domingo, 27 de julio de 2008

Una reliquia traída a la Tierra por la nave Apollo revela sus secretos

Una porción del brazo robótico de la nave Surveyor está revelando secretos a los investigadores.

Junio 20, 2008: Imagine posarse sobre la Luna, bajar las escaleras de su nave espacial, mirar el áspero paisaje lunar y ver otra vieja nave espacial a sólo 183 metros (200 yardas) de distancia.

Eso es exactamente lo que sucedió en noviembre de 1969, cuando los astronautas Pete Conrad y Alan Bean salieron del módulo lunar Apollo 12. Allí, a pocos pasos de distancia, sobre la orilla de un pequeño cráter, se posaba Surveyor 3, una nave espacial estadounidense no tripulada que había alunizado en abril de 1967.

Arriba: El astronauta Pete Conrad de la nave Apollo 12 realiza una inspección de Surveyor 3. La nave espacial de Conrad, Intrepid, se ve al fondo, aproximadamente a 183 metros de distancia.[Más información] [Visión estereoscópica]

El lugar de alunizaje de la nave Apollo 12 había sido escogido deliberadamente: cerca de Surveyor 3. La pequeña nave había permanecido dos años y medio expuesta a lo peor que la Luna puede ofrecer: extremo vacío, intensa radiación cósmica, bombardeos de meteoritos, cambios extremos de temperatura. En la Tierra, ingenieros de la NASA quisieron saber cómo los metales, el vidrio y otros materiales usados para construir naves espaciales soportaban ese tipo de maltrato. Entonces, realizar una inspección directa de Surveyor 3 parecía una buena manera de averiguarlo.

En su segundo período de cuatro horas de Actividad Extra-Vehicular (Extra-Vehicular Activity o EVA, en idioma inglés), o sea fuera de la nave, Bean y Conrad caminaron hasta Surveyor 3, tomaron docenas de fotografías y medidas y comenzaron a recortar partes de tuberías metálicas y cables eléctricos. Recuperaron una cámara. La última cosa que extrajeron fue una pequeña pala, la cual estaba ubicada al final del brazo desplegable de Surveyor. Dicha pala había cavado en el polvo seco y en la grava de la Luna con el fin de realizar mediciones mecánicas del suelo lunar.

La pequeña pala, la cámara y otros artefactos que se trajeron de regreso a la Tierra fueron analizados y luego guardados. En algún punto, en las cuatro décadas de intervalo, la pala, propiedad del Centro Espacial Johnson, fue trasladada en calidad de préstamo permanente a un museo del espacio en Kansas. Y allí todo permaneció tranquilo... hasta hace poco tiempo cuando investigadores del Centro de Investigaciones Glenn (GRC, por su sigla en idioma inglés), de la NASA, decubrieron que esa diminuta pala podía esconder grandes secretos.

Concretamente, los secretos relacionados con las excavaciones llevadas a cabo en la Luna.

La NASA regresará a la Luna con planes de establecer una base allí —y esto requerirá inevitablemente algunas excavaciones. El rocoso y polvoriento suelo lunar, o "regolito", contiene muchos de los recursos naturales que los seres humanos necesitan para vivir. Por ejemplo, hay abundante oxígeno concentrado en rocas lunares comunes y, en las regiones polares, depósitos de agua congelada pueden yacer escondidos en el suelo de cráteres ensombrecidos.

Todo lo que se necesita es excavar.

¿Pero cómo? El regolito lunar no es como el suelo terrestre. Aquí en la Tierra, una combinación de fuerzas biológicas y meteorológicas moldean la arena que pisamos. El suelo terrestre es húmedo, está alisado por el clima y es completamente familiar para nosotros.

El regolito lunar, por otro lado, es una sustancia seca y vidriosa convertida en polvo por los eones de los bombardeos de meteoritos. No va a responder a una pala como en tierra firme.

