Crónica de un aterrizaje histórico

Esta semana hemos tenido la noticia del aterrizaje, por primera vez en la Historia, de una sonda sobre la superficie de un cometa. La sonda Rosetta, tras un largo viaje, llegó a las cercanías del cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko (67P para los amigos) en agosto de 2014. Después de varios meses y una vez se posicionó en una órbita estable y se estudió lo suficiente el cometa, se decidió lanzar el módulo Philae. Este módulo es el que finalmente descendería y se quedaría en la superficie del cometa, pudiendo estudiar por primera vez la misma.

La física de las misiones espaciales

Interesante documental de media hora sobre las misiones espaciales de la ESA (Agencia Espacial Europea) y la física que hay en ellas, centrándose especialmente en el ATV, el carguero europeo que suele llevar provisiones a la Estación Espacial Internacional (ISS).
En concreto, explica la física que hay detrás de la propulsión de las naves en el espacio y en su lanzamiento (eyectar gas hacia atrás para avanzar hacia delante), la navegación automática del ATV en las aproximaciones a la ISS y el hecho de por qué se suelen lanzar todas las naves desde la Guayana Francesa, necesitándose un largo viaje a través del Atlántico, en lugar de lanzarse desde el propio continente europeo (¿la explicación rápida?, porque desde ahí cuesta mucho menos enviar una nave al espacio).

Visto en el blog de la ESA a través de @Eurekablog.

Lejanía relativa

La sonda Voyager 1 es actualmente, y seguirá siendo así por mucho, mucho tiempo, el aparato que más se ha alejado de la Tierra. Fue lanzado hace ya 34 años, y ahora mismo se encuentra ya en la frontera donde se puede considerar que termina el Sistema Solar, donde el viento del Sol se ve frenado y choca con el viento de otras estrellas o del gas que hay en la galaxia. Es decir, a una distancia de unos 17.6 mil millones de kilómetros (unas 118 veces la distancia Tierra-Sol).
Para llegar hasta ahí, la sonda viaja a una velocidad de unos 17 km/s (unos 61.000 km/h, mucho mayor que la de cualquier R5 Turbo), una de las sondas más rápidas que hemos lanzado.

A pesar de esa lejanía, todavía se encuentra en medio de ninguna parte, encontrándose extremadamente lejana de cualquier cuerpo cercano al Sistema Solar, ya que todavía no ha recorrido ni la mitad de la milésima parte de la distancia que nos separa de la estrella más cercana al Sol, Próxima Centauri, a la cual a esa velocidad podría llegar dentro de… 73.600 años.
Pero la vista hacia atrás tampoco deja mucho ya, ya que el Sol desde ahí brilla casi un millón de veces menos de cómo lo vemos desde la Tierra. Lejano y tenue. En medio de ninguna parte.

Sin embargo, toda esta distancia que nuestra sonda ha recorrido en estos 34 años únicamente le lleva a la luz 16 horas 14 minutos y 18 segundos, una cifra increíblemente pequeña en comparación. Claro, que ella se mueve a 300.000 km/s, en lugar de a 17.

Dato visto por Microsiervos.

Lanzamiento del transbordador desde otra perspectiva

En los lanzamientos de los transbordadores espaciales de la NASA siempre hemos podido ver tres partes bien distinguibles: el propio transbordador, que está acoplado al tanque de combustible gigante, de color naranja, y los dos cohetes que hay a ambos costados, que sirven para propulsar la nave durante el despegue.

Pero de aquí, si bien el tanque y el transbordador permanecen juntos hasta que están ya en el espacio, los dos cohetes se separan una vez la nave tiene suficiente velocidad, momento en que se suelen olvidar puesto que las imágenes siempre se centran en la nave.
¿Qué les pasa a estos cohetes hasta que vuelven a caer a tierra?, porque éstos la ventaja que tienen, a diferencia del tanque de combustible externo, es que son reutilizables, y una vez se recuperan se vuelven a utilizar en futuros lanzamientos.

Aquí podemos ver su trayectoria, grabada por una de las cámaras que llevan a bordo y que muestra cómo después de separarse del tanque de combustible (hasta el minuto 1:50 no hay mucho que ver…) comienzan su caída libre que dura un buen rato, hasta que vuelven a entrar en la atmósfera terrestre y finalmente abren los paracaídas para caer al mar suavemente.

• Las imágenes se corresponden con la misión STS-124, que llevaba al Discovery a la Estación Espacial Internacional (ISS), en mayo del 2008.
• Visto en ALT1040

Gravedad en naves y efectos raros

Nos encontramos en un futuro indeterminado, en el cual, por las razones que sean, estamos dentro de una nave espacial gigantesca, en forma de cilindro, pongamos de unos 8 km de radio, y unos 50 km de largo.

Además, con el fin de que dentro de dicha nave se tenga una gravedad similar a la de la Tierra, ésta gira en torno a su eje dando una revolución (vuelta) cada 3-4 minutos. De esta forma, toda persona que se encuentre sobre su superficie curva (por el lado interno a la nave, claro) experimentaría una fuerza, para ellos la gravedad, en dirección hacia fuera de la nave, por lo que toda la superficie cilíndrica actuaría de suelo.

Por último, pongamos que en el interior de dicha nave existe un paisaje similar al de la Tierra: un atmósfera parecida, y la superficie está recubierta de vegetación, ríos, montañas y ciudades (en total son unos 2.500 km² de superficie, así que dan para mucho).

Ahora la pregunta es… ¿cambiarían muchas cosas por estar en una nave tubular, con una pseudogravedad?

Lo de pseudogravedad viene a que realmente la fuerza que experimentamos no es una gravedad propiamente dicha (i.e. la que crea un objeto como la Tierra debido a su masa), sino que es una fuerza debida a estar sobre un cuerpo que rota, idéntica a la que experimentamos al estar subidos a un tiovivo que gira muy rápido, y notamos una fuerza que nos tira «hacia afuera», y a la que se suele llamar fuerza centrífuga.

Siguiendo con la visión que tendríamos en la nave, rápidamente nuestro cerebro intentaría transmitirnos la idea de que nos hemos vuelto locos y no sabemos qué estamos viendo, por varias razones.

