viernes, 24 de julio de 2009

Naves del Futuro


Agosto 15, 2001 -- Adelántese 50 años en el futuro.
Los humanos, buscando rastros de antiguas formas de vida marcianas, han volado al Planeta Rojo a bordo de naves extraordinarias, capaces de proteger a la tripulación de la intensa radiación del espacio interplanetario.
Los sucesores del Telescopio Espacial Hubble han estado décadas en el espacio -- más tiempo del que los satélites actuales podrían sobrevivir -- tomando imponentes fotografías del cosmos y ayudando a develar la historia y el funcionamiento de nuestro Universo. Docenas de satélites de observación de la Tierra, con lentes y espejos de larga duración, entregan diariamente a los científicos mapas globales de deforestación, expansión urbana, ozono estratosférico, y otros factores ambientales - poniendo en la arena política, conocimientos científicos sin precedentes.
Enormes colectores solares en órbita, con tamaños equivalentes a una docena de campos de fútbol, generan millones de watts de energía, que son irradiados hacia abajo, a una civilización hambrienta de energía. Antenas de radio de cientos de metros de largo, localizadas en el espacio, están atentas a las más débiles señales que pudiesen provenir de civilizaciones ubicadas en otros lugares de nuestra galaxia. Y naves espaciales impulsadas por enormes y ondulantes velas solares, esperan para llevar a sus primeros pasajeros a través del espacio interestelar.
Anótese aquí para recibir nuestro NOTICIERO CIENTIFICO DE ENTREGA INMEDIATAAun quedan muchas décadas para encontrarse con estas maravillas, sin embargo los científicos se preparan hoy para recibirlas, con un experimento a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI).
Arriba: Esta bandeja de muestras de materiales, puede parecerse al mejor juego de colores para niños, pero los contenidos de estas bandejas no son, ciertamente, un juego de niños. Científicos e ingenieros utilizarán esta paleta para pintar el futuro del uso del espacio. Haga clic en la imagen para ver un diagrama que muestra cómo estos materiales serán instalados en la EEI para su exposición al ambiente espacial.
El Experimento con Materiales de la Estación Espacial Internacional, MISSE por Materials International Space Station Experiment en inglés (se pronuncia "Missy"), consiste en dos contenedores tamaño maletas de viaje, donde cada uno lleva cientos de muestras de novedosos y avanzados materiales, que algún día podrían ser utilizados para construir velas solares, grandes antenas, super-naves espaciales y miles de otros aparatos insospechados.
Durante una caminata espacial programada para el 16 de agosto, los miembros de la tripulación del Transbordador, Dan Barry y Patrick Forrester fijarán las "maletas" al exterior de la estación espacial, para luego abrirlas, exponiendo las muestras de materiales al duro ambiente del espacio. MISSE será el primer experimento montado en el exterior de la EEI. Una vez abiertas, las maletas no necesitarán cuidados de la tripulación de la EEI hasta dentro de un año, cuando sean cerradas y traídas de regreso a la Tierra, donde los científicos examinarán los materiales para ver cómo lo pasaron.
Izquierda: Satélites de Comunicaciones como este, deben ser construidos con materiales que puedan resistir por muchos años las devastadoras condiciones existentes en la órbita terrestre. Muchos satélites que se encuentran en órbita se han deteriorado más rápido de lo esperado - en especial los paneles solares generadores de energía. Esto ha significado una vida útil menor de lo calculado para estos costosos satélites, motivando a la industria aeroespacial a desarrollar materiales más durables, con el fin de utilizarlos en la próxima generación de satélites.
"Los materiales son realmente los que permiten toda la tecnología futura," dice Bill Kinard, científico senior de investigación en el Centro Langley de Investigación, Langley Research Center - (LaRC) - de NASA. Los investigadores de LaRC manejan el experimento, que es un proyecto conjunto que involucra a la NASA, la Fuerza Aérea de Estados Unidos y empresas de la industria aeroespacial.
" [Con] MISSE, estamos probando los materiales y componentes que la gente tiene como candidatos para ser utilizados en el futuro, " dice Kinard. "La primera pregunta es, '¿Son estables? ¿Podrán sobrevivir en el espacio, por un largo periodo de tiempo?'"
Muchas personas piensan que el espacio está completamente vacío. Si esto fuese cierto, ¡escoger materiales para las naves espaciales sería fácil! Sin embargo, el espacio está muy lejos de estar vacío y muchos tipos de materiales no sobreviven por mucho tiempo en el severo ambiente espacial.
"En el espacio hay protones y electrones de alta energía, radiación ultravioleta, oxígeno atómico, diferencias de temperaturas extremas, alto vacío, radiación cósmica galáctica, micro meteoros, desechos creados por el hombre, además de muchas otras cosas," dice Sheila Thibeault, investigadora principal de LaRC para MISSE.
