¡Hasta el infinito y más allá!

Tal y como mencionamos al final de nuestra entradaFísica nuclear y nacimiento de la Megaciencia”, el siglo XX fue testigo de una nueva forma de hacer ciencia. A mediados del siglo pasado comenzaron a aparecer megaproyectos científicos que generaban una ingente cantidad de información para su posterior análisis. Estos trabajos estaban dotados con grandes presupuestos e involucraban a numeroso personal, generalmente de varios países.

En esta entrada os desvelaremos algunos de los secretos de la Megaciencia en el campo de la física de partículas y la astronomía. Sin más dilación, os los presentamos:

La carrera espacial

Tras la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), se produjo un periodo de tensión política conocido como la Guerra Fría (1947-1991) entre dos de los países aliados, Estados Unidos (EE.UU) y la Unión Soviética (URSS). La Guerra Fría surgió por el enfrentamiento entre los dos sistemas económicos más potentes del momento, el comunismo soviético y el capitalismo americano. Estados Unidos fue el primer país en hacerse con la bomba atómica (en 1945); cuando la Unión Soviética también lo consigue se ponen a la par. Gracias a esto ambos países se acabaron embarcando en una carrera armamentística de desarrollo de bombas y misiles,  en la que pretendían superar tecnológicamente al rival. Esto acabó desembocando en la carrera espacial. Ingenieros como Walter Dornberger o Wernher von Braun desarrollaron cohetes de uso bélico, tecnología que fue adoptada por Inglaterra y los dos principales partícipes en la Guerra Fría.

El primer hito en la carrera espacial se produjo en los años cincuenta, cuando el soviético Serguéi P. Koroliov puso en órbita el primer satélite, el Sputnik 1Koroliov había sido encarcelado por una acusación de no ser seguidor del estalinismo. Fue rescatado inicialmente para construir misiles con el objetivo de llevar la bomba de fusión hasta un objetivo. Gracias al interés científico de Koroliev, se puso en órbita el Sputnik 1 con uno de esos misiles conocido como R7 o Semiorka (séptimo, en ruso). Este misil presentaba un sistema muy robusto y sencillo por lo que fue la base para futuros proyectos rusos como el Vostok o el Vosjod, incluyendo los actuales cohetes Soyuz. Inicialmente estos misiles llevaban combustible criogénico (oxigeno líquido y queroseno), pero se tardaba muchas  horas en preparar, ya que no podían almacenase llenos de combustible. Posteriormente se desarrollaron otras variantes que se basaban en el uso de combustibles hipergólicos, estables a temperatura ambiente y que pueden ser almacenados durante largos periodos de tiempo.

laika

La perra Laika en la cabina de lanzamiento (7)

Los americanos respondieron rápidamente al lanzamiento del Sputnik 1, siendo Wernher von Braun el encargado del lanzamiento del satélite Juno 1. Desde entonces se alcanzó un momento en que el diseño de cohetes espaciales se separa del diseño de misiles armamentísticos. Otro gran avance fue el lanzamiento del primer animal al espacio en 1957: la protagonista fue la perra soviética Laika, que nunca regresó. En 1961, los soviéticos enviaron al primer hombre al espacio, Yuri Gagarin, demostrando de nuevo su superioridad  tecnológica en este campo.

Los americanos responden con la cápsula Mercury, mas pequeña, ya que el cohete que lo tiene que lanzar es muy pequeño. El primer astronauta americano, Alan Shepard, hizo con ella un vuelo suborbital. Ese mismo año, el Presidente americano J. F. Kennedy muestra su apoyo al proyecto Apolo, que pretendía enviar un hombre a la Luna, y traerlo de vuelta. Kennedy pronunció un discurso (22) donde dijo la famosa frase:

We choose to go to the Moon (…), not because it’s easy, but because it’s hard

(Elegimos ir a la Luna, no porque sea fácil, sino porque es difícil.)

Esto supuso el verdadero inicio de la carrera espacial, surgiendo nuevos proyectos, como el Vostok y el Vosjod por la parte comunista. En ambas partes se afrontó el problema de la descompresión y se consiguieron más avances, como fueron los viajes espaciales de varios tripulantes, la posibilidad de cambiar de órbita, o la capacidad de pasar hasta 8 días en el espacio.

