jueves, 3 de septiembre de 2015

Estelas visibles del lanzamiento del del Atlas V 551


El día de ayer despegaba un cohete Atlas V 551 -la versión más pesada en servicio del Atlas V- desde la rampa de lanzamiento SLC-41 de la Base Aérea de Cabo Cañaveral en la misión AV-056. la carga era el satélite MUOS-4 (Mobile User Objective System) que es un satélite geoestacionario de 6740 kg (3812 kg en seco) construido por Lockheed-Martin para la armada de los EEUU (US Navy).

Hasta aquí todo normal, lo llamativo del caso es que como fue un lanzamiento matutino, la estela dejada por la primera etapa del Atlas V 551 (o las nubes formadas por la misma en la alta atmósfera) se pudieron ver a muchísima distancia, al estar iluminadas por el sol que aun se encontraba por debajo del horizonte. 

Debido a que se requiere que el lanzamiento se produzca a determinadas horas del día, la visualización de estas estelas no es tan común, pero tampoco son "anormales" como algunos medios de comunicación amarillistas han publicado. Así que, nada de ovnis ni extraterrestres, sino que se ha tratado solo de un lanzamiento de un cohete Atlas V551 (el quinto lanzamiento de un Atlas V en 2015 y el sexto de la versión Atlas V 551.)

domingo, 30 de agosto de 2015

No habrá fin del mundo en setiembre.


Desde hace algunos días algunas páginas sensacionalistas se están haciendo eco y alarmando acerca de un asteroide que se acercará a nuestro planeta el 24 de ese mes. El Asteroide 2012 TT5 de aproximadamente 200 metros de ancho, descubierto el 6 de octubre de 2012.

Este Asteroide no representa un peligro. Pasará a una distancia segura, 8 millones de kilómetros, 21 veces más lejos que la Luna. Desafortunadamente durante los próximos días y semanas veremos en las redes sociales notas alarmantes sobre este Asteroide, inventaran que se desvío, que una fuente anónima de la NASA reveló que el Asteroide impactará, que en las películas esta revelado que algo pasará el 24 de Septiembre, etc. Las mismas tonterías que decían del Cometa Elenin e ISON ¿se acuerdan?

viernes, 28 de agosto de 2015

Nuevo destino de la New Horizons


La NASA ha seleccionado al pequeño objeto del Cinturón de Kuiper (KBO), conocido como 2014 MU69 que orbita casi mil seiscientos millones de kilómetros más allá de Plutón, como el próximo destino de la sonda New Horizons luego de su visita a plutón.

A pesar de la gran velocidad de la sonda, harán falta casi tres años y medio de viaje para que la sonda alcance al KBO en enero de 2019.


domingo, 22 de febrero de 2015

Veleros solares: a la conquista del sistema solar


Durante la Gran Era de las exploraciones del siglo XV se confió en la presión del viento sobre las velas de lona para impulsar a las flotas de barcos a través de los enormes océanos de la tierra. De una forma similar los futuros exploradores del espacio puede que algún día dominen a la propia luz para sus viajes dentro de los dominios del sol.

Aunque los fotones, los paquetes de energía electromagnética que irradian el sol y la estrellas carecen esencialmente de masa, pueden pese a todo ejercer una firme presión parecida a un viento en el casi vacío del espacio.

La clave para utilizar el toque casi de pluma de la luz del sol para la navegacion solar, es un material altamente reflectivo, de modo que los fotones que lleguen proporcionen su empuje rebotando contra la superficie de la vela. Aquí es importante el tamaño de la vela, pues cuanto mayor sea la misma, mayor será la cantidad de fotones reflejados y por lo tanto mayor el empuje.

Por grande que sea, sin embargo, la vela debe ser lo suficientemente rígida como para que el vehículo sea manejable, esta es una consideración que afecta al diseño final de una nave espacial impulsada por velas solares.

Inicialmente, las velas están previstas para llevar equipos de comunicación y experimentos científicos (sondas espaciales). Mas tarde, a medida que mejore la tecnología llevaran equipos entre la tierra y marte y otros planetas del sistema solar, y , a su debido tiempo, los astronautas podrán viajar empujados por la luz del sol.



