AÑO INTERNACIONAL DEL PLANETA TIERRA

Transcripción

1 El papel de la carrera espacial en beneficio de la humanidad Ángel Sanz ETSI Aeronáuticos AÑO INTERNACIONAL DEL PLANETA TIERRA Los países más desarrollados, y en menor medida el resto, se han venido beneficiando de la inversión realizada en la carrera espacial de muy diversas maneras, y dichos beneficios se diversificarán todavía más en el futuro, por el factor multiplicador que tiene el desarrollo científico y tecnológico. Podríamos distinguir entre beneficios a corto plazo, o incluso los ya obtenidos (como los asociados a los desarrollos tecnológicos y usos comerciales ya en explotación, o que entrarán en servicio en un futuro próximo), a medio plazo (a obtener como resultado de las misiones científicas en marcha) y los que se obtengan a más largo plazo y que se derivarán de los avances científicos y tecnológicos de la investigación espacial, que por su propia naturaleza obviamente son desconocidos en este momento. Por ello, parece conveniente hacer un rápido resumen de las actividades que se realizan y sus aplicaciones. En un contexto histórico, cabría decir que el desarrollo inicial de las actividades espaciales, y en particular el viaje humano a la Luna mediante el programa Apollo, fue fruto de la rivalidad de la guerra fría, aunque también es cierto que se ha dado paso a la cooperación internacional, como es el caso de la realización de la Estación Espacial Internacional (ISS, International Space Station). Tarea que, como el viaje a Marte, necesita una amplia cooperación para su realización debido, entre otras cosas, a los elevados costes que conlleva. Cómo podrían resumirse las actividades que se realizan dentro de la carrera espacial? Tradicionalmente las actividades organizadas por las diversas agencias espaciales (por ejemplo, los programas de la ESA) se dividen en tres grupos: Ciencia espacial, Observación de la tierra y Uso comercial o servicios. Ciencia espacial Dentro de la ciencia espacial podemos distinguir tres campos: la investigación del espacio lejano (asociada a disciplinas como la astronomía y la astrofísica), la exploración de los cuerpos celestes de nuestro entorno, y la realización de experimentos en condiciones de gravedad efectiva reducida, también denominada microgravedad. En el primer caso se emplean telescopios orbitales. En el segundo,

2 para la exploración de los cuerpos celestes más próximos del sistema solar, en particular la Luna y Marte, naves tripuladas por seres humanos; y, en cualquier caso, naves automáticas y robots exploradores cuyo desarrollo, puesta en órbita y operación es más factible que el de naves tripuladas, sobre todo cuando se habla de viajes interplanetarios largos. Y en el tercer caso, la utilización de laboratorios orbitales. En la investigación del espacio lejano, y exploración del sistema solar, centrándonos en los programas de la ESA, entre las misiones más destacadas cabría citar las siguientes: IUE, para estudiar la radiación ultravioleta por encima de la capa de ozono, que no pueden detectar los telescopios en tierra; Giotto, para acercarse al cometa Halley (permitió ver por primera vez el núcleo de un cometa); Hipparcos, telescopio para cartografiar el universo; ISO, satélite para observar el espacio en la región del infrarrojo; Ulyses, para observar el Sol (junto con la NASA); Hubble, también conjunta con NASA, famosa por su gran cantidad de imágenes espectaculares de galaxias; SOHO, para estudiar el interior del Sol, su superficie y su atmósfera; Cassini- Huygens, a Saturno (misión NASA y ASI), XMM-Newton, de observación en el rango de los rayos X, que se emiten durante los fenómenos más violentos que ocurren en el espacio (agujeros negros, formación de galaxias); SMART-1, para explorar la Luna y probar un motor iónico; Mars Express, para la exploración de Marte; Rosetta, lanzada en 2004 con participación española (y de la UPM) que intentará posarse en la superficie del cometa Churyumov-Gerasimenko en 2014; Integral, telescopio para detectar rayos gamma (en cooperación con USA y Rusia), también con participación científica española. La experimentación en microgravedad se basa en la reducción de la gravedad efectiva que notan los cuerpos que se desplazan en órbita, con respecto a las condiciones normales en un laboratorio terrestre. En un laboratorio orbital todos sus componentes están simultáneamente en órbita, que es básicamente un movimiento en caída libre pero con tanta velocidad horizontal que no se alcanza nunca el suelo. Al estar dichos componentes en caída libre, no hay acciones de soporte mutuo entre dichos componentes que, en cambio, sí aparecen en un laboratorio fijo para compensar la acción de la gravedad. Como ejemplo, podrían ponerse algunos aparatos de parque de atracciones donde se flota en caída libre durante unos segundos, despegándonos del asiento. La ausencia de estas acciones mutuas permite estudiar fenómenos que en tierra quedan enmascarados, y que son de interés tanto a las ciencias físicas (física fundamental, ciencias de los fluidos y materiales) como ciencias de la vida (biología, bioquímica, medicina, fisiología, etc.). Por el amplio rango de aspectos que abarca es muy complicado hacer un resumen de su impacto, aunque se intentará a continuación. Dentro de las ciencias de materiales, la microgravedad ayuda a obtener una mejor comprensión de los procesos de solidificación, que permite y permitirá mejorar los procesos para obtener cristales y aleaciones de mejores características. Ppr ejemplo, el aumento de la resistencia de los materiales de los alabes de las turbinas de los motores de aviación permite reducir el consumo de los mismos,