La carrera espacial terminó con una victoria de los americanos con el proyecto Apolo, cuando Neil Armstrong  alunizó por primera vez en 1969, momento en el que pronunció la histórica frase:

That’s one small step for man, one giant leap for mankind.

(Este es un pequeño paso para el hombre, pero un gran salto para la humanidad).

El Apolo XI en la Luna

El Apolo XI en la Luna (8)

La carrera espacial continúo en años posteriores, pero los avances ya no fueron tan sustanciales. Sin embargo, sí se llevó a cabo la colonización de la órbita terrestre, perfeccionando satélites o generando estaciones espaciales. La estación espacial soviética (conocida como MIR) se lanzó en 1986 y realizó importantes funciones hasta su caída en 2001. Actualmente es la Estación Espacial Internacional la principal estación en órbita, constituyendo una plataforma para investigar el espacio durante nuevas misiones. Pero sus funciones no se quedan ahí, pues también es utilizada por científicos del campo de la biomedicina, biología, física y meteorología, entre otros, para estudiar fenómenos que tienen lugar en la Tierra.

Telescopio Espacial Hubble

Edwin Hubble (9)

El  Hubble es un telescopio espacial que fue puesto en órbita por un transbordador espacial en 1990. Formaba parte de un proyecto conjunto de la NASA (National Aeronautics and Space Administration, Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio en inglés) y de la ESA (European Space Agency o Agencia Espacial Europea) y sigue estando en funcionamiento a día de hoy. Edwin Hubble, en cuyo honor se nombró así a este telescopio, fue uno de los astrónomos más brillantes del siglo XX. Hubble descubrió cuerpos celestes más allá de la Vía Láctea y postuló en 1929, junto al astrónomo Milton Humason, la Ley de Hubble, según la cual las galaxias se alejan más deprisa cuanto más lejos se encuentran, prueba de la expansión del universo.  

Lyman Spitzer (10)

Los científicos idearon la construcción de un telescopio de gran calibre durante los años cuarenta, cuando el astrónomo Lyman Spitzer escribió “Ventajas astronómicas de un observatorio extraterrestre“. En este artículo, Spitzer analizaba las virtudes que un observatorio espacial tendría sobre los telescopios terrestres. En primer lugar estaba la resolución óptica (distancia más pequeña a la que los objetos pueden ser distinguidos claramente), que no quedaría limitada por las turbulencias atmosféricas. En segundo lugar, un telescopio en el espacio podría detectar luz infrarroja y ultravioleta antes de ser parcialmente absorbidas por la atmósfera, observando una franja más amplia del espectro electromagnético.

Tuvieron que pasar más de cuatro décadas para que esos proyectos se hicieran realidad y se desarrollase un telescopio extraterrestre: el Telescopio Espacial Hubble. Este telescopio con forma cilíndrica pesa casi 11 toneladas, tiene una longitud de 13,2 m y un diámetro de 4,2 m. Su coste hasta 1990 fue de 2.000 millones de dólares (unos 1.470 millones de euros), sin tener en cuenta las posteriores reparaciones y su mantenimiento. El Hubble dispone de un espectrómetro y tres sensores para capturar imágenes del espacio, además de dos paneles solares para generar electricidad. Esta energía es necesaria para hacer funcionar las cámaras, los cuatro motores usados para orientar el telescopio y los aparatos de refrigeración. El Hubble también dispone de baterías que se recargan gracias a los paneles solares, y evita quedarse sin energía cuando la Tierra eclipsa el Sol.

El telescopio espacial Hubble visto desde el Transbordador espacial

El telescopio Hubble visto desde la estación Espacial Internacional (11)

El lanzamiento del telescopio estaba originalmente planeado para octubre de 1986, pero fue pospuesto tras la pérdida de la sonda espacial Challenger en su décima misión: el transbordador Challenger se desvió de su ruta y explotó pocos segundos después de su lanzamiento, causando la muerte de los siete miembros de la tripulación.