Primero, hemos dicho que la nave es cilíndrica, y toda esa superficie es lo que podríamos llamar «suelo». Pero esto hace que si estamos en un punto de la nave y miramos hacia arriba… ¡ vemos encima nuestro otra parte del mundo ! y no se cae sobre nuestras cabezas… si no que los árboles y ciudades que podamos ver están ahí… boca abajo.
Si miramos hacia los laterales veremos cómo nuestro suelo se curva hacia arriba cada vez más, hasta que se une con lo que tenemos inmediatamente encima nuestro… pero esta imagen es cierta, ya que para los que «están arriba», la gravedad sigue siendo hacia fuera de la nave, luego ellos siguen «con los pies en la tierra», de la misma forma que los de Australia no están «boca abajo» como parece de pequeños al ver un globo terráqueo.

Otra de las curiosas experiencias que veríamos, si nuestro cerebro soporta la de ver medio mundo boca abajo, es la de que si hubiera una cascada lo suficientemente grande (pongamos, desde el eje del cilindro), no la veríamos caer vertical, como sucede en la Tierra.
En lugar de esto, veríamos cómo al principio cae vertical pero cuanto más desciende, más se va curvando hacia uno de los costados (concretamente, hacia el sentido opuesto del que gira la nave), con lo que describe una trayectoria curva, sin que nuestro cerebro pueda entender cómo no cae vertical.

Esto no es más que un efecto de lo que hemos dicho antes: no estamos en un sistema normal donde actúa la gravedad, sino que estamos dentro de un cuerpo que gira, por lo que observamos pseudofuerzas (ya que solo son fuerzas como tales para alguien que esté dentro de la nave y se mueva con ésta).
En este caso, debido a que el agua se mueve a lo largo de la dirección radial de la nave (desde el eje hacia la superficie»), parece que se va «quedando atrás» mientras la nave gira, es la fuerza de coriolis, que causa que parezca que haya una fuerza en dirección lateral, hacia donde se curva la cascada.

Así que, recapitulando, estamos en una nave donde las cosas caen verticales pero si caen desde una altura suficientemente alta, vemos como esto no es exacto, sino que se tuercen hacia un costado. Y además tenemos de que si miramos hacia arriba vemos que todo está boca abajo.

Pero es que finalmente, aún hay otra «rareza», que notaremos si nos elevamos hacia el eje del cilindro. Por ejemplo, supongamos que en lo que serían las «tapas» del cilindro hubiera una escalera hasta el eje.
Si vamos subiendo por la escalera, al poco tiempo notaremos cómo nos parece que la gravedad se va reduciendo. Cuando subamos más (recordando que la escalera tiene unos 7 km de altura, esto nos llevará bastante tiempo), ya no será una impresión, si no que ciertamente notaremos que la gravedad ahora es menor.

Y cuando llegamos al eje de giro de la nave, veremos cómo no notaremos ninguna gravedad. Estaremos igual que los astronautas cuando están en la nave, flotando.

Recorrido aéreo por Rama, aunque sustituyendo las ciudades del libro por ciudades americanas.

NOTA: para el que quiera leer toda la historia de qué pueden hacer unos astronautas a bordo de una nave de tales características, está el magnífico libro Cita con Rama, de Arthur C. Clarke, de donde he sacado la idea de la nave.

La imagen del inicio del blog ha sido realizada por Eric Bruneton.

Otro de los sitios donde se puede ver una nave utilizar dicho efecto como gravedad es en 2001 Odisea en el Espacio, donde en algunas escenas vemos al astronauta dar vueltas corriendo por todo el anillo (en este caso de proporciones normales).

II Carnaval de la Física: un paseo por Venus

Venus. Imagen de R. Nunes.

Venus siempre ha sido uno de los objetos más fascinantes que se podía contemplar en el cielo desde la antigüedad, ya que a pesar de que no alcanzaba el brillo del Sol o la Luna, tampoco era una estrella típica, pues su brillo era muy superior al de éstas y se iba moviendo alrededor del Sol a lo largo del año (es el tercer cuerpo más brillante que vemos, por detrás del Sol y la Luna).

Todo esto le daba un encanto especial, algo que seguramente contribuyó a que sea el único planeta que ha recibido un nombre femenino (ya sabéis, estos se guardan para cosas verdaderamente especiales… o catastróficas, como los huracanes. Para el resto de cosas mundanas ya están los nombres masculinos), en concreto, el de la diosa del amor y de la belleza.
Su importancia causó también que algunos calendarios, como el de los Mayas, estuvieran basados en su movimiento, y no en el del Sol o la Luna, como normalmente se hacía.

Debido al extraordinario brillo que presenta, y que únicamente se puede ver en los atardeceres y amaneceres (depende de la época del año), Venus suele ser blanco de numerosos «cazadores de OVNI’s» (no sabría qué nombre darles…) ya que se suele comenzar a ver cuando aún está el crepúsculo y no se ven el resto de estrellas.

Venus a través del telescopio

Conocemos a Venus desde la prehistoria, como un punto muy luminoso en el cielo, pero… ¿cómo lo vemos a través del telescopio?.

Dicho de una forma simple: como la Luna pero sin cráteres.

Así es, en Venus observamos las mismas «fases» que vemos en la Luna: creciente, llena, menguante, nueva,… todo ello como consecuencia de que como es un planeta más cercano al Sol que el nuestro, por lo que podemos verle iluminado por el Sol desde todas las posiciones posibles (cuando se encuentra entre el Sol y la Tierra: «Venus nuevo»; cuando se encuentra en el otro extremo de la órbita: «Venus lleno»; y cuando se encuentra en algún punto de los lados: creciente o menguante, como podemos ver en la imagen).

En cambio, guarda una importante diferencia con la Luna (a parte de las diferencias de tamaño de ambos cuerpos): no vemos ni un solo cráter.
En Venus únicamente vemos un tono uniforme por todo el planeta, sin prácticamente ninguna diferencia de brillo.

Dado que es prácticamente imposible que un cuerpo sea tan homogéneo, la respuesta era clara: está rodeado de una gran capa de nubes que cubren todo el planeta. Además, esto explicaba también que brillase tanto, ya que las nubes aumentan de una forma notable el albedo (cantidad de luz que el planeta refleja en lugar de absorber).