Derecha: Una microfotografía del regolito lunar. La muestra es una mezcla de cuentas de cristal volcánicas, filosos fragmentos de "cristales de impacto", fragmentos de rocas y más. Cortesía de Larry Taylor, Universidad de Tennessee.

"Para diseñar un equipo de excavación lunar, necesitamos predecir las fuerzas que se necesitan para mover una pala u otro instrumento a través del regolito lunar", dice Allen Wilkinson, quien es líder del equipo de Caracterización de Regolito mediante la Utilización de Recursos In-Situ (ISRU o In-Situ Resource Utilization, en idioma inglés), en el Centro de Investigaciones Glenn.

Sureyor 3 y una nave hermana, Surveyor 7, en efecto excavaron en la Luna y midieron cuán difícil sería para los motores impulsores extraer, presionar y raspar el suelo. Para interpretar esas medidas más de 40 años después, sin embargo, el equipo de Wilkinson necesita saber las dimensiones de las palas de Surveyor. Lamentablemente, se enteraron, ¡los planos se habían perdido! Sólo una pala podría proporcionar la respuesta.

Eso hizo que Wilkinson viajara a Hutchinson, Kansas, en abril de 2007, para tomar prestada la pala de Surveyor 3 del Museo de la Cosmoesfera de Kansas a fin de tomar medidas detalladas.

Arriba: La pala de la nave Surveyor 3 siendo examinada por cuatro de los miembros del equipo de Caracterización de Regolito; de izquierda a derecha, los investigadores son: Xiangwu (David) Zeng, Enrique Rame, Allen Wilkinson y Juan Agui. Derechos Reservados 2007, Trudy E. Bell.

Medir la pala, sin embargo, no resultaría una tarea fácil. No se trata solamente de colocar una regla a lo largo de la pala y leer las dimensiones. Es más, no se la puede tocar. La pala de la nave Surveyor 3 está alojada en un recipiente triangular hermético y los conservadores de la NASA no quieren que sea extraída porque manipularla al aire libre degradaría la fidelidad histórica de este artefacto único.

Así que el equipo del Centro de Investigaciones Glenn pidió prestados aparatos de fotogrametría al Centro Espacial Kennedy. La fotogrametría es una técnica que se utiliza para medir objetos estrictamente a partir de fotografías. Allí tienen montado un estudio fotográfico con un fondo blanco. Juan Agui, miembro del equipo del GRC, es un experto en experimentos de fuerza de excavación y fotografió la pala en su recipiente junto a un cubo de fotogrametría estándar, el cual posee un patrón preciso, similar a un tablero de ajedrez. Después, usando un software, Robert Mueller, del Centro Espacial Kennedy, extrajo las dimensiones utilizando triangulación matemática, midiendo desde los puntos de la pala hasta los puntos donde los cuadros oscuros se juntan con el cubo. El software fue desarrollado para las actividades del Comité para la Investigación del Accidente del Columbia.

Derecha: La pala de la nave Surveyor 3 dentro de su recipiente de cristal. Una pluma estilográfica en primer plano proporciona la escala de la imagen. Otra fotografía muestra el interior de la pala. Derechos Reservados 2007, Trudy E. Bell.

"La fotogrametría es muy buena", comenta Agui. "Obtuvimos medidas de la pala con una presición de 0,70 a 1,0 mm (0,030 a 0,040 pulgadas, respectivamente).

Los investigadores construyeron una copia de la pala y ahora la están utilizando para excavar en regolito lunar simulado.

"Las mediciones de las fuerzas de excavación están en proceso", afirma. La réplica de la pala se sumerge en una "cama de suelo" rectangular cubierta con JSC-1a, el cual es un sustituto de polvo lunar hecho por el hombre y que prácticamente iguala las propiedades conocidas del regolito lunar, mientras una computadora monitorea las fuerzas relacionadas. "Nuestro equipo está muy satisfecho de descubrir que las medidas parecen estar cerca de reproducir [los mejores] datos de la Luna que aporta la nave Surveyor 7.

Con estas pruebas, el equipo puede, por ejemplo, probar diseños alternativos de palas y perfeccionar las teorías sobre la mecánica del suelo lunar. "Haber obtenido la réplica de Surveyor realmente hizo la diferencia", dice Agui.

Los secretos relacionados con las excavaciones en la Luna están siendo revelados.

lunes, 21 de julio de 2008

La NASA intentará el histórico despliegue de una vela solar

Tecnología de punta e imaginación se ponen a prueba en el despliegue del primer vehículo impulsado por velas solares.

Junio 26, 2008: "Extienda sus manos hacia el Sol y sosténgalas. ¿Qué siente? Calor, por supuesto. Pero también hay presión, aunque posiblemente nunca lo haya notado porque es muy pequeña. Sobre la superficie de sus manos, apenas llega a aproximadamente cienmilésimos de gramo. Pero en el espacio, incluso esa presión tan pequeña puede ser importante (porque actúa de forma constante, hora tras hora, día tras día). A diferencia del combustible para cohetes, es gratis e ilimitada. Si lo deseamos, podemos usarla; podemos construir velas para capturar la radiación que sopla desde el Sol".1

Estas palabras no fueron dichas por un científico de la NASA sino por un personaje de ficción —John Merton— en la historia corta El Viento del Sol (Wind from the Sun), de Arthur C. Clarke. Si todo va bien, las palabras proféticas de Merton están a punto de volverse realidad.

Los investigadores de la NASA, con un enfoque innovador ("saliéndose del cajón" o tal vez "saliéndose del cohete" de las ideas convencionales), han soñado durante mucho tiempo con la posibilidad de navegar por el espacio interplanetario con velas propulsadas por la luz solar en vez de por el viento. Sin embargo, excepto en el mundo de la ciencia ficción, nadie ha logrado desplegar una vela de ese tipo más allá de la Tierra.

Derecha: Concepto artístico de una nave y una vela solar.

"Hay una primera vez para todo", dice Edward "Sandy" Montgomery, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA.

El equipo de Montgomery y un equipo del Centro de Investigaciones Ames (Ames Research Center, en idioma inglés), dirigido por Elwood Agasid, esperan hacer historia este verano (boreal) al desplegar una vela solar llamada NanoSail-D. Esta vela viajará al espacio a bordo de un cohete Falcon 1 de la empresa SpaceX, el cual está programado para despegar de la Isla Omelek, en el Océano Pacífico, entre el 29 de julio y el 6 de agosto ("fecha de reserva": entre el 29 de agosto y el 5 de septiembre).

"La NanoSail-D será la primera vela solar que se despliegue en el espacio y también será la primera nave que use la presión solar como medio principal de control de altitud o de maniobras orbitales", dice Montgomery, quien se ocupa de la carga útil de la NanoSail-D.

"Siempre estamos buscando oportunidades. El Centro de Investigaciones Ames posee un espacio en el lanzamiento del Falcon 1 y nos preguntó si nos gustaría participar. Nosotros dijimos: ‘¡Sí!’. Para desplegar nuestra vela, usaremos el Sistema Politécnico de Despliegue Orbital para Picosatélites (Poly Picosatellite Orbital Deployer ó P-POD, en idioma inglés), desarrollado por el Instituto Politécnico de la Universidad de California".

Hace algunos años, la Sociedad Planetaria (The Planetary Society, en idioma inglés) intentó llevar a cabo una misión parecida a la NanoSail-D, llamada Cosmos I, pero el vehículo de lanzamiento falló y destruyó la nave antes del despliegue. Montgomery y su equipo creen que la NanoSail-D, sin embargo, desplegará cuatro alas, como una tela de araña, desde su compartimiento desmontable, que se verán como las alas de una mariposa cuando sale de su capullo en la negrura del espacio: Vídeo (en idioma inglés).

"La estructura está hecha de aluminio y plástico de la era espacial", dice Montgomery. "La nave espacial en su totalidad pesa menos de cinco kilogramos (diez libras). La transportamos en un maletín especial —del tamaño de los que se pueden llevar dentro de un avión de pasajeros". Abierta completamente, la vela con forma de cometa se extiende casi 9,2 metros cuadrados (cien pies cuadrados); esta superficie será la que captará la luz solar.