Hasta ahora no ha sido lanzada ninguna sonda con una vela solar como método de propulsión primario. Es una tecnología en pañales que tiene un potencial enorme pero que actualmente esta limitada por los siguientes inconvenientes:


Masa: Como el empuje es muy bajo es necesario desarrollar velas ultraligeras y ultrafinas de solo unos pocos átomos de grosor para que la vela sea muy eficiente. Las mejores velas solares actuales tienen una masa de 7g/m2 y en teoria se podrían fabricar con nanotubos de carbono velas de solo 0,1 g/m2, pero este tipo de materiales sólo se ha producido en condiciones de laboratorio, y su aplicación a escala industrial está aún lejana

Empaquetamiento: una vela desplegada puede poseer una área de cientos de metros cuadrados, empaquetar la vela para que quepa en un cohete no es una tarea fácil si la misma tiene un área tan grande.

Despliegue de la vela: que la misma se "arme" en el espacio con la menor cantidad de estructuras de soporte, este es uno de los aspectos más trabajados actualmente, pero no a las escalas necesarias.

Y por último como controlar una estructura tan masiva y ligera a la vez

Como vemos es una tecnología a la que todavía le falta refinar, pero que podría abrir el sistema solar a la humanidad, algún día.







lunes, 2 de febrero de 2015

Comunicaciones interplanetarias


¿Por qué es tan difícil comunicarse con las sondas distantes? además de debilitarse la señal, los datos tardan mucho en llegar. Las señales de radio son señales electromagnéticas, igualmente la luz son "señales" electromagnéticas. Para entender las diferentes frecuencias, los colores son la herramienta perfecta. Si nuestra radio escucha el color rojo ¿cómo es posible que otra radio no genere interferencias? porque la otra radio transmite en azul, de esa forma si estás en una habitación y te envían un mensaje en código morse por colores, puedes ignorar los colores que no te interesan y escuchar el color que sí te interesa. Tomemos como ejemplo a las legendarias sondas Voyager.

Las voyager transmiten a 25W aproximadamente así que piensen en un foco transmitiendo a 25W, eso sí con un foco enorme (la antena de la voyager mide 3.7m de diametro) y es igual que un espejo pero no para la luz visible sino para la frecuencia de las voyager (banda X, en torno a los 8GHz). Es fácil de entender que una bombilla de 25W se ve cada vez más "tenue" a medida que se aleja, verdad? ahí tenemos la atenuación. 

En tierra,  tenemos telescopios enormes que trabajan en la banda X, lo que pasa es que los llamamos "radiotelescopios" porque trabajan a frecuencias más bajas que las de la luz visible. Estas enormes antenas (72m!!!) son como antenas reflectores (tipo cassegrain) pero nuevamente para las frecuencias más bajas, para nosotros no parecen espejos pues no reflejan la luz visible pero las hemos construido para que sean espejos en la frecuencia señalada. 

Muy bien ¿pero porque transmiten tan lento? Si nuestra señal es débil se  puede suplir la falta de potencia reduciendo la velocidad de las comunicaciones. Por ejemplo las antenas más grandes de la NASA fueron actualizadas de 62 a 70m (o algo así) para aumentar la recepción de las señales de las Voyager en su llegada a Urano y Neptuno. Esto no es porque las voyager no podrían ser escuchadas a esas distancias si no que la emisión de datos serían muy lentas. New Horizons tiene una antena mas pequeña y para garantizar una correcta recepción de los datos, estos serán enviados a una velocidad de 1 kilobyte tal que solo las antenas de 70 metros de la Red de Espacio Profundo detectan tal señal.

sábado, 31 de enero de 2015

Propulsión nuclear por pulsos: Proyecto Orión.


Después de mucho tiempo retomo el tema de los viajes interestelares y  sistemas de propulsión. Somos una especie exploradora y el espacio nos atrae. Incluso ya conocemos algunos potenciales destinos estelares. Hoy hablaremos sobre un proyecto poco conocido en la actualidad que de haber salido adelante hubiera puesto a nuestro alcance el sistema solar y probablemente las estrellas cercanas.


