“…en alguna pequeña charca caliente, tendrían la oportunidad de hacer el trabajo y organizarse en sistemas vivos…” Eso comentaba Darwin sobre lo que podría ocurrir en la Naturaleza.

               En un lugar como estos pudo surgir aquella primera célula replicante

Hasta que supimos que existían otros sistemas planetarios en nuestra Galaxia, ni siquiera se podía considerar esta posibilidad como una prueba de que la vida planetaria fuera algo común en la Vía Láctea. Pero ahora se sabe que más de cien estrellas de nuestra zona de la galaxia tienen planetas que describen órbitas alrededor de ellas. Casi todos los planetas descubiertos hasta ahora son gigantes de gas, como Júpiter y Saturno (como era de esperar, los planetas grandes se descubrieron primero, por ser más fáciles de detectar que los planetas pequeños), sin embargo es difícil no conjeturar que, allí, junto a estos planetas, posiblemente estarán también sus hermanos planetarios más pequeños que, como la Tierra, pudieran tener condiciones para generar la vida en cualquiera de sus millones de formas.

No pocas veces nos hemos referimos a los elementos más abundantes del Universo: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON).

Lee Smolin, de la Universidad de Waterloo,  Ontario, ha investigado la relación existente entre, por una parte, las estrellas que convierten unos elementos más sencillos en algo como el CHON y arroja esos materiales al espacio, y, por otra parte, las nubes de gas y polvo que hay en éste, que se contrae para formar nuevas estrellas.

Nuestro hogar dentro del espacio, la Vía Láctea, es una entre los cientos de miles de millones de estructuras similares dispersas por todo el Universo visible, y parece ser una más, con todas las características típicas – de tipo medio en cuanto a tamaño, composición química, etc.- La Vía Láctea tiene forma de disco plano, con alrededor de cien mil años luz de diámetro, y está formada por doscientos mil millones de estrellas que describen órbitas en torno al centro del disco.

La luz y el calor del Sol que facilita la presencia de vida, la fotosíntesis de las plantas y otros beneficios

El Sol, en realidad, sólo es importante para nosotros al ser el cuerpo central de nuestro Sistema Solar, y con mucho, la estrella más cercana al planeta Tierra y la única que se puede estudiar con todo lujo de detalles. Se clasifica como una estrella G2V: una estrella amarilla con una temperatura efectiva de 5.770 K (tipo espectral G2) y una enana de la secuencia principal (clase de luminosidad V). Los detalles de su composición son sobradamente sabidos por todos y cabe destacar su abundancia de hidrógeno – 71% en masa- y de helio el 27% y elementos más pesados hasta completarlo. Por lo tanto, nuestro Sol no destaca por nada entre esa multitud de de cientos de miles de millones de estrellas.

Recorre su órbita a una distancia del centro que viene a ser más o menos dos tercios del diámetro. En el centro de la Galaxia las estrellas forman una protuberancia, de tal modo que desde el exterior daría la sensación de estar viendo un enorme huevo frito, en el que la protuberancia sería la yema. Sin embargo, el modo en que este disco gira revela que todo el material brillante (materia bariónica) que compone la parte visible de la Vía Láctea queda sujeto por el tirón gravitatorio de una materia invisible que no brilla ni emite radiación y que viene a ser más o menos diez veces mayor que la materia visible de la Galaxia y que muchos suponen que está diseminada en un halo situado alrededor de ella, extendiéndose mucho más allá del borde del disco de estrellas brillantes.

Descubrir qué es realmente esta “materia oscura” (yo prefiero llamarla no luminosa o materia escondida, si es que realmente existe,) constituye un tema de crucial interés para los astrónomos, pero no entraremos ahora en eso, ya que, para lo que estamos tratando, no tiene importancia. Muchas galaxias en forma de disco se caracterizan por una especie de serpentinas que se alejan en espiral desde su centro, lo que hace que se les aplique el nombre de galaxias espirales. Es fácil estudiar las pautas que siguen los llamados “brazos espirales”, porque las galaxias se encuentran relativamente cerca unas de otras, si comparamos estas distancias con sus tamaños.

·Dentro de cuatro mil millones de años, la Vía Láctea, nuestra galaxia, chocará contra Andrómeda, nuestra gran vecina en espiral. Las galaxias, tal y como las conocemos hoy, no sobrevivirán. ·

Andrómeda, la galaxia espiral más cercana comparable a la Vía Láctea, se encuentra con respecto a nosotros a una distancia de poco más de dos millones de años luz; parece una gran distancia, pero la galaxia de Andrómeda es tan grande (un poco mayor que la Vía Láctea) que, incluso a esa distancia, vista desde la Tierra cubre un trozo de cielo del tamaño de la Luna, y puede observarse a simple vista en una noche despejada y sin luz lunar, si nos situamos lejos de las ciudades y de otras fuentes de emisión de luz.

Los brazos espirales, que son una característica tan llamativa en galaxias como la nuestra, son visibles porque están bordeados por estrellas calientes de gran masa que relucen con mucho brillo. Esto significa que también son estrellas jóvenes, ya que no hay estrellas viejas que tengan gran cantidad de masa.

No hay misterio alguno en cuanto al modo en que mantienen esa forma espiral. Se debe exclusivamente a un fenómeno de retroalimentación. c Las nubes gigantescas a partir de las cuales se forman las estrellas pueden contener hasta un millón de veces la masa del Sol cuando empieza a contraerse gravitatoriamente para formar estrellas. Cada nube que se contrae produce, no una sola estrella de gran tamaño, sino todo un conglomerado de estrellas, así como muchas estrellas menores.