Reparación del Hubble

Reparación del Hubble (12)

Por fin, en 1990, el telescopio fue puesto en órbita en la misión STS-31 y comenzó a enviar imágenes asombrosas, pero algo borrosas debido a un problema óptico (un fallo en el pulido del espejo primario). En 1993 varios astronautas del transbordador espacial Endeavour consiguieron reparar el problema tras 10 días de trabajo en el espacio. El telescopio ha sufrido desde entonces diversas revisiones periódicas para su mantenimiento.

Se han escrito más de 9000 artículos científicos en base a las observaciones realizadas por el Hubble. Gracias a este telescopio, los astrónomos confirmaron la existencia de los agujeros negros (regiones del espacio con una masa y gravedad tan altas que nada puede escapar de ellos; ni siquiera la luz)  y se han descubierto numerosas galaxias (como la Galaxia del Sombrero) y sistemas similares al Sistema Solar. El Hubble ha permitido estimar la edad del universo, mediante la observación de galaxias muy antiguas y observando las explosiones de supernovas. El universo ha resultado ser mucho más joven de los 14,000 millones de años que se estimaba anteriormente. El Hubble ha permitido pues realizar grandes avances en las teorías del nacimiento del Universo. La teoría delBig Bang es precisamente un modelo que considera que todo el Universo se originó a partir de un único punto.

hubble fotos

De izquierda a derecha: Nebulosa del Águila, Nebulosa Ojo de Gato y Galaxia del Sombrero

En la actualidad el telescopio Hubble está llegando al final de su vida útil, debido al descenso en la capacidad de sus baterías y giroscopios. Su sucesor, el Telescopio Espacial James Webb, está actualmente en fase de desarrollo. El nombre de este telescopio hace honor a un administrador de la NASA que participó en el mencionado proyecto Apolo. El telescopio James Webb será construido y controlado de manera conjunta por la NASA, la ESA y la CSA (Agencia Espacial Canadiense). Uno de sus principales objetivos será la comprensión de la formación de estrellas y planetas. El lanzamiento de este telescopio está programado para el año 2018. 

Vídeo sobre el desarrollo del Telescopio Espacial Hubble. Enlace aquí (20).

CERN

La Organización Europea para la Investigación Nuclear, más conocida por las siglas CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire en francés), es el mayor laboratorio de investigación en física de partículas de todo el mundo.  La física de partículas se dedica al estudio de los componentes elementales de la materia, así como de las fuerzas e interacciones entre ellos.

Estados miembros del CERN

Estados miembros del CERN (13)

El CERN se trata de una institución internacional, por lo que pese a encontrarse en la frontera entre  Francia y Suiza, cerca de Ginebra, no pertenece a ninguno de esos países. Fue fundada en 1954 por doce países europeos. Desde su fundación, el CERN ha incorporado nuevos países miembros hasta un total de veinte, tal y como se muestra en la foto contigua. Cabe destacar que solamente dos miembros se han retirado: Yugoslavia en 1961, y España en 1969, aunque éste último país se reincorporó en 1983. La salida de España estuvo motivada por sucesivos recortes en el presupuesto que destinaba al CERN, hasta que llegó un punto en el que el CERN no aceptó tales presupuestos y España tuvo que dejar de participar. En la actualidad, el director general del CERN, Rolf-Dieter Heuer, ha tenido que recordar a España que debe más de la mitad de la cuota del 2012 y la totalidad de la del 2013 a la institución, aunque no es el único país que adeuda dinero al CERN.

Físicos e ingenieros investigan en el CERN la estructura fundamental de la materia y del universo, mediante el uso de aceleradores de partículas y detectores especialmente diseñados. Los aceleradores impulsan haces de partículas elementales (generalmente protones) hasta que alcanzan altas velocidades, próximas a la de la luz (300.000 km/s). Dichas partículas acabarán chocando entre sí o contra objetivos estacionarios, liberando entonces subpartículas de menor tamaño y una gran cantidad de energía.