El proyecto Orión fue un estudio de viabilidad de propulsar una nave espacial con una serie de explosiones controladas, pero no se trataba de dinamita, TNT o algún otro tipo de explosivo, hablamos de detonaciones de armas nucleares detrás de la nave (propulsión nuclear por pulsos)

La idea de que un cohete podría ser propulsado mediante explosiones sucesivas fue propuesta primeramente por el experto en explosivos Nikolai Kibalchich en 1881, y en 1891 ideas similares fueron presentadas de forma independiente por el ingeniero alemán Hermann Ganswindt. Pero tendriamos que esperar a la llegada de la Segunda Guerra Mundial para que aparezca el artefacto explosivo definitivo: el arma atómica de fisión. 
Nikolai Kibalchich

La primera propuesta seria de utilizar armas nucleares como medio de propulsión de una nave espacial fue hecha en 1946 por Stanislaw Ulam. En 1944, este joven matemático de origen polaco trabajaba en el laboratorio de Los Álamos, Nuevo México, como parte del Proyecto Manhattan. Al igual que muchos otros científicos, la investigación de Ulam en Los Álamos se centraba en el desarrollo de la primera bomba atómica. El mismo calculó que la tremenda energía de una explosión nuclear se podía usar para propulsar algún tipo de nave espacial.
Stanislaw Ulam

Durante las siguiente pruebas nucleares él y otros científicos se habían dado cuenta que algunos elementos metálicos sobrevivían a la explosión más o menos intactos gracias al mecanismo de ablación. Si una nave estuviera equipada con una placa metálica plana que reflejase la energía de la explosión, quizás podría moverse a velocidades enormes usando explosiones atómicas. Había nacido el primer concepto de propulsión por pulso nuclear.

Pero este concepto tiene un problema, más de la mitad de la energía de la explosión nuclear se perdería en el espacio y solo una parte golpearía la placa impulsora (pulso nuclear externo). En aquellos años se pensaba que sería más eficiente contener la explosión nuclear dentro de una "cámara de combustión" nuclear y aprovechar así casi toda la energía (pulso nuclear interno). Sin embargo al detonar la bomba dentro de la cámara de combustión buena parte del impulso se anularía siendo al final mas eficiente el pulso nuclear externo.
Puso nuclear externo e interno.

Entonces a mediados de los años 50 se propuso una nave de tan solo doce toneladas con una placa de diez metros de diámetro que podría viajar por todo el Sistema Solar (hoy nos parece ciencia ficción así que imagínense como era entonces). La nave necesitaría una cantidad comprendida entre 30 y 100 artefactos nucleares de “baja” potencia para el viaje. El plasma formado por los restos vaporizados de la bomba sería interceptado por la placa, la cual transmitiría el empuje al vehículo mediante unos amortiguadores. La placa estaría formada por varios discos desechables que funcionarían como propelente. La parte más compleja era despegar desde la superficie terrestre usando explosiones nucleares, pero por aquel entonces se creía que era posible. ¿Se imaginan despegando a lomos de una bomba atómica?


Antes de continuar repasemos un poco algo de lo que ya habíamos hablado en el blog, ¿como se clasifican los sistemas de propulsión? Para ello se utilizan dos parámetros principales, el empuje y el impulso específico (Isp). El empuje es fácil de entender, no es más que la fuerza que desarrolla el motor y que acelera la nave. No hace falta ser físico nuclear para intuir que el empuje generado por una explosión nuclear sería tremendo permitiendo acelerar rápidamente (muy al contrario de los motores iónicos que tienen un empuje muy pequeño). El impulso específico (Isp) es un concepto un poco más complejo, pero básicamente es una medida de lo eficiente que es tu cohete. Cuanto mayor sea el Isp, mayor será la carga útil o la velocidad que puede alcanzar la nave. Los motores cohete de propulsión química más eficientes (como los que tenía el transbordador espacial) tienen un Isp de unos 430 segundos. Los motores que emplean propulsión nuclear térmica, como el que la NASA pretende usar para ir a Marte, podrían alcanzar un Isp de unos 1000 segundos. Orión prometía llegar a diez mil segundos, quizás hasta un millón.