Cuando las estrellas brillantes emiten luz, la energía de esta luz estelar (especialmente en la parte ultravioleta del espectro) forma una burbuja dentro de la nube, y tiende a frenar la formación de más estrellas. Sin embargo, una vez que las estrellas de gran masa han recorrido sus ciclos vitales y han explotado, sembrando además el material interestelar con elementos de distintos tipos, la onda expansiva ejerce presión sobre las nubes interestelares cercanas y hace que éstas comiencen a contraerse.

Las ondas procedentes de distintas supernovas, al entrecruzarse unas con otras, actúan mutuamente para barrer el material interestelar y formar nuevas nubes de gas y polvo que se contraen produciendo más estrellas y supernovas, en un ejemplo clásico de interacción que se mantiene por sí sola en la que intervienen una absorción de energía (procedentes de las supernovas) y una retroalimentación.

Si la nube es demasiado densa, su parte interna se contraerá gravitatoriamente de manera rápida, formando unas pocas estrellas grandes que recorren sus ciclos vitales rápidamente y revientan la nube en pedazos antes de que puedan formarse muchas estrellas. Esto significa que la generación siguiente de estrellas nace de una nube más delgada, porque ha habido pocas supernovas que barrieran material formando pedazos densos. Si la nube es tan delgada que su densidad queda por debajo de la densidad óptima, nacerán muchas estrellas, y habrá gran cantidad de explosiones supernovas, lo cual producirá gran número de ondas de choque que barrerán el material interestelar, acumulándolo en nubes más densas.

De esta manera, por ambas partes, las retroalimentaciones operan para mantener un equilibrio aproximadamente constante entre la densidad de las nubes y el número de supernovas (y estrellas de tipo Sol) que se producen en cada generación. La propia pauta espiral resulta del hecho de que la galaxia realiza movimiento de rotación y está sometida al tirón gravitatorio que crea la fuerza de marea proveniente de esa materia no luminosa.

Claro que, la materia interestelar es variada. Existen nubes de gas y polvo fríos, que son ricas en interesantes moléculas y se llaman nubes moleculares gigantes; a partir de estas nubes se forman nuevas estrellas (y planetas). Hay nubes de lo que consideraríamos gas “normal”, formadas por átomos y moléculas de sustancias tales como el hidrógeno, y quizá tan caliente como una habitación cerrada durante toda la noche y con la temperatura de dos cuerpos dormidos y emitiendo calor. Además, hay regiones que se han calentado hasta temperaturas extremas mediante la energía procedente de explosiones estelares, de tal modo que los electrones han sido arrancados de sus átomos para formar un plasma cargado de electricidad.

También existe una amplia variedad de densidades dentro del medio interestelar. En la modalidad más ligera, la materia que está entre las estrellas es tan escasa que sólo hay un átomo por cada mil centímetros cúbicos de espacio: en la modalidad más densa, las nubes que están a punto de producir nuevas estrellas y nuevos planetas contienen un millón de átomos por centímetro cúbico. Sin embargo, esto es algo muy diluido si se compara con el aire que respiramos, donde cada centímetro cúbico contiene más de diez trillones de moléculas, pero incluso una diferencia de mil millones de veces  en densidad sigue siendo un contraste espectacular.

La cuestión es que, unos pocos investigadores destacaron allá por 1.990 en que todos estos aspectos –composición, temperatura y densidad- en el medio interestelar dista mucho de ser uniforme. Por decirlo de otra manera más firme, no está en equilibrio, y parece que lo que lo mantiene lejos del equilibrio son unos pocos de procesos asociados con la generación de las pautas espirales.

             El nacimiento de nuevas estrellas y nuevas formas de vida… ¡Reduce la Entropía!

Esto significa que la Vía Láctea (como otras galaxias espirales) es una zona de reducción de la entropía. Es un sistema auto-organizador al que mantienen lejos del equilibrio, por una parte, un flujo de energía que atraviesa el sistema y, por otra, como ya se va viendo, la retroalimentación. En este sentido, nuestra Galaxia supera el test de Lovelock para la vida, y además prestigiosos astrofísicos han argumentado que las galaxias deben ser consideradas como sistemas vivos.

Creo que llevan toda la razón.

Emilio Silvera V.

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Si el Tiempo no existe ¿Cómo todo se deteriora con su inexorable fluir?

  El Tiempo ha traído de cabeza a las mentes más agudas del Pasado, del Presente y (seguramente) del Futuro. es algo inmaterial que incide de manera cierta en lo material, su transcurrir lo cambia todo. Utilizando un “arma” que nunca falla, ¡la Entropía!

¡Dichoso Tiempo!

Ya nos dijo Einstein que no era igual para todos:

¿Es lo mismo una Hora pasada al lado de nuestra amada, que una hora postrado de dolor en la cama del hospital? Al primero esa hora le parecerá un segundo, ,mientras que, al enfermo, sería un Tiempo eterno.

Pasado: El Tiempo que nunca volverá, que sólo lo podremos recordar si fue nuestro Tiempo, o, saber lo que pasó mirando la Historia si fue el Tiempo de otros.

Como ningún gran pensador de la especie humana ha sabido decirnos lo que el Tiempo es, ni tampoco ningún físico nos ha dicho a qué velocidad transcurre,  para nuestro entendimiento dentro de el, lo hemos cuantizado en segundos que es seguido (para nuestro entendimiento en la vida social), en minutos, horas, días, meses, años, décadas, siglos, milenios, millones de años…. Eones.

Todas unidades de un Tiempo artificial que no responde al Tiempo Natural que desconocemos.

También para nuestro entendimiento, lo hemos dividido en PASADO, PRESENTE Y FUTURO.

El PRESENTE: Es un REGALO (como su mismo nombre indica). Es el Tiempo que se nos ha dado para poder conseguir nuestros sueños. No tendremos otro Tiempo, estamos confinados y condenados a vivir en un Tiempo Presente Eterno, en el que podremos rememorar el Pasado e imaginar el Futuro que nunca podremos conocer.