3 reduciendo costes y emisión de contaminantes. La medida de las propiedades físicas de los materiales fundidos también ayudará a mejorar los modelos matemáticos que se emplean en el diseño de los procesos de fabricación del silicio, material de base de la industria electrónica, y de las aleaciones para motores de alto rendimiento. Las condiciones de microgravedad también son útiles para obtener cristales de proteínas de tamaño suficiente que permita su caracterización, lo que en tierra no es posible porque la convección debida a la gravedad, que se produce en el líquido en el que el cristal esta creciendo, impide que el cristal alcance el tamaño mínimo necesario. La caracterización de proteínas es de gran importancia para la industria farmacéutica, en la elaboración de medicamentos. Dentro de las ciencias físicas, en el campo de la física fundamental, además de poder mejorar la precisión de experimentos de física básica, tan útil para determinar nuestra confianza en dichos principios básicos, también se obtendrán resultados de aplicación práctica más inmediata. Por ejemplo, la mejora de los relojes atómicos asociada a los experimentos mencionados antes, permitirá mejorar los sistemas de navegación por satélite, como el GPS, que están basados en la determinación del tiempo con gran precisión. Dentro de las ciencias de los fluidos, cabe citar entre otros, el estudio de sus propiedades críticas y de entrefases líquido-gas, que es de gran interés en la industria de reciclado y de la alimentación (limpieza y eliminación de residuos empleando fluidos en condiciones críticas, formación y estabilización de burbujas para fluidización de los alimentos, etc.), el estudio de la formación de espumas para su uso en la fabricación de aislantes o de materiales estructurales más ligeros (con aplicaciones innumerables en la industria del transporte terrestre y aéreo, etc.), por no mencionar el estudio de los fenómenos de la combustión, que actualmente son los responsables de uno de los procesos mas empleados de transformación de energía química en energía mecánica o térmica. Dentro de las ciencias de la vida, la experimentación en microgravedad facilita el estudio del crecimiento de las plantas, de interés por ejemplo para la industria maderera en relación con la calidad de la madera, así como el estudio de la diferenciación de los embriones analizando la influencia de la gravedad en la formación de las células de diferentes partes del cuerpo, células que en principio son todas iguales pero que las acciones externas intervienen en su diversificación. Sin olvidar el estudio del mecanismo de la expresión de los genes, responsable de los cambios que observamos en las plantas (gravipercepción, entre otros) y los animales. En el campo de la biomedicina, la fisiología tiene un campo de experimentación muy amplio, ya que la gravedad tiene una influencia acusada en diversos mecanismos fisiológicos. Por poner unos pocos ejemplos, el cuerpo de los astronautas tras un vuelo de mediana duración pierde masa ósea, y el entender el mecanismo que lo produce puede ayudar a resolver problemas como el de la osteoporosis; también pierde masa muscular, y su estudio puede ayudar a resolver problemas que se producen también en los enfermos que están en cama mucho tiempo. La falta de gravedad afecta al equilibrio y, de hecho, durante el vuelo espacial los astronautas sufren mareos, cuyo estudio puede ayudar a los pacientes que sufren trastornos de este sentido. También el funcionamiento de los pulmones