Otra de las peculiaridades de este planeta es que su día (el tiempo que tarda en realizar una rotación) es mayor que su año (tiempo en dar una vuelta alrededor del Sol): unos 243 días terrestres frente a 225 (eso sí que es tener una jornada laboral agotadora). Además, en contra del resto de planetas, Venus rota en dirección contraria al resto. Es decir, el Sol en lugar de salir por el este (en el caso de que quitásemos las nubes…), sale por el oeste y hace el camino contrario hasta meterse por el este.

Especulaciones y exploración

Debido a que Venus tiene un tamaño prácticamente igual al de la Tierra, y que su distancia al Sol no es muy diferente (unas dos terceras partes de la distancia que nos separa a nosotros de éste), siempre ha sido considerado como el hermano gemelo de la Tierra, ya que si tienen unas condiciones bastante similares… es fácil suponer que sus evoluciones han debido de ser similares.

Por este motivo, y basándose en que está recubierto por nubes y que al estar algo más cerca del Sol debe tener una temperatura algo más alta que la de la Tierra, se pensó rápidamente en que Venus debería ser similar a una selva tropical, donde habría fuertes lluvias (como consecuencia de tantas nubes) y reinaba una alta temperatura.

Así pues, se inició la exploración espacial de Venus con altas expectativas de encontrar un «lugar acogedor», con quizá una gran cantidad de flora.
El hecho de que estuviera totalmente cubierto de nubes obligaba a que para examinar su superficie hubiera que mandar sondas que descendieran al planeta.

Así, la clásica guerra NASA – URSS siguió por la exploración de Venus. Principalmente la NASA con sus misiones Mariner y la URSS con las Venera (aunque también tuvieron otras misiones que fueron a Venus).

Después de varias misiones con más o menos éxito (algunas llegaron, otras explotaron en el lanzamiento, muchas otras se averiaron por el camino…), llegaron, a partir del ’63, las Venera 3, 4, 5 y 6, con cápsulas que descendían a la superficie.
Si algo suelen tener las naves rusas es que suelen ser más duras que el pecho de Superman (prueba de ello son las Soyuz, que ahí aguantan sin ningún problema), así que cuando todas estas naves llegaban a la atmósfera de Venus, entraban, y durante la caída dejaban de funcionar, algo malo pasaba.

Por supuesto, salvo la 3, todas fueron enviando datos de la atmósfera, los cuales indicaban que más que tropical, el clima era infernal:
una presión entre 70 y 100 atmósferas (70-100 veces la presión que tenemos nosotros aquí, aproximadamente la que hay en torno a 1 km de profundidad en el océano), temperaturas de más de 200ºC (y eso que descendían «por la noche», en la zona no iluminada del planeta) y una atmósfera compuesta en su mayor parte (97%) de CO2.

Así que con esa presión y temperatura, era lógico que dichas naves no aguantasen ni para llegar a tierra, las cuales literalmente se derretían. Adiós a la idea de junglas tropicales…

Hubo que esperar a la llegada de la Venera 7 el 15 de diciembre del ’70 para tener una sonda en la superficie, la cual consiguió funcionar durante unos 40 minutos.
Las posteriores misiones ya aterrizaron en la parte «de día» de Venus, por lo que ya se las equipó de cámaras fotográficas para retratar la superficie.

Después de todo esto, se supo que la temperatura en la superficie del planeta era «acogedora»: casi 500ºC, y una presión de unas 90 atmósferas, suficientemente alta como para espachurrar cualquier turista que se pasara por ahí.
Además, como cálida bienvenida nos encontramos la capa de nubes de unos 20 km de espesor formadas por ácido sulfúrico y otros elementos «ligeramente corrosivos», las cuales son responsables del efecto invernadero «a lo bestia» que sufre el planeta.

Finalmente, gracias a los mapas que realizó las misiones Magallanes con radar, conocemos cómo es la superficie total de Venus: con grandes llanuras, pocas montañas y una superficie muy reciente (en términos geológicos).

Últimos apuntes

Para finalizar, comentar que Venus, a pesar de su tamaño, no genera ningún campo magnético, como lo hace la Tierra, probablemente debido a la lenta rotación del planeta.
A su vez, esta inédita rotación se piensa que es debida a algún impacto con algún gran objeto en los comienzos del Sistema Solar, lo que provocó que se «girase» casi 180º (de forma que inicialmente sí giraba como el resto, pero al darse media vuelta parece que gira al revés).
Siendo bastante probable que aún sea geológicamente activo, es decir, que también hay grandes erupciones en la superficie del planeta.

Y por último, decir que a partir de los meses de mayo-junio será cuando le volveremos a ver en todo su esplendor en los atardeceres, ya que actualmente se encuentra junto al Sol, desde nuestra perspectiva.

Más información:

En Wikipedia (y en la versión inglesa, que tiene un gran número de referencias).

Exploración rusa de Venus, en espacial.org.

Página sobre Venus.

Imágenes de la NASA.

imágenes de las Venera.

Carnaval de la Física.

Cuando entra en juego el doblaje de los rovers

Más de 250 millones de kilómetros de distancia, un desierto árido con una presión mucho menor a la atmosférica. A su alrededor, únicamente rocas y arena, con un cielo con tonalidad rojiza, y, por supuesto, ni una gota de agua a su alrededor.

Afortunadamente, tampoco lo necesitan. Sobre la superficie, y en lados opuestos del planeta, dos rovers de menos de 200 kg de peso y metro y medio de altura llevan ya más de 3 años de vida con muchos kilómetros a sus espaldas (la duración esperada de la misión era de 3 meses, lo que demuestra la resistencia de estas «criaturas» alimentadas por paneles solares).

Pero la llegada hasta aquí ha sido dura, ya que después de pasar por un largo camino desde la Tierra hasta Marte, en donde son vulnerables al viento solar, estas dos sondas fueron soltadas sobre la atmósfera marciana.
Durante la caída, el escudo térmico evitó que las sondas se achicharrasen por el calor producido por la fricción entre la atmósfera y la alta velocidad de la sonda, ya que aunque la atmósfera de Marte sea mucho más débil que la nuestra, es suficiente para abrasar la nave, a la vez que reduce su velocidad de los iniciales 19.000 km/h hasta «solo» 1.600 km/h en aproximadamente un minuto.