El PASADO es el Tiempo al que continuamente se evapora el Presente, es un Tiempo que ya no está, el que se ha ido para siempre, el que recordamos si es nuestro, y, si es el tiempo de otros, en la historia lo podemos conocer (si realmente se respetan los hechos)

El Tiempo que para nosotros sería el Futuro… ¡Es el Tiempo de los que detrás de nosotros vendrán! Sin embargo, para ellos… ¡También será Presente. 

Ese Tiempo que llamamos Futuro que está en el mañana, cuando llega se convierte en Presente que, de inmediato es Pasado. Y, siendo así (que lo es), nos podemos preguntar: ¿Existe realmente el Tiempo? Bueno, si de algo podemos estar seguros es de que, el Futuro nunca podrá ser alcanzado, es algo similar a lo que nos pasa con el Horizonte, viajamos hacia él pero siempre nos queda lejos.

Nunca nadie podrá vivir en el Futuro, es un Tiempo por venir, que no existe, que es el Tiempo que será de otros y para ellos será Presente.

PASADO, PRESENTE Y FUTURO ¿SERÁ UNA ILUSIÓN LLAMADA TIEMPO?

Una de las cosas que siempre me ha dejado en la más profunda de las confusiones ha sido esa que nos cuenta la Relatividad Especial: Que el Tiempo se ralentiza para el viajero que se mueve a la velocidad de la luz, y, lo exponen con el “cuento” de la Paradoja de los gemelos.

Por una parte me parece que podría ser cierta tal afirmación y, sin embargo (como soy un ignorante), me hace pensar que el Tiempo que es algo que ha creado la Naturaleza, no puede moverse a merced de lo que hagan unos terceros (por muy rápido que se puedan mover), y, eso me lleva a pensar que no es el Tiempo el que se ralentiza, sino que es el viajero el que al correr más rápido que el mismo Tiempo, tiene la sensación de que este transcurre más lento.

Lo cierto es que, todo lleva su Tiempo, y, si no lo aprovechamos, su transcurrir inexorable hará que la oportunidad perdida no vuelva. El Tiempo solo transcurre hacia adelante, nunca podremos regresar al Pasado y poder rectificar aquello que hicimos mal.

Si nos ponemos a definir el Tiempo tal y como lo entendemos por lo general, podemos hacer una definición que se ajuste a lo que creemos que es el Tiempo, por ejemplo:

1.

Dimensión física que representa la sucesión de estados por los que pasa la materia. “no hay espacio ni tiempo fuera del límite de tu universo; el tiempo transcurre inexorablemente”.

2.

Período determinado durante el que se realiza una acción o se desarrolla un acontecimiento. ¿Cuánto tiempo falta para que empiece la película?”.

Lo cierto es que, aunque hemos adecuado a nuestras vidas y nuestras Sociedades (por conveniencia) lo que creemos que el Tiempo es, lo cierto es que, no tenemos nada claro, incluso que el Tiempo exista.

Siempre pensaremos que no tenemos el Tiempo suficiente para hacer todo aquello que nos gustaría hacer. La vida es efímera, muy corta. Cuando tenemos 18/20 años estamos en babia, nos creemos que siempre será de la misma manera, el mundo es nuestro, podemos con todo y nada se nos resiste. Sin embargo, como el Tiempo inexorable no deja de transcurrir, los años se nos echan encima y, cuando queremos darnos cuenta, pasamos los cuarenta y, aquello se desboca de tal manera que, entramos en los 50 casi sin darnos cuenta.

¡Un Tiempo congelado! En las cercanías de un Agujero Negro. Nos cuentan cada cosa.

Si, ya se lo de los relojes pero… ¿Qué piensas tú?

Emilio Silvera Vázquez

¡AH! Un Tiempo parado… Tampoco creo que pueda existir.  Seguir hablando del Tiempo y de todo lo que se nos pueda ocurrir sobre él (algo inmaterial que resulta ser muy real, si miramos los efectos que causa en toso a medida que transcurre pero que no podemos ver ni  tocar,), nos puede llevar mucho “tiempo”, y, de seguro que nunca podríamos explicar lo que realmente el tiempo es, ya lo intentaron los mejores pensadores, filósofos, Físicos y hasta teólogos, y, ninguno lo consiguió.

Seguiremos especulando sobre lo que es El Tiempo.

En este punto me viene a la memoria lo que dijo aquel gran divulgador:

“… y con el paso de los Eones, hasta la muerte tendrá que morir.”

Si eso es así (como parece que lo será), ¿Qué sentido tiene nuestra presencia aquí? ¿Para qué tanto dolor y tanto sufrimiento? El Universo sigue su ritmo y todos nosotros nos habremos ido. ¿Dónde quedó tanto trabajo y tanto esfuerzo?

Ciertamente, todo esto merece un capítulo aparte, pues mirado todo desde esa perspectiva… ¿Mereció la pena? Una cosa es cierta, cuando la Humanidad se haya ido para siempre, cuando nuestra especie deje de existir, ninguna estrella del cielo dejará de brillar. 

Emilio Silvera V.

 

[?]

Siempre me han transmitido una gran fuente de curiosidad los llamados Fotones. Le he dado muchas vueltas a su condición (al menos las que creemos conocer), y me he preguntado (sin saber que responder), ¿Si el fotón no tiene masa en reposo, siendo energía pura, si nos remitimos a la fórmula E =mc2, ¡también es materia! Ya que según  la Relatividad Especial, masa yu energía son dos aspectos de la misma cosa. 

¿La masa y la energía dos escenarios de la misma cosa? La Bomba atómica lo confirmó

También me llena de dudas el hecho de que, si el fotón no tiene masa y es el cuento que conforma la luz, ¿Cómo se ve atraído por la Gravedad que genera el Agujero Negro?

