais han chegado moi lonxe, no caso do home as cousas complícanse moito. Tras volver á Lúa, as axencias espaciais han marcado o seguinte obxectivo en Marte. Pero non será fácil. De feito, a misión de aquí a Marte pode ser case dous anos. Hoxe en día, iso significa que os astronautas deberían vivir dous anos sen gravidade. E o corpo humano non é capaz de vivir sen gravidade durante tanto tempo.

En ausencia de gravidade, os ósos perden calcio, os músculos se atrofian, o sistema cardiovascular retárdase, fórmanse menos glóbulos vermellos e o sistema inmunológico debilítase, entre outras cousas. De feito, moitas veces menciónase que a falta de gravidade aseméllase aos procesos que se producen coa idade. Por tanto, este tipo de viaxes requiriría de buques espaciais que xeran gravidade artificial. Pero, de momento, non existe.

Os que soñan con ir aos planetas como turistas, polo que terán que enfrontarse, de momento, á realización de voos orbital. E paira iso deberán manter o peto quente. A Axencia Espacial Rusa ofrece viaxes espaciais por 15 millóns de euros e todos os voos até 2009 están ocupados.

Un paseo polo espazo

O primeiro turista do espazo foi Dennis Perico, quen pasou sete días na ISS en 2001. Foron e serán máis. Ademais, hai moitos empresarios que escoitaron diñeiro en viaxes espaciais e hai varios proxectos en marcha. A maioría propón vehículos que realizarán voos suborbitarios e teñen previsto viaxar a unha altura de entre 100 e 160 quilómetros.

Módulo de test Xénese 1.
Bigelow Aerospace
Nestas viaxes, os viaxeiros terían a oportunidade de estar entre 3 e 6 minutos sen gravidade, observar perfectamente as estrelas e ver a curvatura da Terra. En principio estímase que o prezo da viaxe roldará os 150.000 euros, pero se espera que logo vaia baixando, até 30.000 ou 20.000 euros, ou mesmo máis.

A nave espacial SpaceShipOne pode ser una das utilizadas paira este tipo de viaxes. Trátase da primeira nave espacial financiada exclusivamente por diñeiro privado que en 2004, nun prazo de dúas semanas, conseguiu subir dúas veces a 100 quilómetros de altura, con 3 persoas no seu interior. Agora queren pór en marcha una flota deste tipo de naves espaciais paira completar a liña espacial Virgin Galactic. Xa comezaron a reservar voos e esperan que o primeiro voo realícese en 2008.

Outro proxecto privado é Blue Origin. Recentemente expúxose o vídeo do voo do primeiro prototipo chamado Goddard en novembro de 2006. O aspecto de Goddard é curioso: ten forma de campá e catro patas, e despídese e aterra verticalmente. Nesta primeira proba só subiu a 85 metros. No entanto, prevese iniciar a oferta de voos comerciais a 100 quilómetros paira 2010. Nestes voos, ademais do piloto, prevese que acudirán outras tres persoas.

Hoteis de mil estrelas

Pero, ademais das viaxes, hai quen quere pór en marcha o negocio dos aloxamentos espaciais. Bigelow Aerospace retoma o deseño dos hábitats espaciais inchables do programa Transhab abandonado pola NASA no seu día e xa en xullo de 2006 enviou a órbita o módulo de test Genesis 1. Este ano teñen previsto enviar Genesis 2 e pór en marcha a primeira estación espacial comercial paira 2010. Chamarase Nautilus e terá 330 m 3.

A nave espacial SpaceShipOne tras un voo.

Comezará a colonización do espazo cos aloxamentos espaciais? E é que, polo menos algúns creen que isto chegará antes ou despois. Michael Griffin, director xeral da NASA, falou: "...a longo prazo, as especies do planeta Terra non poderán sobrevivir... Se os seres humanos queremos vivir centos, miles ou millóns de anos, deberemos colonizar outros planetas... Non se cando será, pero chegará un día en que fóra da Terra vivirá máis xente que na Terra... Sei que o home colonizará o sistema solar e algún día chegará máis lonxe..."

Baseada na entrevista ao enxeñeiro Danel Madariaga no programa de radio Norteko Ferrokarrilla. Paira escoitar a entrevista: www.elhuyar.com/norteko_ferrokarrilla/

Veleiros no espazo
As naves espaciais necesitan moito combustible, sobre todo paira saír da Terra. Pero no espazo tamén se pode viaxar sen combustible: os veleiros solares.
Os veleiros solares teñen veas moi finas de gran superficie, e aínda que tamén hai vento solar, válense da luz solar, sobre todo paira lograr o empuxe. O sol, ademais da luz e a calor, emite partículas a moi alta velocidade, o que se coñece como vento solar. Con todo, estas partículas son tan poucas (~10 partículas/cm 3 ) que o empuxe que darían a un veleiro solar é 10 veces menor que o que produciría a reflexión da luz solar.
Representación do veleiro solar Cosmos 1.
(Foto: J. Ballentine)
As velas dos veleiros solares poden ser entre 40 e 100 veces máis finas que o papel, fabricadas con materiais lixeiros e reflectores. Ao reflectir os fotóns nestas membranas espello conséguese un empuxe que, aínda que pequeno, é constante e pode ser útil paira realizar diversas manobras no espazo sen utilizar combustibles.
De momento, non conseguiron utilizar con éxito veleiros con luz solar como principal forza de propulsión. Pero fixeron varias probas. En 2005, por exemplo, enviouse Cosmos 1, pero o foguete fallou e non conseguiu polo en órbita. En 2006, con todo, Soraseiru enviou un veleiro solar de sabupeiro-do, que non conseguiu expandirse correctamente.
Vivir ao espazo
A colonización do espazo é un dos temas máis tratados de ciencia ficción, pero non só iso: a implantación de colonias humanas no espazo é un obxectivo a longo prazo de varios programas espaciais.
Aínda que algúns creen que as primeiras colonias asentaranse na lúa e en Marte, outros moitos falan de colonias orbital. Algúns grupos da NASA estudaron a posibilidade de realizar estas colonias orbitais, segundo as cales na lúa e os asteroides circundantes hai suficiente material, está dispoñible en grandes cantidades de enerxía solar de enerxía solar e non require grandes avances científicos. Iso si, haberá que facer moita enxeñaría.
(Foto: D. Davis)
Tamén se realizaron deseños de colonias orbital. Uno dos exemplos é o Standford Torus proposto pola NASA en 1975. Trataríase dun anel dunha milla de diámetro que viraría un minuto paira obter a gravidade artificial mediante a forza centrífuga. A luz solar penetraría mediante espellos e o interior tería a forma dun val longo. Alí simularíase unha contorna natural que albergaría a 10.000 persoas.
Quen queira coñecer un Standford Torus ten a oportunidade de esperar a que algún día se faga algo parecido, ou en Kubrick 2001: Ver a película A Space Odyssey.
Etxebeste Aduriz, Egoitz
Servizos
229
2007
Servizos
037
Astronáutica
Artigo
Servizos

Gehitu iruzkin bat

Saioa hasi iruzkinak uzteko.

Babesleak
Eusko Jaurlaritzako Industria, Merkataritza eta Turismo Saila
MAIER Koop. Elk.
KIDE Koop. Elk.
ULMA Koop. Elk.
EIKA Koop. Elk.
LAGUN ARO Koop. Elk.
FAGOR ELECTRÓNICA Koop. Elk.