Una vez el escudo térmico hizo su trabajo, fue soltado y pasó el relevo a los paracaídas y retrocohetes, que frenaron la nave lo suficiente para que a pocos metros de la superficie, dejasen caer ésta, y que fuera rebotando, gracias a los 7 airbags que la cubrían, por la superficie hasta que finalmente se paró, comunicando el éxito del descenso.

A continuación, un duro trabajo de investigación recorriendo la superficie marciana y «curioseando» todas las rocas y accidentes geográficos que se encontraban.
Dado la lejanía de las naves, sus comunicaciones tardan, en promedio, un cuarto de hora en venir, lo que hace que cualquier posible orden sea recibida en una media hora (nos envía la señal y nosotros le retornamos la orden), aunque en el peor de los casos esto puede ascender hasta una hora (o descender hasta unos 10 minutos). Por ello, y dado que no se puede realizar un control remoto de una nave con una hora de retraso, estas naves tienen una navegación autónoma, lo que les permite salvar la mayoría de los obstáculos ellas mismas.

A pesar de esto, siempre hay ciertos encontronazos o decisiones que se deben de tomar desde Tierra, como cuando alguna de las naves queda atascada en alguna zona del desierto marciano.

En estas ocasiones, la decisión de cómo liberar la nave debe tomarse considerando cualquier posible consecuencia, ya que puede que no haya una segunda oportunidad y no se puede corregir en directo, ya que cualquier orden tarda bastante tiempo en llegarle.

Aquí es donde entra en juego el equipo práctico, con el objetivo de buscar la mejor forma de liberar la nave. Para ello, recrean lo más parecido posible el lugar donde se ha atascado la nave, usando arenas y sustancias lo más parecidas posibles a las presentes en Marte, y sitúan la réplica de la nave en la misma posición.
A partir de aquí, un exhaustivo trabajo de observación y estudio hasta dar con la forma de liberarla.

La primera vez que entró en juego este equipo fue con la Opportunity en 2005, y ahora vuelven a ser el centro de atención con el bloqueo que ha sufrido la nave gemela, la Spirit, desde principios de mayo.
Para ello, se siguen barajando varias alternativas (la más considerada quizá, la que se usaría el propio brazo de la nave para elevarla un poco y que las ruedas traccionen).

Por supuesto, las posibles decisiones son estudiadas con detenimiento para que la nave pueda seguir su camino por la superficie marciana mientras sus paneles solares se lo sigan permitiendo, aunque de momento gozan de una buena salud.

Más información:

Visto en Microsiervos.

Información sobre las MER (Mars Exploration Rovers) en Wikipedia.

Página oficial sobre las misiones de las MER. (en inglés)

El equipo de Free Spirit. (en inglés)

Vídeo del «alunizaje» del Apollo 11

Y siguiendo con el aniversario del primer paseo lunar de la historia, tenemos este vídeo de la NASA donde podemos ver el aterrizaje del Apollo 11 desde la ventanilla del módulo, observando cómo vivieron los astronautas el descenso.

Simultáneamente, podemos ver un mapa lunar con la zona que se va viendo por la ventanilla y el lugar donde finalmente aterrizaron, algo que no pudieron identificar los astronautas como consecuencia de varios factores como la poca resolución de los mapas que se tenían en aquella época o el polvo lunar que se fue elevando debido a los propulsores de la nave que se iban encendiendo durante el aterrizaje, lo cual confundió a ambos astronautas imposibilitándoles averiguar dónde habían aterrizado exactamente, algo que fue conocido solamente después de la vuelta de la misión, al comparar una vez en tierra todos los datos e imágenes obtenidas.

Un «aterrizaje» totalmente diferente a los que estamos acostumbrados, ya que la falta de atmósfera hace que los movimientos de la nave sean igual que los que se realizan en el espacio: únicamente pequeños cambios de dirección al encender alguno de los motores, y no un movimiento continuo como en un aterrizaje terrestre debido a la atmósfera.

Visto en Eureka.

El espejo en la Luna (Apollo 11)

Después de hablar sobre la llegada del Apollo 11 a la Luna, toca describir uno de los instrumentos que dejaron en la Luna, el único que aún hoy está en funcionamiento, y del que siempre me ha intrigado su funcionamiento, aunque como resultó ser, se basa en algo muy simple.

A unos 30 metros del módulo de descenso del Apollo 11, se puede observar que hay un pequeño cacharro de aproximadamente medio metro de ancho: un panel que consta de 100 espejos que apunta a la Tierra.
Con esto, mandando un pulso láser con cualquier radiotelescopio terrestre, se puede calcular fácilmente la distancia de la Luna a nosotros con una gran precisión (del orden de centímetros).

Esto es posible midiendo el tiempo que tarda la onda en llegar a la Luna y volver, ya que como ésta viaja a una velocidad constante (la velocidad de la luz: 300.000 km/s), este tiempo nos dice automáticamente la distancia que ha recorrido, que será igual al doble de la distancia Tierra-Luna (ya que medimos la ida y la vuelta).

Ahora bien, para que todo esto funcione bien, se necesita que dicho espejo devuelva el rayo incidente exactamente por el mismo camino por el que ha llegado éste (así dicho rayo volverá a la Tierra).

Sin embargo, esto ya crea un problema a cualquiera que sepa un poco sobre cómo se refleja la luz (y básicamente cualquier objeto al chocar sobre una superficie dada), ya que si esta incide con un ángulo a sobre dicha superficie, saldrá con un ángulo a, pero siguiendo hacia delante (ver imagen de la derecha), lo que provocaría que dicho rayo no volvería a la Tierra sino que se perdería por el espacio.

Así que.. ¿cómo solucionar esto?