El Fotón es una partícula que desde siempre ha sido mi favorita, gracias a ella podemos ver el mundo que nos rodea, y, además, ¿Qué sería de un Universo sin Luz? Además es el Bosón mensajero de las radiaciones electromagnéticas.

Es una partícula única, no tiene antipartícula.

                         Minúsculos paquetes llamados cuantos de luz (los fotones)

Einstein, cuando leyó el trabajo de Planck que afirmaba que la energía no era continua, sino que se producía en pequeños “paquetes”, propuso que la la luz estaba hecha de “cuantos” de energía reales y corpusculares, y más tarde, en 1905, usó esta idea para explicar el efecto fotoeléctrico, describiendo la luz como partículas que chocan con electrones. El término “fotón” se acuñó más tarde (en 1926), consolidando la idea de Einstein de que la luz tiene una naturaleza dual onda-partícula, a pesar de que Planck inicialmente veía los cuantos como un truco matemático para la emisión de energía, no como partículas viajeras. 

El fotón está muy arraigado en la Mente de todos los físicos, es la partícula maravillosa que hizo posible los láseres y otras maravillas que la Humanidad ha utilizado para mejorar su forma de vida.

Los fotones son misteriosos porque desafían nuestra intuición de lo que debería ser: no tienen masa, viajan a la velocidad de la luz (donde el tiempo no existe para ellos), exhiben una dualidad onda partícula (son onda y partícula a la vez), y su naturaleza cuántica hace que su estado solo se defina al ser medidos, mostrando comportamientos impredecibles y entrelazamiento. Su aparente contradicción entre ser partículas de energía y ondas de probabilidad los convierte en un enigma central de la física cuántica, a pesar de ser fundamentales para todo lo que vemos. 

Hay preguntas planteadas a los físicos, que les ponen en una situación delicada:

El anillo de fotones que conforma la luz, es atraído por la singularidad del Agujero negro ¿O es otra cosa?

¿Por qué la luz hecha de fotones sin masa, es atraída por la fuerza de Gravedad de un Agujero Negro?

La respuesta evasiva pudiera ser:

La luz es atraída por los agujeros negros no porque la gravedad actúe sobre su masa (que es cero), sino porque la masa extrema del Agujero Negro deforma el tejido del Espacio-Tiempo a su alrededor, y la luz, como todo lo demás, debe seguir esas curvas del espacio-tiempo, como si fuera una autopista deformada cayendo inevitablemente en la curva extrema del Horizonte de Sucesos.

  Los fotones viajan en línea recta, pero si el “camino” (el espacio-tiempo) está curvado, su trayectoria se dobla y es atrapada, necesitando una velocidad imposible para escapar.

¿Os convence la explicación? ¡N0? Pues a mí tampoco.

Claro que, los físicos teóricos te dirán:

• Gravedad como geometría: Según la teoría de Einstein, la gravedad no es una fuerza que jala, sino una curvatura del espacio-tiempo causada por la masa y la energía.
• La luz sigue la curvatura: Los fotones siempre viajan en el camino más recto posible (una geodésica), pero si el espacio-tiempo está curvado por un objeto masivo como un agujero negro, esa “línea recta” se curva.
• Efecto del agujero negro: Un agujero negro crea una deformación tan extrema que el espacio-tiempo fluye hacia él. La luz, al entrar en esta región, no tiene más remedio que seguir ese flujo, atrapada como un nadador en una corriente muy fuerte.
• Más allá del horizonte de sucesos: Una vez que la luz cruza el horizonte de sucesos, el espacio-tiempo fluye hacia la singularidad más rápido que la velocidad de la luz, haciendo imposible cualquier escape, incluso para la propia luz, ya que requeriría viajar hacia atrás en el tiempo. 

La cuestión es sembrar la duda en nuestras Mentes, que habiendo forjado una idea sobre la verdadera condición de los fotones y de la luz, se verá de nuevo sumergida en un campo de dudas del que no sabemos escapar.

¿Los Fotones? ¡Una maravilla de la Naturaleza! No podemos olvidar que, cuando nació el Universo era opaco, y, hasta que no fueron liberados los fotones… ¡No se hizo transparente!

Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que los fotones han sido un gran aliado para nuestra especie desde que, en la noche de los tiempos, se producía la salida del Sol para alejar el miedo que sentían nuestros ancestros en la peligrosa oscuridad.

Los fotones han sido siempre nuestros aliados y benefactores. Sin embargo, a pesar de los muchos estudios realizados sobre ellos, aún esconden secretos que no hemos sabido desvelar.

Emilio Silvera V.

[?]

             Esto decían sin pensar siquiera en la imposibilidad tecnológica existente para tal empresa

Llevar al hombre a Marte es el gran reto de empresas privadas del segmento aeroespacial, pero la NASA también persigue ese objetivo, que ahora está combinando con otro igualmente llamativo.

La agencia espacial estadounidense ha recuperado un proyecto de los años 1960 para situar pequeños reactores de fisión nuclear en ese planeta para generar energía, otro de los elementos clave de esos teóricos asentamientos espaciales.

          La NASA planea construir centrales nucleares en Marte

La agencia comenzará en septiembre a probar en Las Vegas un mini-reactor de prueba, de 1,9 metros de altura, diseñado para producir hasta 1 kilovatio de potencia eléctrica.

La NASA se propone probar en enero próximos un reactor de fisión nuclear en el que lleva tres años trabajando, como fuente de energía para futuras bases en Marte.

Un Reactor Nuclear

El proyecto Kilopower, impulsado por el Space Technology Mission Directorate, se basa en pequeños reactores de fisión nuclear, que funcionan dividiendo átomos de uranio para generar calor, que luego se convierte en energía eléctrica.

Las pruebas van a tener lugar en el Nevada National Security Site cerca de Las Vegas. Su objetivo final es proveer suficiente energía en la superficie del Planeta Rojo para la producción de combustible, hábitats y otros equipos, cuando los seres humanos se instalen allí.

