enero 2011


Desde los tiempos de la carrera espacial entre los EEUU y la URSS ha habido grandes críticas a los gastos derivados de la exploración especial. Se ha dicho que ese dinero hubiera sido mejor invertirlo en reducir el hambre en el mundo, por ejemplo.

Hay que tener en cuenta que la carrera espacial tuvo al principio una motivación política y militar. Ninguna de las dos superpotencias quería que la otra dominara el espacio porque temían que pudieran usarlo como plataforma de ataques nucleares.

El final de la guerra fría y la caída de la URSS supusieron el inicio de la colaboración espacial entre las potencias y de la exploración espacial con fines científicos.

Los costes de la exploración del espacio no son tan altos como parecen. Este año, por ejemplo, los presupuestos de la NASA equivalen al 2,7% del gasto militar de los EEUU. (19.000 M$ contra 708.000 M$)

Es cierto que el proyecto Apollo, que puso al hombre en la Luna, supuso un gasto proporcionalmente mayor pero aún así se calcula que los “retornos de la misión”, como los llaman los economistas, fueron de más de 20 dólares por cada dólar invertido.

Aparte de los beneficios puramente económicos se han derivado muchísimos más en los ámbitos científicos y tecnológicos. Los retos que ha habido que resolver han creado nuevas tecnologías, nuevos sistemas y nuevos materiales. En definitiva ha habido que buscar nuevas soluciones a nuevos problemas.

Lógicamente ha supuesto un gran avance en la Ingeniería Aeroespacial.

La necesidad de reducir el peso y el volumen de los equipos electrónicos abordo de las naves impulsó el desarrollo de los circuitos integrados y los chips. Tecnología que posteriormente supuso una revolución en la Electrónica, las Telecomunicaciones, la Informática y la Robótica.

La medicina espacial ayudó considerablemente al desarrollo de las técnicas de exploración biomédicas como la resonancia magnética, los Tacs, las ecografías, los termómetros digitales, la cirugía láser, las máquinas de diálisis, los audífonos, la telemedicina y un largo etc.

La Meteorología ha cambiado radicalmente a partir del uso de los satélites meteorológicos y de los grandes supercomputadores.

En Matemáticas se hicieron necesarios grandes avances en el cálculo de las trayectorias y en el desarrollo de modelos numéricos de gran complejidad.

Lógicamente la Astronomía se ha beneficiado bastante con los telescopios espaciales y las sondas planetarias.

Mejoró la tecnología de los alimentos con las comidas liofilizadas, las máquinas de análisis y depuración de aguas y las técnicas de aislamiento térmicos.

Los satélites han hecho posible las comunicaciones globales, los sistemas de  posicionamiento y el seguimiento de los recursos pesqueros, minerales, agrícolas y forestales.

Se han descubierto nuevos materiales más resistentes a los cambios de temperatura, más ligeros, más tenaces o con propiedades casi mágicas. Ha habido un gran desarrollado de la Nanotecnología.

Sólo la Nasa tiene registrados 6.300 patentes. A eso hay que sumar muchas más registradas por las empresas que trabajan para ella.

Está claro que la exploración espacial ha producido un impacto en nuestra vida cotidiana mayor de lo que normalmente se cree.

De todas formas, la principal razón de la exploración espacial es la de dar salida al impulso natural por ampliar nuestras fronteras físicas y del conocimiento. Ese mismo impulso que nos hizo salir de las cavernas y dejar de ser una especie huidiza y débil y convertirnos en dueños de nuestro futuro.

Dejamos en el aire en la primera entrega del artíulo las siguientes preguntas:

¿De qué están compuestos los anillos? ¿Cómo y cuándo se creó esta estructura tan compleja? ¿Es eterna o pasajera? ¿Es estática o cambia con el tiempo? Intentaremos dar respuesta a algunos de estos interrogantes.

Los anillos están compuestos principalmente de hielo de agua, en un 99%, con impurezas como polvo, zolín (polímeros compuestos de metano y etano) y silicatos. Están distribuidos en porciones con tamaños que van desde los pocos centímetros a pocos metros. Su composición corresponde con la de los objetos de la nube de Oort y de algunos de los objetos transneptunianos, lo que nos indica que formarían parte de los planetesimales de los inicios del Sistema Solar. Los anillos de Saturno están pues desde los comienzos del Sistema Solar.

Otro interrogante a responder es el altísimo albedo que poseen. Parece ser que su gran dinamismo con fracturas y aglomeraciones continuas por sus choques incesantes mantienen pulidos y con numerosas caras planas que reflejan muy eficientemente la luz del Sol. Eso unido a la alta reflectividad propia del hielo, podría ser una respuesta a su alto albedo.