Una de las soluciones que podríamos pensar es en orientar perfectamente el espejo apuntando hacia la Tierra, lo cual provocaría que el rayo volviese exactamente por donde ha venido.
Sin embargo, esto no es posible ya que (olvidando que se ha colocado en la Luna, por astronautas con un gran traje que no les permite excesivos movimientos y no se podría conseguir alinear con esa precisión el panel) aunque la Luna siempre nos enseña la misma «cara», esto es, siempre vemos la misma mitad de ésta.

Aunque esto es cierto, lo es hasta cierto punto, ya que si bien «aproximadamente» vemos siempre la misma parte de la Luna, como consecuencia de varios movimientos que tiene esta (además de la rotación sobre su eje y la traslación en torno a la Tierra, están las libraciones como consecuencia de la excentricidad de la órbita de la Luna, que son movimientos análogos a un «cabeceo» de la Luna), causa que no veamos solo el 50% de la superficie lunar, sino que a veces vemos un poco más de algún costado y otras veces de otro… llegando a poder ver desde la Tierra casi el 60% de la superficie lunar (por supuesto no simultáneamente).

Esto hace que aunque apuntemos nuestro espejo muy bien hacia la Tierra, en unos días ya no estará apuntando hacia nosotros sino que se habrá desviado (debido a este «cabeceo» que presenta la Luna).

Ahora bien, hay una forma bastante simple que se les ocurrió a los miembros de la NASA sobre cómo hacer un espejo que refleje el rayo en la misma dirección en que le ha recibido. Y esta forma es poner prismas cúbicos (aquí, en vez de hacer uno, se construyó una red de 100 «espejos» para aumentar el rayo que se refleja), o también conocidos por retroreflectores.

Estos prismas trabajan de una forma análoga a lo que vemos en la imagen de la izquierda, donde vemos que al llegar un rayo con una inclinación dada (da igual la que sea, siempre que se mantenga dentro de un rango válido como para que el rayo realice un par de reflexiones en los espejos), éste se refleja en los dos lados del prisma, para terminar saliendo de éste con la misma dirección que la que traía inicialmente.
Así, conseguimos que dicho rayo retorne fácilmente a la Tierra y podamos medir el tiempo que ha tardado en regresar.

Conclusiones

De las medidas obtenidas durante estos años, se han podido obtener comprobaciones de la Teoría de la Relatividad (cualquier experimento que se propone se le suele aplicar para verificar dicha teoría), la constancia de la Constante de la Gravitación Universal introducida por Newton, o ver que la Luna se aleja de la Tierra a un ritmo de algo menos de 4 cm por año, lo cual es consecuencia de las fuerzas de marea que se ejercen mutuamente la Luna y la Tierra.
También de estas medidas se ha podido deducir que la Luna probablemente tiene un núcleo líquido que ocupa hasta un 20% de su radio.

El único problema que se esperaba de dichos espejos es que fueran cubriéndose de polvo lunar o que pudieran ser impactados por meteoritos que les destruyese. Sin embargo, ninguno de estos efectos han hecho que los espejos existentes (tanto por la misión Apollo 11 como por las posteriores misiones que también dejaron otros espejos en otros puntos de la Luna) dejen de estar operativos, por lo que parece que todavía seguirán siéndonos útiles durante mucho tiempo.

Por último, decir que aunque el proceso de medida parece fácil, tiene bastante más complicación ya que del pulso enviado, que cuenta con un gran número de fotones, solo unos pocos consiguen regresar a la Tierra, ya que una parte son absorbidos por la atmósfera terrestre, y otros se pierden en otras reflexiones sobre la Luna.

Para más información:

AstroSeti.

Imagen de los retroreflectores y de los diferentes paneles que hay colocados en la Luna. (en inglés)

Imagen en más detalle del panel que colocó, en esta ocasión, el Apollo 15 en la Wikipedia.

Artículo publicado en NewScientist. (en inglés)

Artículo que expone el núcleo líquido de la Luna. (en inglés)

Alunizaje del Apollo 11

Después de cuatro días desde que despegaron de la Tierra embotellados en el morro de un cohete Saturno V, el más potente de la época, con una altura superior al de la Estatua de la Libertad, los tres tripulantes del Apollo XI estaban en la Luna. Uno de ellos, Collins, en el módulo Columbia orbitando a la Luna (módulo que servía de control de la misión y el que les traería de vuelta ) y los otros dos (Armstrong, el comandante, y Aldrin) descendían a bordo del módulo Eagle.

Este módulo fue un reto en cuanto a cómo aligerar un proyecto, siendo reducido hasta límites insospechados, y quedándose en lo que sale en la imagen de la izquierda (ya sobre la superficie de la Luna), un pequeño «4 latas» pero suficiente para poder aterrizar y traer de vuelta a los dos astronautas hasta el otro módulo.

En este punto es donde podemos ver las diferencias de tamaño entre la Tierra y la Luna, donde en el primer caso para despegar una nave hace falta todo un cohete, mientras que para despegar el módulo del Eagle se necesita mucha menor cantidad de combustible, ya que la gravedad de la Luna es muy inferior a la de la Tierra y por tanto hace falta ejercer una fuerza menor.

El alunizaje

Mientras la nave pasaba por la cara oculta de la Luna, dicho módulo se separó del módulo Columbia y comenzaba su lento descenso hacia la superficie lunar en el cual se iba encendiendo los motores de forma intermitente para ir frenando la velocidad del módulo.

En esta etapa, Armstrong tuvo que recurrir al control manual en el movimiento lateral de la nave debido a que llevaban una excesiva velocidad de descenso y se estaban encaminando hacia una zona con una gran cráter, además de varias alarmas (no críticas como les aseguraron desde Houston después de varios minutos de tensiones) sonando continuamente, y con Aldrin leyéndole las notas del radar y del ordenador. Finalmente, pudieron aterrizar suavemente sobre la superficie lunar, transmitiendo la primera frase inédita:

«Houston…aquí base tranquilidad, el Águila ha alunizado»

Eran las 20:17 UT del 20 de julio de 1969, y se transmitió desde un punto del mar de la tranquilidad (Mare Tranquilitatis) de la Luna.