El reactor de prueba, que mide unos 1,9 metros de altura, está diseñado para producir hasta 1 kilovatio de potencia eléctrica.

Los ingenieros de la NASA calculan que las expediciones humanas a Marte requerirán un sistema capaz de generar cerca de 40 kilovatios de potencia, lo cual es lo que se necesita para “unas ocho casas en la Tierra”, según la agencia. El RTG de Curiosity fue diseñado para suministrar alrededor de 125 vatios de energía, menos de lo que se necesita para alimentar un horno de microondas, aunque los niveles de potencia disminuyen a medida que el plutonio radiactivo se desintegra.

La energía solar es otra opción, pero que restringiría la generación de energía a las regiones que están expuestas a suficiente luz solar para cargar las baterías. Por ejemplo, el cráter Shackleton de la luna, un candidato principal para las misiones lunares debido a sus recursos hídricos, es completamente oscuro. Las manchas más soleadas en Marte reciben sólo alrededor de un tercio de la cantidad de luz solar que la Tierra.

Usando propulsión nuclear para viajar a Marte desde la estación Gateway.

Aunque la Luna es el destino oficial para la NASA a corto y medio plazo, Marte sigue siendo su objetivo final. Los últimos planes concebidos para alcanzar el planeta rojo hacen uso de la estación lunar Gateway y el sistema SLS/Orión, pero, debido a las limitaciones de carga del cohete SLS, se requieren múltiples lanzamientos de este lanzador para llegar a Marte. Una solución es apostar por sistemas de propulsión más eficientes que la propulsión química tradicional.

¿Cuánto tiempo llevamos oyendo estas historias? Se reconoce en todo esto la necesidad de la NASA de ibtener nuevas subvenciones del Gobierno para poder seguir “intentando” que no “consiguiendo”, el objetico anunciado de ese viaje soñado al planeta rojo.

La misma NASA publicó : ¿Por qué es difícil Viajar a Marte? I (Apuntes de la NASA)

Fotograma de la película ‘The martian’. AIDAN MONAGHAN

El estreno de la película ‘Marte’ (The Martian) ha despertado cierta curiosidad acerca de posibles futuros viajes humanos al planeta rojo. Después de haber ido a la Luna en varias ocasiones hace ya casi cinco décadas, y estando acostumbrados a ver astronautas viajar al espacio casi de forma rutinaria, es tentador pensar que enviar seres humanos a Marte pueda ser algo perfectamente plausible a día de hoy, o tal vez un tanto más complicado que lo hecho hasta ahora. Sin embargo, la realidad es que enviar seres humanos a Marte constituye un desafío de una dificultad y complejidad absolutamente descomunales que se aleja mucho de todo lo que se ha hecho hasta ahora en la historia de la exploración humana del espacio.

                        El sueño largamente acariciado

En esta y en la siguiente entrada hablaré de las razones por las que esta empresa constituye un desafío inmenso y sobre cómo se plantea en la actualidad una misión tripulada a Marte. Con objeto de ofrecer una perspectiva inicial para entender la dimensión del problema de una forma intuitiva, en esta entrada trataré de la razón principal que hace extremadamente difícil una misión a Marte, la razón de la que prácticamente se derivan casi todas las demás: la distancia.

                              Matt Damon in “The Martian.” Credit Aidan Monaghan/Twentieth Century Fox

Vemos astronautas viajar con frecuencia al espacio, a la Estación Espacial Internacional (ISS), antes a la estación Mir, a bordo de naves Soyuz, o antes a bordo del Transbordador Espacial, etc., y se suele tener la impresión de que el lugar al que se viaja en estas misiones es muy lejano; sin embargo, las altitudes típicas a las que estas estaciones y vehículos espaciales orbitan alrededor de la Tierra son de unos pocos cientos de kilómetros. La ISS, por ejemplo, orbita alrededor de la Tierra a una altitud que es equivalente a la distancia que hay en línea recta entre Madrid y Almería: unos 400 km. Esta región espacial a la que viajan los humanos de forma rutinaria está dentro de la conocida como ‘región de las órbitas bajas de la Tierra’, y técnicamente la llamamos LEO (del inglés Low Earth Orbit).

Los viajes tripulados lunares implicaron viajar más allá de las órbitas LEO ya que la Luna orbita nuestro planeta a una distancia media de unos 380.000 km, lo que viene a ser unas 1.000 veces más lejos que las altitudes de estas órbitas bajas. Una tripulación y su nave se ponen en órbita alrededor de la Tierra poco después de su lanzamiento, mientras que la distancia a la Luna se cubría en las misiones Apolo en prácticamente 3 días.

En el caso de Marte la situación es muy diferente. Ir a Marte implica pasar de una misión geocéntrica a una centrada en el Sol, o heliocéntrica, lo que supone un salto enorme en las distancias involucradas. Aunque las distancias máxima y mínima entre la Tierra y Marte varían dentro de un cierto rango, la mínima distancia posible es de unos 55 millones de km y la máxima posible es de unos 400 millones de km.

Estas son distancias enormes en comparación a todo lo que se ha volado en misiones tripuladas al espacio hasta ahora. La distancia máxima a Marte viene a ser 1.000 veces mayor que la que hay entre la Tierra y la Luna, lo que viene a ser 1.000.000 de veces mayor que la distancia que separa la superficie terrestre de las órbitas LEO a las que se viaja normalmente.

Distancias aproximadas mínima y máxima posibles entre la Tierra y Marte. Como referencia, la distancia media de la Tierra a la Luna es de 380.000 km.