Arriba: El equipo de la NanoSail-D, con base en Huntsville, Alabama, posa junto a la vela completamente extendida en las instalaciones de Mantech SRS Technologies, el 16 de abril de 2008, tras una prueba exitosa de despliegue.

"El éxito de la misión sería grandioso para el futuro de la exploración espacial", cree Montgomery.

¿Por qué es tan importante? Las velas solares podrían llevarnos más allá de lo que soñamos. Puesto que en el espacio no existe la fricción, una vez que la vela solar comienza a moverse, puede hacerlo para siempre. De hecho, mucho tiempo después de que el combustible de un cohete se acabe y de que el cohete comience a marchar por inercia, una vela solar, en cambio, podría aún estar acelerándose, llegando de este modo a velocidades mucho más altas y recorriendo distancias mucho más lejanas que las que lograría cualquier cohete. No existe en la actualidad ningún cohete que pueda llevar suficiente combustible como para alcanzar las orillas del sistema solar en tan poco tiempo. Y al igual que una vela marina, una vela solar podría también traernos de regreso a casa. Se podría virar la vela solar, haciendo que viaje " en contra del viento", de regreso a la Tierra.

"No se trata de comparar una vela con un cohete respecto de cuán lejos puede viajar, la clave es cuán rápido puede hacerlo", dice Montgomery. "Los vehículos Voyager (Viajero) ya han salido de los límites del sistema solar, y fueron propulsados por cohetes, pero les tomó más de tres décadas hacerlo. Una nave impulsada por una vela solar que fuera lanzada al espacio en la actualidad, probablemente los alcanzaría en tan solo una década. Las velas son más lentas al comenzar el viaje, sin embargo. Así que se podrían elegir cohetes para llevar a cabo misiones de corta duración, por ejemplo, entre la Tierra y la Luna. Es un viaje de unos cuantos días para un cohete, pero llevaría meses hacerlo con una vela solar. La regla es, por tanto, usar cohetes para viajes cortos y velas solares para viajes a largas distancias".

Derecha: El técnico investigador Doug Huie, de la Universidad de Alabama, sostiene el futuro en sus manos. Doblada, la NanoSail-D ocupa un espacio no más grande que una caja de pan.

Todo esto puede sonar a especulación, pero la NanoSail-D podría mostrar que las velas solares son realmente factibles. Y hay un extra en esta demostración tecnológica:

"Actualmente, los microsatélites que se encuentran en órbita a más de unos cuantos cientos de kilómetros pueden permanecer en órbita durante décadas tras completar su misión", explica Montgomery. "Esto genera basura espacial que aumenta los riesgos de colisión para otras naves espaciales. La NanoSail-D demostrará la factibilidad de usar una vela de arrastre para acortar el tiempo que los satélites permanecen en la órbita de la Tierra. Aunque nuestra vela parece una cometa, actuará como un paracaídas (o como una vela de arrastre) en la muy delgada capa superior de la atmósfera, alrededor de la Tierra. Disminuirá la velocidad del vehículo espacial y lo hará perder altitud, reingresará a la atmósfera terrestre y se quemará en un tiempo relativamente corto. Una vela de arrastre es una alternativa más liviana que llevar un sistema de propulsión para desorbitar un satélite".

Y, finalmente, la pregunta para la cual todos desean una respuesta: ¿Qué significa la letra "D"?

"Escogimos la ‘D’ en el nombre no porque la nave sea un cuarto modelo, después de A, B y C, sino porque se usa en las palabras demostración, despliegue, 'drag' (que significa 'arrastrar', en idioma inglés) y/o desorbitar", dice Montgomery.

Muy pronto, "D" podría significar también algo nuevo: "DID IT!" ("¡Lo logramos!", en idioma español).


domingo, 6 de julio de 2008

Despega un nuevo telescopio de la NASA

GLAST explorará los ambientes más extremos del universo, buscando cualquier tipo de señal que sugiera nuevas leyes de física, investigando la naturaleza de la materia oscura, así como también muchas otras cosas.

Junio 11, 2008: El Telescopio Espacial de Rayos Gamma de Gran Área (GLAST, por su sigla en idioma inglés), de la NASA, dejó la Tierra hoy a bordo de un cohete Delta II. "Todo el equipo del GLAST está emocionado", anunció Kevin Grady, quien es el administrador del programa en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA, poco tiempo después de que el cohete despegara desde Cabo Cañaveral. "El observatorio ya está en órbita y todos los sistemas continúan funcionando tal y como fue planificado".
¿Qué es lo que pretende lograr la NASA con la puesta en órbita de este nuevo telescopio? GLAST explorará los ambientes más extremos del universo, buscando cualquier tipo de señal que sugiera nuevas leyes de física, investigando la naturaleza de la materia oscura, así como también muchas otras cosas. Lea la historia de hoy, Una violenta historia del tiempo, para introducirse en uno de los misterios más grandes que los investigadores esperan pueda resolver el GLAST.

Una violenta historia del tiempo

Desde nuestra madre Tierra, el cielo nocturno puede parecer tranquilo e inmutable, pero el universo visto en rayos gamma es un lugar de violencia repentina y caótica. Utilizando telescopios sensibles a los rayos gamma, los astrónomos son testigo de explosiones breves pero tremendamente intensas, llamadas explosiones de rayos gamma. No existe nada más potente.
Nadie está seguro de qué es lo que causa las explosiones de rayos gamma. Entre las posibilidades predilectas están la colisión de dos estrellas de neutrones o un tipo de super supernova que se produce cuando explota una estrella extremadamente masiva. Una cosa es cierta: las explosiones de rayos gamma tienen lugar en galaxias muy pero muy lejanas, tan lejanas que a sus distancias se las llama "cosmológicas", y se encuentran más allá de la comprensión normal.


Derecha: Concepción artística: Una explosión de rayos gamma destruye una estrella. Crédito: NASA/SkyWorks Digital.

Piense en esto: cuando mira el cielo nocturno, está viendo un libro de historia —de hecho, ve un libro que se remonta en la historia hasta el principio de lo que llamamos tiempo. Y cada estrella es un capítulo de ese libro. Usted no ve las estrellas tal como son ahora. Las ve como solían ser cuando emitieron su luz, hace mucho tiempo. Y cuanto más profundo miramos en el espacio, más observamos hacia el pasado. De hecho, la luz de las galaxias más lejanas tiene miles de millones de años de antigüedad.
"Las explosiones de rayos gamma son tan brillantes que podemos verlas desde miles de millones de años luz de distancia, lo cual significa que ocurrieron hace miles de millones de años, y ahora las vemos tal como fueron entonces", dice Charles Meegan, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA. "Nos pueden ayudar a ver hacia el pasado y también nos pueden enseñar algo sobre las condiciones en las cuales se encontraba el universo en los primeros tiempos de su creación. En las explosiones de rayos gamma, podríamos estar viendo la primera generación de estrellas, a partir de las primeras galaxias creadas después de la Gran Explosión" (conocida como Big Bang, en idioma inglés).
Las explosiones de rayos gamma no solamente ayudan a los científicos a entender la historia del universo, sino que también colaboran para explicar la física oculta que hay detrás de ellas. Pero la parte difícil del estudio de las explosiones de rayos gamma es encontrarlas antes de que desaparezcan. Cada explosión ocurre y desaparece tan rápido que es difícil detectar todas las que se producen. Es como tratar de capturar cada uno de los destellos de las luciérnagas con una cámara común y corriente en una noche de verano.

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma de Gran Área (GLAST, por su sigla en idioma inglés), de la NASA, pronto ayudará en la búsqueda. Informaremos más sobre este tema en un minuto pero, primero, vamos a crear el escenario propicio con un poco de historia
Los científicos han estado tras la pista de los rayos gamma durante muchos años, pero las explosiones de estos rayos fueron descubiertas por accidente. Durante la Guerra Fría, que tuvo lugar en la década de 1960, los satélites de Estados Unidos que vigilaban las pruebas nucleares soviéticas, y violaban de ese modo el Tratado de Prohibición Limitada de Pruebas, detectaron intensos destellos de radiación gamma. Sin embargo, los destellos no provenían de la Unión Soviética. ¡Los científicos se dieron cuenta de que los destellos venían del espacio!


Izquierda: Las explosiones de rayos gamma iluminan el cielo como si fueran bombillas de flash. En la gráfica de la derecha, se muestra el trazo denominado "curva de luz" de la explosión.

Rápidamente, las explosiones de rayos gamma se convirtieron en uno de los misterios más cautivadores de la astronomía y la NASA decidió construir un Gran Observatorio para trazar un mapa de los rayos gamma que provienen del cielo. En la década de 1990, el Observatorio Compton de Rayos Gamma descubrió más de 400 nuevas fuentes de este tipo de rayos y registró 2.704 explosiones, detallando así el universo de rayos gamma que los primeros satélites apenas habían alcanzado a ver. Pero lo que es más importante es que Compton dio a conocer evidencia de que las explosiones de rayos gamma no se generan en la Vía Láctea, sino en galaxias ubicadas a enormes distancias.
Asimismo, los astrónomos se dieron cuenta de que, para que puedan verse a tan grandes distancias, las explosiones debieron de haber sido violentas a un grado casi imposible. De cierta manera, esto no fue una sorpresa. Los rayos gamma son, por su naturaleza misma, una muestra de gran energía y violencia. Tome en cuenta lo siguiente: los rayos gamma son una forma de luz super energética. Los fotones de luz común, como los que vemos con nuestros propios ojos, tienen energías del orden de 2 a 3 electronvoltios. Los rayos gamma tienen energías superiores a los 10 gigaelectronvoltios (GeV), lo que es miles de millones de veces mayor que la energía de la luz visible. Observatorios en la Tierra han detectado rayos gamma con energías aún mayores —de miles de GeV.
La NASA ha lanzado el GLAST para dar la bienvenida a estos mensajeros de alta energía. El instrumento principal del GLAST, el Telescopio de Gran Área (LAT, por su sigla en idioma inglés), efectuará observaciones pioneras de las explosiones de rayos gamma a energías superiores a cualquier otra que se haya detectado previamente. Se espera que pueda ubicar de
manera precisa alrededor de 50 explosiones por año. Mientras tanto, otro instrumento a bordo del GLAST, el Monitor de Explosiones del GLAST (GBM, por su sigla en idioma inglés), registrará las explosiones de rayos gamma a energías más bajas.

Derecha: Repleto de detectores, el telescopio GLAST espera su lanzamiento en una habitación limpia de General Dynamics. Haga clic para ver el observatorio completo.

Trabajando juntos, estos dos instrumentos detectarán el rango completo de energías de estas luciérnagas cósmicas (desde 10 mil electronvoltios hasta 100 Gigaelectronvoltios).
"Capturar los eventos en más de una longitud de onda ayudará a los científicos a entenderlos mejor, esto es semejante a poder ver en colores en lugar de hacerlo en blanco y negro", dice Meegan. "No podemos reproducir en ningún laboratorio las condiciones físicas extremas en las que tienen lugar las explosiones de rayos gamma, por lo que no entendemos cómo funcionan. Estudiándolas con estos instrumentos, es posible que podamos conocer una nueva física de la materia".
"Creo que es muy probable que el LAT y el GBM vean algo nuevo e imprevisto de las explosiones de rayos gamma. Posiblemente, responderán algunas viejas preguntas y surgirán otras nuevas". "
¡Eso es precisamente lo que parece hacer siempre la ciencia. No se pierda los resultados obtenidos con el GLAST!