Cinco horas y media después de esta frase, los dos astronautas se prepararon para salir a la superficie lunar, siendo el primero el comandante, Armstrong, con su famosa frase:

«Un pequeño paso para un hombre, un gran salto para la Humanidad»

A continuación descendió Aldrin, protagonista de la mayoría de las fotos que se ven, ya que una vez Armstrong abajo, pudo filmarle con su cámara, de mayor resolución que la que había en el exterior de la nave, mientras bajaba por la escalera.

Las primeras frases de Aldrin tuvieron un poco más de humor, quizá por tener menos presión mediática:

Quizás para Neil fuera un pequeño paso, pero para mí ha sido un bonito salto

y después de echar un ojo al paisaje que les recibió:

Bonito…bonito… Una magnífica desolación

A continuación y después de inspeccionar el terreno realizaron varios paseos lunares en los que recogieron diferentes piedras, pusieron la bandera americana, discos con los saludos en los idiomas de los diferentes países, insignia en recuerdo de los 3 astronautas del Apollo 1, fallecidos en la rampa de lanzamiento, y colocaron un sismógrafo y un «espejo» (del que hablaré en una próxima entrada) que reflejaba cualquier onda de radar recibida, permitiendo calcular con una extraordinaria precisión la distancia del satélite a nosotros.

Despegue lunar y vuelta a casa

Después de 13 horas desde que aterrizaron (o alunizaron), en los que tuvieron tiempo para descansar un rato echándose un «sueño lunar» durante unas 4 horas, los dos astronautas realizaron el despegue de la luna a bordo de la Eagle, o más bien de parte de ella, ya que todo el armazón inferior se quedó allí en la Luna.

Una vez el Eagle se puso en órbita lunar, se fue acercando lentamente hasta la órbita del Columbia y alcanzó a éste después de otras 4 horas. Aquí, solo quedaba la vuelta a casa, donde efectuaron un nuevo encendido de los motores para salir de la órbita lunar y obtener una trayectoria hiperbólica hacia la Tierra.

Finalmente, en el módulo de mando, que es la única parte de la nave original que regresa sana y salva a la Tierra, los tres astronautas realizan la reentrada en la atmósfera, donde la nave se frena por rozamiento desde los 40.000 km/h que lleva inicialmente hasta velocidades subsónicas.
Y por último, por medio de varios paracaidas descienden sobre el Océano Pacífico el 24 de julio, donde son recogidos por el portaaviones Hornet, después de 8 días desde que despegaron desde Florida.

Curiosidades

Mientras los tres astronautas estaban en la Luna, descubrieron un inesperado acompañante: a través de las pequeñas ventanillas del Columbia se observaba una pequeña nave que hacía peligrar la seguridad de la órbita del módulo americano.
El responsable, una sonda soviética, la Luna 15, que fue mandada en un último intento ruso para conseguir robar protagonismo al logro americano. Su misión era presumiblemente recoger muestras de la Luna, aunque por lo que vieron los astronautas americanos, y recogió su sismógrafo, la nave terminó por estrellarse en la Luna. Para más información de este acontecimiento, que puso en peligro la misión Apollo 11 en varios momentos, ver el artículo de Aldea Irreductible

La retransmisión del primer paseo sobre la Luna iba a haber sido captada desde observatorios americanos, pero debido a la débil señal que captaban desde aquí, se tomó la decisión de retransmitir la señal que se obtenía desde las bases australianas .

Con motivo de este aniversario, la NASA ha efectuado procesados modernos sobre los vídeos que se han encontrado de la misión (cuando anunciaron hace unos años que se paraba el último centro que podría dar soporte a los datos originales de las misiones que se realizaron por esas fechas, hubo varios equipos que comenzaron a buscar las cintas originales, pero debido a que la mayoría no se guardan con un estricto orden, ha pasado mucho tiempo hasta haber encontrado las principales, y todavía quedan algunas por aparecer), lo cual ha resultado en unas imágenes y vídeos con mayor calidad a los originales. Para los vídeos retocados del alunizaje, podéis entrar en la página de la NASA, y ver algunas de las imágenes aquí.

Recientemente, y con motivo también de dicho aniversario, se ha publicado el libro La conspiración lunar ¡vaya timo!, de Eugenio Fernández Aguilar, en el cual va comentando y desmontando todas las tonterías argumentos que dan algunos sectores de por qué no se llegó a la Luna realmente. Un gran libro en el que se responde de una forma sencilla los errores de dichos argumentos.
Pero siempre habrá gente que desmienta que llegásemos a la Luna… y también a América… no?

La sonda lunar LRO que fue lanzada recientemente, ha estado filmando los diferentes lugares donde aterrizaron las misiones Apollo que llegaron a la Luna, imágenes que podemos ver en la web de la NASA. Dada la gran resolución de la sonda, se puede distinguir el módulo de descenso que se quedaba en la Luna (la parte inferior de la Eagle).

Desde la página de We choose the Moon podemos seguir viendo en «directo» la misión del Apollo 11, donde a las 22:16 de esta noche se retransmitirá el primer paseo espacial.

Para más información, los magníficos artículos que está escribiendo Eureka explicando las distintas partes de la misión, o Wikipedia

40 aniversario del Apollo 11

Tal día como hoy, despegaba de la Tierra la misión, probablemente, más importante que ha tenido lugar hasta ahora, el primer descenso de un ser humano sobre la Luna.

Encerrados en una lata de sardinas (los módulos Apollo eran poco más grande e igual de cómodos) y después de varias misiones preparatorias, fueron lanzados hace exactamente 40 años tres astronautas: Neil Armstrong, Edwin E. Aldrin y Michael Collins con un destino bien fijo: la superficie de la Luna.

Tardaron 4 días en llegar (el lunes que viene hace los 40 años del alunizaje), pero al final mereció la pena.

Para poder seguir la misión, en esta página se está recreando toda la misión (con el lanzamiento del Apollo en unos 15 minutos) a tiempo real, con el desfase obvio de 40 años.

Y en esta otra página tenéis una magnífica colección de obtenidas por y durante la misión.

Dentro de unos días, más…

Adiós… ¡ Ulysses !

Ulysses alejándose de la Tierra.

Finalmente, y después de casi 20 años, hoy se pone fin oficialmente a la misión de la sonda Ulysses, como consecuencia del estado de sus generadores.