Sin necesidad de conocer nada más, los datos acerca de la distancia a Marte ya constituyen una buena pista para empezarnos a asomar a la magnitud del problema. Para apreciarlo mejor, y sin entrar en detalles relativos a métodos de propulsión o dinámica orbital, vamos a comparar en números redondos dos misiones tripuladas, una orbital alrededor de la Tierra para un solo tripulante y otra lunar de tres tripulantes, para hacernos una idea de la progresión en la masa necesaria de los cohetes involucrados para llevar a cabo estas misiones y entender el contexto de lo que supondrá una misión a Marte.

Empezamos con la primera misión orbital del Programa Mercury de principios de los ’60: la Mercury 6 de John Glenn. Aquí se precisó de un cohete Atlas de 120 toneladas y 29 metros de altura para poner en una órbita de 200 km de altitud media alrededor de la Tierra una masa útil de 1,2 toneladas formada por una cápsula Mercury con su único tripulante, el cual permaneció en el espacio 5 horas.

Veamos ahora lo que cambia la situación al tener a la Luna como destino unas 1.000 veces más lejos. En el caso del Apolo 17 -la última misión de exploración lunar-, su módulo de mando y servicio más su módulo lunar, sumando todo cerca de 50 toneladas, hubieron de ser lanzados a la Luna por el poderoso cohete Saturno V de unas 3.000 toneladas y de 110 metros de altura para una misión de una duración total de unos 12 días y medio en la que 2 de sus tripulantes permanecieron sobre la superficie lunar algo más de 3 días.

Cohete lunar Saturno V junto al cohete Atlas del Programa Mercury para un tripulante (Transbordador Espacial incluido como referencia). Fuente: http://historicspacecraft.com/.

Vemos así el salto cuantitativo necesario cuando queremos ir a otro mundo que está 1.000 veces más allá de las órbitas bajas de la Tierra tanto en la masa útil a lanzar (de 1,2 a 50 toneladas) como en el tamaño del cohete lanzador requerido (de 120 a 3.000 toneladas). Comparemos todo esto con una misión a Marte. Aquí la tripulación constará de 6 astronautas y su duración, tomando como ejemplo la oportunidad en 2037, sería de 174 días para la ida y 201 días para la vuelta, con una estancia de 539 días en Marte. Una estancia tan larga en Marte sería necesaria a la espera de que la posición relativa entre este planeta y la Tierra fuera óptima para el regreso con un mínimo gasto de combustible, lo que ahorra el envío de centenares de toneladas de combustible. Todo esto supone un total de 914 días, o 2 años y medio.

Como vemos, el salto entre la Luna y Marte es descomunal, ya que doblar la tripulación y extender la duración a cerca de 73 veces la de la misión lunar más larga, supone la necesidad de proveer y transportar cerca de 150 veces más suministros. Por otra parte, una mayor duración de viaje interplanetario supone la necesidad de proveer a la tripulación de mayor protección contra las radiaciones, lo que se consigue en parte añadiendo aún más masa, aunque este problema no está aún resuelto.

Otro problema de la larga duración es que las cosas se rompen a lo largo de tanto tiempo. O bien se tendrá que mejorar sustancialmente la durabilidad de los equipos o estos habrán de poder ser repuestos por recambios que también habrá que transportar, lo que implica una mayor masa. Las naves de carga que visitan la ISS pueden abastecerla de repuestos cuando algo se estropea a bordo pero esta opción no será posible en una misión a Marte.

La nave de carga Cygnus llegó a la ISS

Una vez dicho todo esto, al igual que cuesta más acelerar y frenar un camión que un turismo por tener el primero más masa, tengamos en cuenta que enviar más masa a Marte implica transportar también más combustible para acelerar toda esa carga hacia Marte, para frenarla a la llegada a ese planeta, y para volver a la Tierra desde allí; y pensemos que todo ese combustible (centenares de toneladas) también hay que lanzarlo al espacio inicialmente.

En total, para una misión a Marte se requerirá lanzar al espacio entre 850 y 1.250 toneladas. Esta es una cantidad enorme si tenemos en cuenta que la Ia ISS tiene una masa de unas 420 toneladas y que una nave con la que estamos familiarizados como el Transbordador Espacial solo podía enviar al espacio entre 15 y 25 toneladas aproximadamente, dependiendo de la altitud de la órbita final. El Ariane 5 es capaz de poner unas 20 toneladas en órbita baja alrededor de la Tierra, al igual que el cohete ruso Protón, por ejemplo.

Las naves a Marte tendrán que ser muy distintas a las que ahora utilizamos

Así pues, a partir de todo esto, y sin saber mucho más, ya podemos anticipar de forma intuitiva que no se podrá utilizar un único cohete para ir a Marte, sino que se precisarán varios lanzamientos de cohetes -tanto o más poderosos que el Saturno V de los años ’60- para ensamblar en el espacio distintos elementos de propulsión, módulos de combustible, hábitats y naves, que habrán de enviarse a Marte por separado y por anticipado, además de la nave con la tripulación, que sería enviada en último lugar. Entraremos en estos detalles en la siguiente entrada.

Aunque depende de diversos factores, se requerirán, de hecho, del orden de 10 lanzamientos de cohetes con la capacidad del Saturno V o similar; pero recordemos que el número total de cohetes Saturno V que se enviaron a la Luna en todo el Programa Apolo fue de 9. El Saturno V fue retirado de servicio después del Programa Apolo pero ostenta el récord, aún a día de hoy, como el cohete operativo más poderoso que haya habido nunca, capaz de poner algo más de 120 toneladas en órbita baja alrededor de la Tierra y de enviar 50 toneladas a la Luna. Tuvo que ser específicamente diseñado y construido en su día para poder alcanzar la Luna, y no existe un lanzador de tanta capacidad en la actualidad. El cohete que se encargaría de la mayor parte de los lanzamientos en una futura misión a Marte se está desarrollando en la actualidad y se llama SLS (Space Launch System), el cual tendrá prestaciones parecidas o acaso un tanto mayores que el Saturno V.