Uno de los aceleradores más conocidos del CERN es el LHC (Large Hadron Collider), que es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo (seguido por el tevatrón del Fermilaben Chicago). El LHC consiste en un anillo de 27 kilómetros de imanes superconductores con varias estructuras de aceleración para aumentar la energía de las partículas a lo largo del camino antes de hacerlas colisionar.

Interior del LHC

Interior del LHC (14)

En julio del 2012, el CERN anunció la identificación de la partícula responsable de dar masa a partículas mayores: el bosón de Higgs. Sin embargo, no fue hasta el año siguiente, en marzo del 2013, cuando se pudo confirmar su existencia. El bosón de Higgs es conocido así porque fue el británico Peter Higgs quien propuso, en 1964, un mecanismo que explicaba el origen de la masa de las partículas elementales. La confirmación de su teoría le valió a Peter Higgs el Premio Nobel de Física del año 2013compartido con François Englert.

Aquí os dejamos un enlace a un vídeo con un breve resumen del CERN. 

Explorando Marte

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Primera imagen de Marte (15)

En 1965 se tomó la primera foto de la superficie del planeta Marte, por Mariner 4, desvelándose ante nuestros ojos un mundo que era más familiar de lo esperado y que, sin embargo, veíamos incapaz de que “funcionase” o albergase vida. A parir de ese momento se han ido sucediendo los viajes espaciales a Marte.

¿Vida en Marte?

En los meteoritos provenientes de Marte se ha detectado agua y pequeños compuestos de carbono y magnetita, la cual podría actuar como catalizador (acelerador) para la formación de moléculas orgánicas, tal y como sucedió en la Tierra hace millones de años.

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Estructura interna del ALH 84001 (16)

En diciembre de 1984, se descubrió un meteorito (el ALH 84001) de 4,5 billones de años de antigüedad que provenía de Marte. En dicha roca hay evidencia fósil de la existencia de una vida primitiva que pudo haber existido en Marte hace más de 3,6 billones de años. Este meteorito fue parte de un fragmento mayor, que se desprendió de Marte por un gran impacto hace millones de años y que llegó a la Tierra hace 13000 años.

Estos descubrimientos llevaron a fundar el Programa de Exploración de Marte.

Programa de Exploración de Marte

Estrategias en la exploración de Marte

Estrategias en la exploración de Marte (17)

En 1993 se inicia el Programa de Exploración de Marte (MEP), proyecto que es actualmente administrado por el trabajador de la NASA James Green. Este programa tiene cuatro grandes objetivos:

Mars Global Surveyor

Mars Global Surveyor (18)

1)    Determinar si alguna vez surgió vida en Marte. Partiendo de que la principal condición para que haya vida es el acceso a agua en estado líquido, se intentó encontrar evidencias de vida en las zonas que pueden cumplir tal requisito. Los últimos datos de la Mars Global Surveyor indicaron que puede existir agua líquida debajo de la superficie. 2001 Mars Odyssey también mapeó en el subsuelo reservas de agua.

2)    Caracterizar el clima de Marte. Una mejor comprensión del clima actual de Marte ayudará a los científicos a modelar su clima en el pasado. Se están elaborando mapas meteorológicos detallados del planeta y recabando datos sobre la cantidad de polvo y vapor de agua en su atmósfera.

Campo magnético de Marte

Campo magnético de Marte (19)

3)    Caracterizar la geología de Marte. Se pretende entender cómo el viento, el agua, el vulcanismo, la tectónica, la formación de cráteres y otros procesos han modelado la superficie de Marte. La nave espacial Mars Global Surveyor determinó recientemente que este planeta tuvo una vez un campo magnético, al igual que lo tiene la Tierra.

4)    Preparación para la exploración humana. Marte carece de una capa de ozono que detenga a los rayos ultravioleta procedentes del Sol, por lo que la Mars Odyssey está analizando la cantidad de radiación que se recibe en la superficie. Además, esta nave, junto con la Mars Reconnaissance Orbiter, continuará buscando recursos hídricos que, si se descubren, pudiesen ser utilizados por futuros exploradores humanos.

Por último, un vídeo que recoge las imágenes captadas por la Mars Odyssey. Disponible aquí (21).

Encuesta

Y aquí os dejamos una encuesta para que nos deis vuestra opinión.