La misión

Desde su lanzamiento el 6 de octubre del ’90, la sonda Ulysses se convirtió en la primera sonda que realizaría un intenso estudio del Sol, observando por primera vez sus zonas polares, las cuales no son posibles de ver desde la Tierra, ya que nuestra órbita está en todo momento en el plano del ecuador solar.

órbita de Ulysses (azul) y de los planetas:

Para ello, esta nave debía de salirse del plano de la eclíptica (el plano que forman las órbitas de los planetas del Sistema Solar, que coincide con el plano del ecuador solar) para poder ver los polos del Sol.
Esto, que puede parecer una operación relativamente fácil, requiere una gran energía, lo que se traduciría en una nave pesadísima, lo cual causaría que no se pudiera lanzar desde la Tierra.

Sin embargo, esto se pudo solucionar lanzando la nave hacia Júpiter (justo en dirección contraria a donde está el Sol), donde ayudándose de la gravedad de este planeta, pudo obtener la energía suficiente para situarse en una órbita inclinada unos 80º con respecto de la eclíptica en el ’92 (ninguna nave hasta entonces había superado los 30º de inclinación).

Historial de la misión

Así, en 1994 y 1995 realizó un intenso estudio sobre el polo norte solar, y en 2000 y 2001 le realizó del polo sur (fue cuando se colocó en la posición opuesta de su órbita: mirando al polo sur).

Por medio, Ulysses realizó observaciones de lo que se fue encontrando:

El 1 de mayo del ’96 cruzó la cola del cometa Hyakutake, mostrando que ésta era mayor de lo que se pensaba hasta entonces.

En 2003 y 2004 volvió a pasar cerca de Júpiter, por lo que aprovechó el momento para realizar más observaciones de éste.

En 2007 y 2008 retornó al polo norte, donde consiguió realizar más mediciones, ya en una extensión de la misión.

En febrero del 2007 registró datos procedentes de la cola del cometa McNaught.

Además, durante todo este tiempo Ulysses, como la única nave fuera del plano de la eclíptica, se convirtió en un fantástico observador de estallidos de rayos gamma (GRB), pudiendo facilitar la localización de éstos.

Logros

Durante todo este tiempo, esta sonda nos ha hecho ver la complejidad del campo magnético solar y su efecto sobre el Sistema Solar, observando cómo los dos polos difieren enormemente entre sí, lo cual puede se debido al dinamismo que presentan éstos.

También se descubrió que el material interestelar (de fuera del Sistema Solar) es unas 30 veces mayor de lo que se pensaba, viendo que no estamos tan aislados como podíamos pensar de lo que nos llega de los objetos vecinos.

El fin de la misión

Después de haberse extendido la misión hasta marzo del 2009, le llega su final esperado, ya que sus Generadores Termoeléctricos de Radioisótopos (RTG) empiezan a no producir la suficiente energía como para seguir manteniendo descongelado el combustible de la nave, lo que causa que la antena deje de orientarse hacia la Tierra, cortando así sus comunicaciones.

Por este hecho, hoy se pone fin a esta exitosa misión, aunque Ulysses seguirá en su peculiar órbita alrededor del Sol.

Más información:

El espacio de Javier Casado

Sondas Espaciales – Ulysses

Sun to set on Ulysses solar mission, (ESA).

Ulysses science results.

Planck y Herschel.. al espacio

Este mediodía a las 13:12 UTC (15:12 hora local) fue lanzado un cohete con los dos telescopios espaciales Herschel y Planck que nos traerán nuevas metas en los próximos meses.

La misión Planck

Tras unos años de retrasos, por fin fue lanzado el reemplazo del WMAP para seguir captando la radiación de fondo cósmico de microondas (CMB).
Con Planck se logrará una resolución mucho mayor de la que se consigue con WMAP, alcanzando unos 10 minutos de arco, lo que aunque parece muy poco si se lo compara con telescopios visibles, es una resolución fantástica para lo que se tiene en microondas.

La misión Herschel

Este otro satélite, con un espejo de 3.5 metros que lo convierte en el mayor telescopio espacial construido hasta la fecha, analizará lo que observamos del Universo en otra zona del espectro: el infrarrojo.
Una de las principales ventajas de esta radiación es que no es absorvida por las nubes de polvo, lo cual hace que sea mucho más fácil ver objetos que en luz visible son ocultados por el polvo cósmico.

Después de 40 minutos de intensa espera, los dos telescopios mandaron hacia la Tierra la primera señal de «estoy vivo», por lo que han tenido un fantástico inicio que esperemos siga sin mayores problemas.

Más información:

Las misiones, ESA.

Página oficial de la misión Planck (en inglés).

Página oficial de la misión Herschel (en inglés).

Sobre Herschel, en Eureka

Imagen de la cabecera, en alta resolución, ESA.

El transbordador y el murciélago

Pues seguimos juntando «animalillos» con temas de astrofísica (en la pasada entrada con la relatividad, hoy con el transbordador espacial).

El pasado domingo despegó del Centro Espacial Kennedy el transbordador espacial Discovery, con ruta hacia la Estación Espacial Internacional (ISS), a la cual se acopló hace dos días.
Sin embargo, además de los 7 tripulantes que suele llevar el transbordador, esta vez llevaron a un inesperado acompañante: un pequeño murciélago de la fruta.

Este animalillo se paró a tomar un tranquilo descanso en la pared del tanque principal de combustible (el gran bombo naranja que se ve siempre en estos lanzamientos). Poco sabía lo que le esperaba…

Gracias al sistema de vigilancia y control que se puso en estos lanzamientos desde la catástrofe del Columbia, se pudo observar a este bichito posado unas pocas horas antes del despegue.

Se esperaba que éste echara a volar cuando los motores comenzaran a encenderse… aunque se vio que el murciélago debería encontrarse «calentito».
Al final, se quedó hasta el último momento en el que indudablemente moriría abrasado…

Triste final para nuestro amiguito.

Visto en Eureka.

Anomalías de las Pioneer

Debido a que llevo varias semanas peleándome con este tema, he decidido comentarle también aquí (haciendo un breve resumen).