Por otra parte, un tiempo de 174 días de ida en condición de ingravidez afecta profundamente a la fisiología humana, algo especialmente preocupante al llegar a un planeta donde no hay nadie para asistirte. Las naves que se pueden ver en las películas (incluida la película ‘Marte’), con un amplio y confortable habitáculo en forma de donut girando para simular la aceleración de la gravedad, no son realistas en la actualidad.

Dos años y medio es un tiempo muy largo también por razones psicológicas. La Tierra será vista por la tripulación como un punto de luz semejante a una estrella durante la mayor parte del viaje y será apenas imperceptible en la noche marciana cuando fuera visible. La tripulación tendrá que convivir en una condición de confinamiento permanente en un espacio reducido en una situación de gran estrés, y con la imposibilidad de mantener conversaciones fluidas con los seres queridos en la Tierra debido al tiempo de viaje de la señal.

Después de todo esto, y aunque no se han mencionado todas las dificultades técnicas, tecnológicas y operativas, creo que ahora puede apreciarse un poco mejor a lo que nos enfrentamos en una misión a Marte. A partir de aquí, y una vez expuesta esta perspectiva para contextualizar el problema y entrar en materia, en la siguiente entrada explicaré cómo se plantea en la actualidad una misión humana a Marte y cómo se relaciona con lo que se ve en la película ‘Marte’ (The Martian).

sigue en la II parte

Fuente: NASA

¿Por qué es difícil viajar a Marte? II (Desde la NASA)

Marte (The Martian)‘ de Ridley Scott se ha convertido uno de los éxitos de la temporada de crítica y público. De hecho, su grado fidelidad es tal que ha recibido la felicitación de la comunidad científica y de los astronautas. No en vano la NASA se volcó con el proyecto para intentar alimentar la pasión por llegar pronto al Planeta Rojo. Sin embargo, no todo en la cinta protagonizada por Matt Damon rigor científico, también hay ‘licencias cinematográficas’ ¿Cuándo manda la ciencia y cuando la ficción en Marte?

El descenso a Marte de naves de tanta masa es a día de hoy un problema no resuelto. Hasta la fecha se han enviado a Marte vehículos exploradores y aterrizadores de muy poca masa. El principal problema reside en que la atmósfera marciana es muy tenue y no consigue frenar una nave de reentrada lo suficiente sin necesidad de emplear retropropulsión supersónica o enormes superficies de frenado si la nave es lo suficientemente masiva. La tecnología a día de hoy permite como máximo aterrizar en Marte masas de alrededor de una tonelada, un valor muy lejano de las naves de varias decenas de toneladas que habrá que poder aterrizar en una misión humana, por lo que nuevas técnicas y tecnologías deberán también ser desarrolladas para este propósito, un área de investigación en el que personalmente trabajo parcialmente en la actualidad.

Después de los 539 días de estancia en Marte, la tripulación será lanzada en la etapa de ascenso del DAV al encuentro del MTV, que habrá permanecido en órbita alrededor de Marte todo ese tiempo. Una estancia tan larga en Marte sería necesaria a la espera de que la posición relativa entre este planeta y la Tierra fuera óptima para el regreso con un mínimo gasto de combustible, lo que ahorra el envío de ingentes cantidades de combustible. Una vez transferidos al MTV, se procederá a la inyección trans-terrestre por la que los astronautas regresarán a casa unos 200 días después, para acabar haciendo una reentrada en la atmósfera de la Tierra a bordo de una cápsula Orion, la cual está siendo desarrollada en la actualidad.

Muchas personas me preguntan si sería posible reducir la estancia en Marte. Efectivamente, la estancia podría reducirse a tiempos de entre 30 y 90 días; pero, en ese caso, los tránsitos interplanetarios habrían de ser muy largos, de mas de 200 días de ida y de unos 400 días de vuelta; requiriendo, además, maniobras de asistencia gravitatoria en el camino; de otra manera, el coste sería prohibitivo. Se favorece la opción de viajes cortos y estancias largas para reducir la exposición de la tripulación a la radiación. Estando en Marte, el mismo planeta bloquea el 50% de la radiación a la que estarían expuestos los astronautas, ademas de que ciertas medidas de protección serian mas fáciles de implantar.

Como se ha dicho constantemente, las masas involucradas en una misión humana a Marte son enormes. Un elemento que contribuye significativamente a esto es el combustible, y es por esta razón que se ha propuesto la opción de utilizar propulsión nuclear-térmica en lugar de propulsión química, tal y como ha sido el caso en todas las misiones tripuladas hasta la fecha. Esta no es una decisión baladí ya que el ahorro en combustible entre una opción y otra es de unas 400 toneladas; esto es, aproximadamente la masa de una Estación Espacial Internacional (ISS). Para poner esto en perspectiva, apuntemos que se precisaron 10 años para ensamblar la ISS y algo más de una treintena de lanzamientos (aunque de menor capacidad que el Saturno V).

Según se estima en la actualidad, para llevar a cabo una única misión a Marte habrá que lanzar al espacio desde la Tierra un total de 850 toneladas en caso de que se utilice propulsión nuclear-térmica, o 1.250 toneladas en caso de utilizar propulsión química. Esto son 2 o 3 Estaciones Espaciales Internacionales. Asumiendo que un cohete lanzador de prestaciones similares al Saturno V de las misiones lunares puede emplazar 120 toneladas en una órbita baja alrededor de la Tierra, el número de lanzamientos requeridos en una sola misión humana a Marte sería aproximadamente de 7 u 11, dependiendo del tipo de combustible, y asumiendo que todos los elementos necesarios puedan ponerse en órbita con un lanzador así. El envió de la tripulación precisaría de un lanzamiento especifico a bordo de un cohete de menor capacidad, por ejemplo, y es posible que ciertas tareas de ensamblaje puedan requerir asistencia humana también.