La explicación más plausible del origen de los anillos de Saturno es que fueron un intento de luna de Saturno. Ésta se trataría de formar cerca del planeta, donde su influencia gravitatoria es mayor. Si unimos esa cercanía a intensos campos gravitatorios obtenemos las llamadas fuerzas de marea. Las expresiones para el cálculo de las fuerzas gravitatorias cuando el objeto que las crea está lejos se pueden hacer suponiendo que el objeto que las sufre es un punto, pero a distancias cortas o con objetos masivos, esa suposición ya no es válida, hay que tener en cuenta que los satélites no son puntuales. De esta forma se obtiene que la parte más cercana al planeta es atraída más fuete que la cara opuesta. Si estas fuerzas son mayores de la cohesión de las partículas, la luna se fragmentará y no se formará. La conservación del momento angular terminará por aplastar los restos en el plano ecuatorial de Saturno.

Una vez tenemos el disco de partículas de hielo rodeando a Saturno, las leyes que rigen el movimiento planetario terminará por configurar el aspecto que tienen los anillos. ¿Cómo aparecen los huecos que forman su actual estructura? Estos huecos están creados por dos fenómenos según sea el tamaño de dicho hueco. Los huecos anchos se deben al fenómeno de la resonancia de movimiento medio. El más importante de ellos es la resonancia de periodo de traslación. Este aparece cuando una zona del anillo gira en torno a Saturno en un número entero o fraccional de veces el periodo de traslación de una luna exterior. Las partículas que se encuentren en esa zona se ven afectadas periódicamente por esa luna, lo que terminará por trasmitirle energía extra que le provocará la migración de esa zona y la aparición del hueco.

Los huecos estrechos se forman por otro mecanismo distinto a las resonancias, pero que dependen directamente de la fuerza de gravedad. Justo en el medio del hueco reside una luna de pequeña entidad, pero de tamaño mucho mayor al de las partículas que forman los anillos. Esa luna atrae a las partículas próximas acelerándolas, comunicándoles energía y expulsándolas de su órbita, creando el hueco. La pequeña luna “limpiará” su entorno, hasta una distancia tal en que influya su gravedad, más allá del cual las partículas se ven afectadas con fuerzas comparables a las presentes en los choques con otras partículas del anillo, lo que anula ese efecto y las partículas no se retiran.

En la foto de más arriba se aprecia la luna Pan, causante de la división de Enke y sobre estas líneas, la luna Daphnis, causante de la división de Keeler. Delante y detrás de la luna, las partículas del anillo se ven afectadas por su gravedad. Este fenómeno se manifiesta en forma de ondas en los bordes del hueco.

Actualmente, tras la misión Cassini la mayoría de los huecos en los anillos se han explicado por uno u otro método. No obstante aún quedan huecos en los que no se les conoce resonancias ni se han hallado lunas en su interior.

Otra de las preguntas que se plantean es cómo se mantiene la estructura de los anillos, puesto que a primera vista, las partículas de los anillos están continuamente expuestas a choques entre ellas que cambien las energías de las partículas y por lo tanto le permitan escapar.

Toda partícula que sale del anillo es expulsada por los fenómenos de resonancia o limpieza gravitatoria o es regresada a una órbita estable mediante la combinación de esfuerzos de dos lunas, una que gira internamente y otra que gira externamente al anillo en cuestión. A estas lunas se le denominan satélites “pastores”. Así como los pastores mantienen el rebaño agrupado, el influjo gravitatorio conjunto de estas lunas mantienen las partículas agrupadas.

Un ejemplo de pastoreo lo realizan las Lunas Prometeo y Pandora que son las encargadas de mantener al anillo F. En la foto de arriba podemos ver a estas lunas manteniendo al anillo F. Se observa incluso las perturbaciones gravitatorias que causa el paso de ambas lunas en las partículas del anillo.

Sin embargo, la mecánica de los anillos de Saturno no está comprendida del todo, sin ir más lejos, en la última misión Cassini, un estudio rutinario de la luna Encelado, significó un nuevo descubrimiento en la dinámica de los anillos. A esta luna se le observó una superficie plagada de grietas, las más profundas incluso con color diferente.

Al pasar la Cassini en un encuentro cercano, coincidió que una grieta se situó en el limbo del planeta, permitiendo observar una emanación de gas contra el negro del espacio que surgía de la grieta. Al parecer, el núcleo de Encelado está sometido a fuerzas de marea por las demás lunas, manteniendo su núcleo con calor interno, ese calor mantiene el hielo en estado gaseoso, que al escapar por la grieta hasta la superficie, se convierte instantáneamente en sólido (hielo) por la ausencia de presión y la baja temperatura del espacio. Es un proceso similar al fenómeno de los géiseres en algunas regiones volcánicas terrestres. Estos bloques de hielo van formando por acumulación de los pasos orbitales el anillo E de Saturno, el más exterior y extenso.