Las Pioneer 10 y 11

Las Pioneer 10 y 11 son dos sondas espaciales que envió la NASA en los años ’72 y ’73 para explorar los planetas Júpiter y Saturno, hasta entonces inexplorados.

Ambas sondas eran gemelas en construcción, llevando una gran antena de comunicaciones, pilas nucleares (ya que a las distancias a las que iban a ir los paneles solares no eran eficientes) y con varios instrumentos científicos.

Las dos naves pasaron por Júpiter (la P10 en el ’73 y la P11 un año más tarde), ganando velocidad y tomando rumbos diferentes: la P10 tomó una trayectoria para alejarse del Sistema Solar, en dirección aproximada hacia la estrella Aldebarán, que se puede ver las noches de invierno como la estrella más brillante en la constelación de Tauro, a la que, en el caso de que consiguiese llegar, lo haría dentro de unos 2 millones de años.
Mientras que la P11 se dirigió hacia Saturno, para después tomar una trayectoria similar a su gemela, solo que dirigiéndose en otra dirección.
Debido a esto las dos sondas llevaban una placa donde se encontraba grabados un hombre y una mujer, así como la «localización» de la Tierra, por si alguna hipotética civilización extraterrestre encontrase algún día las naves.

Finalmente, las sondas se sitúan actualmente a una distancia de unas 100 veces la distancia Sol-Tierra, aunque se perdió el contacto con ellas en 1995 (P11) y 2003 (P10).

La anomalía

A medida que se alejaban, las sondas iban transmitiendo información sobre su «estado» a Tierra, la cual fue analizándose poco a poco (durante varias décadas).

Y analizándose estos datos, se comenzó a encontrar una cosa curiosa: se encontró que las naves se estaban frenando ligeramente más de lo debido (recordemos que aunque están demasiado lejos de la Tierra, el Sol las sigue atrayendo). Era una aceleración prácticamente inapreciable, casi en el borde de lo que se podía detectar, pero ahí estaba, y tenía una magnitud de aproximadamente 10^-9 m / s².

Así que la pregunta era clara: ¿qué hacía frenar a la nave más de lo previsto?

Primeras explicaciones

Antes de nada, recordar que estamos en el espacio, donde no hay «aire» como aquí, luego un objeto que está moviéndose en el espacio no encuentra resistencia que lo frene.

Así que las primeras hipótesis que se barajaron fueron las lógicas: en la nave se debe de estar produciendo algún fenómeno que frena la nave:

Dado que las naves llevan una reserva de combustible para poder hacer correcciones a sus órbitas, podrían tener alguna fuga de dicho combustible, lo que las haría frenar. Pero esta explicación no era coherente ya que es altamente improbable que se haya producido la misma fuga en el mismo punto de la nave, dejando escapar la misma cantidad de combustible en la misma dirección…

También se barajó que podría ser debido a un calor emitido por las naves en una dirección concreta (generado por las pilas nucleares que llevaban). De existir esto, podría ser idéntico en las dos naves por su construcción, pero éste calor debería decrecer con el tiempo debido a que las pilas nucleares van produciendo menor calor.
Además, el efecto, de existir, sería bastante menor al encontrado.

Y así se sugirieron varias posibles explicaciones, aunque con ninguna (ni juntando todas de la mejor forma posible) se llegó a explicar esta aceleración.

Otras causas

Abandonando estos razonamientos, se empezó a pensar que esta aceleración podría ser debida a causas ajenas a la nave, como una gravedad mayor de lo esperado, u otras influencias que no se tenían en cuenta.

Esto se vio confirmado por la observación de una aceleración similar en otras naves (como la Galileo y la Ulysses).
Así que el origen estaba claro: la aceleración no procedía de la nave.

Las primeras hipótesis no tardaron en llegar:

Si hubiera otro cuerpo en el Sistema Solar (del tamaño de Plutón por ejemplo) podría atraer a la nave causando dicha aceleración. Aunque aquí también se propuso que más que un cuerpo, podría ser materia oscura presente en nuestro Sistema Solar.
El problema de este razonamiento era que si se ajustaba dicha masa «desconocida» para que provocase tal aceleración, se descompensaba la órbita de los demás planetas, con lo cual esta masa nueva no podía existir ya que la órbita de los planetas es bien conocida desde hace muchos años.

También se pensó en que podría ser debido a que las partículas (polvo) que existe entre estrellas pudiera estar generando una fricción en la nave, pero esto parece muy improbable ya que por lo que se conoce la poca densidad que existe en el espacio no podría provocar este efecto.

Por supuesto, también hubo quienes propusieron que esto era un síntoma de que las leyes actuales de la física era erróneas y aquí se obtenía otra prueba nueva de ello.

Explicación más probable

Pero la posible solución (la más probable y la única que lo explica razonadamente en la actualidad) vino traída por una coincidencia que se descubrió sobre los ’90:
dicha aceleración tenía un valor prácticamente igual (y coherente dado los márgenes de error) a la cantidad c·H₀ donde c es la velocidad de la luz, y H₀ es la constante de expansión de Universo, o constante de Hubble.

Esto hizo pensar que dicha aceleración podría tener relación con la expansión del Universo (aunque en principio esta no influía para distancias tan pequeñas).

Y la explicación vino tras más de 35 años desde que se lanzaron las naves: debido a que el Universo no es totalmente plano (sino que el espacio-tiempo tiene una ligera curvatura), sobre las señales que emite la nave se produce un efecto similar al efecto Doppler (el de la ambulancia que se acerca, y por ello se oye la sirena más aguda) llamado corrimiento al azul (también existe la contrapartida: corrimiento al rojo que se suele oir más a menudo) que hace que dicha señal (que no deja de ser otra cosa que luz) tenga un tono más azulado de lo normal (en el caso en que pudiéramos ver la señal, ya que ésta es una señal de radio).

Así que realmente no se trataba de ninguna aceleración que sufren las naves, sino más bien de un efecto que se produce sobre las señales que éstas envían a Tierra por estar las naves moviéndose y por estar el Universo expandiéndose.

PD: parece que lo del «breve resumen» brilla por su ausencia después de escribirlo…

Aquí tenéis una descripción del proyecto de las Pioneer.