Existen muchas variaciones en las arquitecturas propuestas para misiones tripuladas a Marte pero lo expuesto aquí refleja lo que viene a ser la arquitectura de referencia que se considera hoy en día. En cualquier caso, la envergadura de una misión humana a Marte es sobrecogedora. Espero que estas dos ultimas entradas hayan ayudado a entender un poco mejor la magnitud de una empresa tan ambiciosa y compleja. Las dificultades técnicas, operativas y tecnológicas que encierra no son para nada triviales, y resulta imposible siquiera mencionarlas todas en una entrada de un blog. Se requiere aún el desarrollo de tecnologías inexistentes en la actualidad para llevar a cabo una misión así, y muchas de las cuestiones planteadas no están aún resueltas. Aún estamos lejos de poder enviar seres humanos a Marte, pero también hace un siglo se estuvo muy lejos de alcanzar el espacio y la Luna. Estoy seguro de que el ser humano llegará a Marte algún día si así lo desea, pero creo, y esta es una opinión estrictamente personal, que ese día está más lejos de lo que muchos puedan pensar.

Fuente: NASA

Publica el Blog de Emilio Silvera V., que añade a todo lo anterior:

Estamos lejos, muy lejos de poder viajar al Espacio con naves tripuladas sin peligro para los viajeros. Como nos dicen los datos de la misma NASA,  la idea está lejos de poder plasmarse en realidad. No contamos ni con los medios técnicos, ni materiales, ni humanos para poder enfrentarnos a un proyecto de ese calibre en el Presente, y según todos los indicios, así seguiremos por mucho, mucho, muchísimo tiempo más.

Mientras ese momento del futuro llega… ¡Seguiremos soñando con viajes a otros mundos, a otras estrellas, a otras galaxias.

¿Será por soñar.

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                                             Finalmente, ¿se apoderará de todo la I.A.?

La Inteligencia Artificial, dijo John McCarthy cuando acuñó el término en las conferencias de Darmouth de 1956, es: “…la ciencia e ingeniería de hacer máquinas inteligentes, especialmente programas de cómputo inteligentes.” Ese sentido no ha cambiado desde entonces. En cambio, las técnicas y aplicaciones de la Inteligencia Artificial son cada más variadas, profundas y sorprendentes. A pasos exponenciales inundarán nuestras vidas y pronto serán tan omnipresentes que apenas las percibiremos, como hoy nos sucede con la televisión, los modernos teléfonos móviles y el Internet que forman parte de nuestras vidas y, de alguna manera nos podríamos preguntar: ¿Qué haríamos sin todo esto?

Puede que vivamos en un mundo donde cada persona se conectará mentalmente con una red de ordenadores con miles de mentes pensantes también conectadas. O puede que las máquinas realicen todas las tareas para nosotros y nos permitan vivir con total lujo durante toda nuestra vida. Pero ¿Qué ocurriría si las máquinas nos vieran como algo innecesario – o algo peor-? Si las máquinas llegan al punto donde se puedan reparar ellas mismas o incluso crear versiones mucho mejores, ¿podrían llegar a la conclusión de los humanos son simplemente una molestia? Realmente es un escenario que asusta. ¿Podría ser cierta la versión de Vinge del futuro? ¿Hay alguna manera de evitarlo?

He dado muchas vueltas a la IA y a la consciencia de los seres vivos. Las conclusiones a las que he podido llegar son que el pensamiento consciente debe involucrar componentes que no pueden ser siquiera simulados adecuadamente por una mera computación; menos aún podría la computación por sí sola, provocar cualquier sentimiento o intención consciente. En consecuencia, la mente debe ser realmente algo que no puede describirse mediante ningún tipo de términos computacionales. Sin embargo, noticias que llegan de nuevos descubrimientos te hacen dudar de hasta dónde podrán llegar esos “seres” artificiales creados por el hombre.

Si llegan a tener conciencia de Ser… ¡estaremos perdidos!

¿De igual a igual máquinas y humanos? ¿No estaremos perdiendo el Norte?

De seguir por este camino emprendido en el que tratamos de dar a “seres artificiales” entendimiento y conciencia… Llegaremos a dejarlo todo en sus manos, desentendernos de todo, que la I.A. se ocupe de nuestro trabajo, de realizar todos nuestros proyectos, de plasmar en realidad nuestros sueños, y, lo más probable será que, en posesión de la Consciencia de Ser, terminen por realizar sus propios sueños y dictarnos la manera en la que debemos vivir, como comportarnos con la excusa de que no nos hagamos daño….

El Futuro siempre será incierto, nadie nunca podrá viajar a ese Tiempo por venir y contarnos lo que vio para prevenir escenarios nocivos para la Humanidad. Así que, todos estos “mundos” futuros que nos “dibujan” la propia I.A., tienen bastantes probabilidades de suceder.

A nivel mundial en el Presente, nadie, ningún Gobierno, está tomando las medidas oportunas para que nada de esto pueda suceder en el mañana.

Algunas voces de expertos se han alzado advirtiendo del peligro cierto que nos acecha. Sin embargo, deseñan tales advertencias y siguen su camino que es el de hacer prevalecer los beneficios.

Pero, ¿Qué pasa con el destino de la Humanidad?

Qué más da lo que pase, ellos, , los que han hecho posible tal barbaridad… ¡Ya no estarán aquí!

¡La Humanidad! ¿Quién la entiende! Ya lo dijo aquel hombre sabio:

“Al final del camino, descubriremos que, la Humanidad forma parte del problema que trata de resolver.” 

Lo que nos lleva a que, siendo parte del problema, no podemos contemplar en su totalidad, es lo que nos pasa con la Galaxia Vía Láctea, podemos tomar imágenes de otra cualquiera menos de la nuestra, porque estamos dentro de ella.

Emilio Silvera V.

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