Bibliografía

  1. Un siglo mirando al cielo [Internet] Disponible enhttp://news.bbc.co.uk/hi/spanish/science/newsid_4116000/4116579.stm [Consultado 8 Nov 2013]
  2. Página web internacional de la NASA [Internet]. Disponible en: http://www.nasa.gov/ [Consultado 7 Nov 2013]
  3. Página web del CERN. [Internet]. Disponible en: http://home.web.cern.ch/ [Consultado 8 Nov 2013]
  4. European Space Agency [Internet]. Disponible en: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Hubble_overview [Consultado 8 Nov 2013]
  5. Mars Exploration Program [Internet]. Disponible en: http://mars.jpl.nasa.gov [Consultado 8 Nov 2013]
  6. Luna Roja. Blog Eureka de Daniel Marín [Internet] Disponible en: http://danielmarin.blogspot.com.es/2011/05/luna-roja.html  [Consultado 8 Nov 2013]
  7. Perra Laika. Enjoy Space [Internet]. Disponible en: http://www.enjoyspace.com/fr/image-du-jour/2012/11/03  [Consultado 8 Nov 2013]
  8. Apolo XI. Curiosidades sobre la llegada a la Luna [Internet]. Disponible en: http://listas.20minutos.es/lista/curiosidades-sobre-la-llegada-a-la-luna-337559/  [Consultado 8 Nov 2013]
  9. Edwin Hubble. Hubble y el universo extragaláctico [Internet]. Disponible en:  http://www.elmundo.es/elmundo/2009/09/29/ciencia/1254237367.html  [Consultado 8 Nov 2013]
  10. Who was Lyman Spitzer? [Internet]. Disponible enhttp://www.nasa.gov/audience/foreducators/postsecondary/features/F_Lyman_Spitzer.html  [Consultado 8 Nov 2013]
  11. Telescopio Hubble. Diario de Caracas [Internet]. Disponible en: http://diariodecaracas.com/innovacion/telescopio-hubble-descubre-grupo-galaxias-primitivas  [Consultado 8 Nov 2013]
  12. Reparación del Hubble [Internet]. Disponible en:  http://www.spacetelescope.org/images/s103e5345/  [Consultado 8 Nov 2013]
  13. Estados miembros del Cern. Wikipedia [Internet]. Disponible en: http://en.wikipedia.org/wiki/CERN  [Consultado 8 Nov 2013]
  14. Interior del LHC. National Geographic [Internet]. Disponible en: http://www.nationalgeographic.es/noticias/ciencia/nueva-particula-colisionador-hadrones  [Consultado 8 Nov 2013]
  15. Primera imagen de Marte. Asociación astronómica de España [Internet]. Disponible en: http://www.xn--asociacionastronomicadeespaa-oyc.es/http-www-asociacionastronomicadeespana-es-viajes-a-marte-i-html.html [Consultado 8 Nov 2013]
  16. ALH 84001. Wikipedia [Internet]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Abiog%C3%A9nesis
  17. Estrategias para la exploración de Marte. Wikipedia [Internet]. Disponible en: http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_2020_rover_mission [Consultado 8 Nov 2013]
  18. Mars Global Surveyor. [Internet]. Disponible en: http://www.tecnobita.com/falla-informatica-mato-a-la-sonda-mars-global-surveyor/ [Consultado 8 noviembre 2013]
  19. Campo magnético de Marte. [Internet]. Disponible en: http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2005/mgs_plates.html  [Consultado 8 noviembre 2013]
  20. ScienceTV – Hubble’s History Told by Hubble’s Scientists. [Vídeo-Internet]. Disponible enhttp://www.youtube.com/watch?v=MxFECQniiIk [Consultado 8 Nov 2013] 
  21. Spacenewsvideo – Impresionantes panorámicas de Marte HD | Mars Odissey. [Vídeo-Internet]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=R3Yshj5jCoU [Consultado 8 Nov 2013]
  22. Plasma Ben – JFK – We choose to go to the Moon, full length [Vídeo-Internet]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=ouRbkBAOGEw [Consultado 8 Nov 2013]