4 se ve afectado: la distribución de la presión sanguínea a lo largo de la longitud del cuerpo cambia con respecto a la que hay en tierra, ya que en órbita la presión se iguala, proporcionando datos en una situación más sencilla lo que facilita el desarrollo de modelos que explican su funcionamiento. Los desarrollos asociados a la medicina están dando lugar a equipos avanzados de tele diagnóstico y autodiagnóstico que son de aplicación a un gran número de situaciones que se dan en la vida diaria, como por ejemplo la medicina en áreas rurales o de difícil acceso (barcos o transporte por áreas remotas), en países en desarrollo, o dentro de hospitales pero con dificultad de acceso al enfermo (análisis de sangre no invasivos). Observación de la tierra La ESA ha diseñado un programa de observación de la tierra que tiene por objeto proporcionar instrumentos que permitan conocer cómo cambian algunos de los parámetros que identifican el estado de nuestro planeta, por medio de satélites de teledetección. Gracias a ellos, es posible alertar de la presencia de icebergs, de la extensión de las inundaciones, vigilar los incendios de bosques, detectar los restos de aceite o petróleo que derraman los petroleros, medir la evolución del daño en la capa de ozono, etc. Como el conocimiento es el requisito para iniciar cualquier acción de forma razonable, el satélite nos proporciona los ojos que nos muestran la forma de actuar. Por ejemplo, en el futuro pueden servir para gestionar con cuidado los recursos biológicos, fósiles y minerales de la Tierra. No sólo para realizar un inventario de recursos naturales, si no también para darnos cuenta de la cantidad limitada de dichos recursos, y quizás nos incite a hacer un mejor uso de ellos, sirviendo por tanto a las iniciativas relacionadas con los esfuerzos humanitarios y con el desarrollo sostenible. Algunas de las misiones de la ESA en relación con este campo son: ENVISAT y ERS, para medir la temperatura del mar, el nivel, la velocidad y dirección del viento en la superficie; el programa Earth Explorer formado por diversas misiones: GOCE con el objetivo medir el campo magnético terrestre para modelizar la forma de la tierra que ayudará a determinar mejor su influencia en la circulación de las corrientes marinas; SMOS, para observar la distribución de humedad del suelo y la salinidad de los océanos, con objeto de mejorar los estudios hidrológicos y nuestro conocimiento sobre las corrientes marinas; y ADM para medir perfiles de viento a escala global, con objeto de mejorar la precisión de los modelos numéricos de predicción de clima y de la dinámica atmosférica. Además, en relación con los servicios de meteorología, cada vez más importantes, la misión MSG será continuación de METEOSAT, y la MetOp también contribuirá a la mejora de la predicción del tiempo pero desde órbita terrestre polar baja, registrando humedad, velocidad y dirección del viento, y perfiles de ozono atmosférico.

5 Uso comercial La tecnología espacial más común es incluso historia pasada. Las comunicaciones vía satélite, en particular la televisión, han supuesto un flujo de información que han influido sin duda de forma notable en el desarrollo político y social de nuestros países. Los satélites de meteorología, telecomunicaciones, navegación y teledetección son la base de actividades económicas que prestan servicios hoy día irrenunciables para muchos ciudadanos, como son la previsión del tiempo, el envío de información o las comunicaciones de todo tipo, los servicios de navegación basados en satélites (GPS), la realización de cartografía o análisis de recursos terrestres. Por último, recomendar un enlace de la Agencia Europea del Espacio (European Space Agency, ESA) dedicado a los niños que tengan curiosidad sobre qué es el espacio, cómo se ha desarrollado la astronomía, la física, en relación con la exploración y uso del espacio: