año internacional del planeta tierra

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El papel de la carrera espacial en beneficio de la humanidad
AÑO INTERNACIONAL DEL
PLANETA TIERRA
Ángel Sanz
ETSI Aeronáuticos
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,
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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; CassiniHuygens, 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,
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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
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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.
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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: http://www.esa.int/esaKIDSes/index.html
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