En la Orbita Terrestre Baja, Low-Earth Orbit (LEO) en inglés, donde se encuentra la EEI y la mayoría de los satélites, el "enemigo público número uno" es el oxígeno atómico.
Derecha: Las dos "maletas" - llamadas oficialmente Contenedores del Experimento Pasivo o Passive Experiment Containers, PECs en inglés -- serán fijadas al exterior de la esclusa de aire recientemente instalada, y a tanques de gas a alta presión, durante una caminata espacial el 16 de agosto. Haga clic en la imagen para verla de mayor tamaño.
Aquí en la Tierra, el oxígeno que respiramos es molecular. Consiste en dos átomos de oxígeno unidos químicamente (O2). El oxígeno molecular es bastante estable y seguro, pero en la alta atmósfera, la radiación separa parte del oxígeno molecular en oxígeno atómico (O). Muchos de estos átomos de oxígeno se recombinan para formar ozono (O3). Sin embargo, algunos de los átomos de oxígeno derivan hasta la zona de la órbita terrestre baja (LEO), donde son una seria amenaza para las naves espaciales.
El oxígeno atómico es químicamente altamente reactivo. Cuando encuentra otros materiales, puede robar átomos de carbón, hidrógeno, nitrógeno y otros elementos de la superficie. Con el tiempo esto corroe el material.
Un dramático ejemplo de esta corrosión se pudo comprobar en la Instalación de Exposición de Larga Duración, Long Duration Exposure Facility o LDEF. Una instalación del tamaño de un bus, utilizado para un experimento de exposición de materiales, semejante al MISSE, lanzado al espacio en 1984. El LDEF estuvo en órbita por más de 5 1/2 años antes de que fuera recobrado.
"Algunas de las muestras del material del LDEF simplemente no estaban allí -- se habían corroído hasta el punto de desaparecer. Otros materiales fueron reducidos a jirones. Todo ello debido principalmente al oxígeno atómico. Es un mal elemento," dice Thibeault.
En el Laboratorio, los investigadores pueden simular la exposición al oxígeno atómico, pero para determinar cómo son afectados los materiales cuando están expuestos simultáneamente a todos los elementos del ambiente espacial, solo sirve el espacio mismo.
Arriba: Algunos de los materiales que vuelan en el MISSE, podrían algún día ser utilizados para construir vastas velas solares ultra-livianas, que podrían usar la presión de la luz solar para impulsar a los humanos a través del espacio interestelar. Con áreas que exceden a la de una pequeña granja aquí en la Tierra, estas velas deben ser capaces de resistir los inevitables impactos de micro meteoros -- partículas del tamaño de un grano de polvo o arena, que viajan por el espacio a altas velocidades. El MISSE ayudará a determinar si los materiales con los que se planea fabricarlas son lo suficientemente durables.
La LaRC invitó a otros centros de NASA y a la más amplia comunidad aeroespacial, a enviar materiales para que vuelen en el MISSE.
"Esta vez, utilizamos la estación espacial principalmente para llevar a cabo experimentos que benefician a otras personas en otros programas, en lugar de simplemente favorecer la estación," dice Kinard. Aproximadamente 1500 muestras fueron aprobadas para la misión, de las cuales mas o menos la mitad serán instaladas el 16 de agosto del año 2001. El resto viajará al espacio en otras dos maletas programadas para volar en unos 18 meses.
Derecha: Se tuvo mucho cuidado al decidir que materiales incluir en el MISSE y en preparar las muestras individuales para el vuelo, con el fin de asegurarse de que los resultados de la misión tengan el máximo valor científico posible. En esta fotografía, Rachel Kamenetzky (sujetando la bandeja) y Miria Finckenor - ambas del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de NASA - examinan una de las bandejas que serán incluidas dentro de las "maletas". [más información, en inglés]
Las muestras provienen de una gran variedad de materiales. Nuevos materiales para celdas solares que prometen aumentar la vida útil de los satélites, incluyendo los satélites comerciales de telecomunicaciones. Membranas livianas y resistentes a la radiación, que podrían algún día proteger a los astronautas en su largo viaje hacia Marte. Materiales ópticos que pueden resistir los efectos del oxígeno atómico mejorando la confiabilidad de los satélites para la observación de la Tierra. Polímeros delgados que resisten los impactos de los micro meteoros y que podrían facilitar la construcción de grandes antenas plegables, así como lentes y espejos inflables para captar energía solar. Y los polímeros ultra-livianos que vuelan hoy en el MISSE, podrían ser utilizados algún día para fabricar las velas solares que, por fin, lleven a los humanos navegando a otra estrella.
Todo esto en dos contenedores, con aspecto de maletas, fijados en la parte exterior de la EEI -- y, por supuesto, al esmerado trabajo de miles de investigadores con visión de lo que podría ser la tecnología dentro de 50 años.

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