Sabemos mucho de los anillos de Saturno, como su origen, dinámica y evolución, pero como siempre, son muchos los interrogantes que quedan y otros que van surgiendo en el camino

Imagen del asteroide 216 Kleopatra desde el telescopio Keck antes (izquierda) y después de su filtrado (derecha)

De la multitud de cuerpos pequeños que orbitan alrededor del Sol, el asteroide Kleopatra es uno de los más extraños, atrayendo así  su estudio a numerosos astrónomos. Fue descubierto por el astrónomo austríaco Johann Palisa el 10 de Abril de 1880, pero no atrajo la atención del mundo científico hasta hace 30 años. La primera rareza de este objeto es su variación de brillo, mayor que la esperada por la diferencia de distancia a la Tierra. Da una vuelta al Sol cada 4,6 años a una distancia media de 2,6 U.A. (más de dos veces y media la distancia de la Tierra al Sol). Gracias a  las ocultaciones de estrellas que realiza en su órbita y al estudio realizado desde el telescopio Keck en Hawaii y el telescopio espacial Spitzer, se ha podido determinar la forma tan peculiar que posee. Se asemeja a un hueso, y lo mismo que los huesos de los seres vivos, es poroso. Se ha calculado que su porosidad se encuentra entre el 30% y el 50%.  Por ello se deduce que es del tipo de los asteroides “apilados”, formados por fragmentos pequeños de impactos aglomerados posteriormente.

Otra característica peculiar es que Kleopatra tiene dos lunas que podemos ver en la fotografía. La imagen de la izquierda está realizada con el telescopio Keck, utilizando la técnica de óptica adaptativa, la imagen de la derecha es la resultante después de su filtrado, hecho por el astrofísico Pascal Descamps y su grupo.

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Sumergidos en la vorágine de ayudar a sus majestades Los Reyes Magos, los aficionados a la astronomía ya hemos tenido el primer regalo astronómico del año. En el amanecer del pasado 4 de Enero, disfrutamos de un eclipse parcial de Sol. Una parte de la agrupación nos reunimos en casa de nuestro compañero Jose Luis para fotografiar el evento.

Foto de grupo

Antes de comenzar. De izquierda a derecha: Lydia, Sergio, Sara, Jose Luis, Avelino, Joaquín y Lito

Estuvimos listos para ver el eclipse desde el amanecer, pues escogimos un lugar de observación con ningún obstáculo hacia el este, pero las condiciones meteorológicas no nos acompañaron. Una densa niebla, presente desde antes del amanecer se intensificaba conforme la hora crítica se acercaba. Fue imposible ver la salida del Sol eclipsado, pero minutos después, en los intervalos en los que la niebla era menos intensa y las nubes altas, concretamente altocúmulos, nos dejaban, se pudo sacar algunas instantáneas.

Eclipse a las 09:30 hora local. Nikon D90 Exp. 1/400 s. f/10 ISO 200. Focal 105 mm

Curiosamente, la niebla presente nos permitió fotografiar directamente el eclipse, sin necesidad de filtros solares para la cámara. Más tarde, con menos niebla pero con menos Sol eclipsado, sacamos otra instantánea.

Eclipse a las 09:42 . Nikon D90. Exp 1/4000 s. f/22 ISO 200. Focal 105 mm.

Hoy el Sol no lo ha tenido fácil para amanecer. Para empezar, las brumas de la mañana, llevadas por el brisa y desfilando rápidas por el horizonte, le velaban el brillo. Luego estaban aquellas nubes altas y lejanas, flotando por encima de su polo norte, esperándole en su ascenso por el cielo.

Y, para acabar, la Luna.

Una Luna nueva que a la que hoy le dio por disfrazar al Sol de Luna creciente. Y el traje era ella misma; ahí, pegada al Sol, amaneciendo a la par suya. Un bocado negro en su destello. Un trozo de noche enganchado a la luz del día.

Todo esto lo filmaba el autor de este artículo desde la cara sur de la Sierra de San Cristóbal, en el límite entre los municipios de Jerez y el Puerto de Santa María. En el punto por el que ascendían juntos el Sol y la Luna, alguien en la Tierra había acertado a instalar el parque eólico que se recorta ante el eclipse.

Minutos después, satisfecha de su broma, como riendo entre dientes, la Luna se separaba del Sol; mientras este, sorteando nieblas, se esforzaba en completar su ascenso hasta el mediodía, la Luna lo adelantó por la eclíptica y siguió su camino hacia Capricornio. A partir de ahí, sigilosa, desapareció del cielo.

El 3 de noviembre de 2013, la Luna volverá a quebrar la redondez del disco solar. Pero esa vez será a mediodía.

Y el 21 de agosto de 2017, la Luna se abalanzará sobre el Sol cuando este se precipite hacia su ocaso. Será una hermoso atardecer incompleto.