Uno de los problemas de nuestra tecnología espacial actual es que no tenemos un sistema que cumpla con ambas condiciones. Por un lado tenemos motores muy eficiente pero con un muy bajo empuje (motores iónicos) y por otro están los motores con empujes muy altos pero poco eficientes (motores químicos convencionales) Orión tenia ambas cualidades y eran superiores por goleada.

El motor de pulso nuclear Orión combina una muy alta velocidad de viaje de 19 a 31 km/s (atípica en los viajes espaciales) y meganewtons de empuje. Pero Orión tenía un grave inconveniente, mucho mas grave que las dificultades tecnológicas y es que para ser un proyecto que utilizaba tecnologías desarrolladas por el ejercito, muchas de las cuales eran alto secreto, Orión no parecía tener ninguna aplicación militar interesante. Así que a partir de 1961, el secretario de defensa de la administración Kennedy, Robert Mcnamara, rechazó financiar el Proyecto Orión como cualquier cosa que no fuese un mero estudio de viabilidad. Sólo quedaba la NASA como única opción de financiación. La agencia espacial mostró un interés moderado en el proyecto. Orión podría revolucionar los viajes espaciales, sí, pero también suponía una amenaza al recién nacido Programa Apolo. 


Para 1965, el año que el proyecto fue oficialmente cancelado, el equipo de la Orión, había conseguido lo inimaginable. Aunque parezca increíble, demostraron que la nave de pulso nuclear era viable. La efectividad del diseño dependía del tamaño de las bombas de fisión empleadas, lo que a su vez definía el tamaño de la placa protectora. Se crearon dos versiones de estudio, una con una placa de diez metros de diámetro y otra de veinte metros. La primera podría servir para viajes a la Luna o a Marte, mientras que la segunda permitiría alcanzar Saturno antes de 1980.
Pruebas del proyecto Orión, se demostró la viabilidad de la propulsión por pulsos.
La placa propulsiva tendría que soportar temperaturas de entre 15000 y 30000 K (la superficie del Sol está a casi 6000 K), aunque sólo durante tres milésimas de segundo, lo que permitiría que se pudiese fabricar con aleaciones convencionales de acero o aluminio. Igualmente, el pulso de rayos X proveniente de la explosión sólo duraría unos nanosegundos. Gracias a un ingenioso sistema de varios amortiguadores en serie, se podría limitar la aceleración sufrida por la tripulación a menos de 1 o 2 g.

Posteriormente fue refinado el diseño y se estudiaron las capacidades teóricas de dichas naves, abajo podemos ver las capacidades comparadas entre dos versiones de la Orión y el cohete saturno V.

Naves
Orión interplanetaria
Orión interplanetaria avanzada
Saturno V
Masa de la nave
4000 T
10.000 T
3000T
Diámetro de la nave
40 m
56 m
10 m
Cantidad de bombas
800
800
-
Potencia de las bombas
0,14 kt
0,35 kt
-
Carga útil a la órbita terrestre
1.600 T
6.100T
120T
Carga útil a la superficie de la luna
1.200 T
5.700T
15T
Carga útil en un viaje de ida y vuelta a  Marte
800T
5.300T
-
Carga útil en un viaje de ida y vuelta a  Saturno
150T
1.300T
-

Y que aplicaciones podríamos darle a semejante nave espacial. Una nave con la performance de la Orión podría abrir el sistema solar a la humanidad, permitiendo viajes cortos y con una gran capacidad de carga útil, y si decidimos enviar naves no tripuladas los requisitos son menores para estos viajes.

Se podría llegar a marte en un mes, mandar expediciones tripuladas de más de 20 personas a las lunas de jupiter, la version avanzada podria poner a una expedición tripulada en orbita de saturno en poco más de dos años. No habría rincon del sistema solar que no estuviera al alcance de la Orión. Todo ello, no lo olvidemos, usando tecnología disponible a finales de los años 60.

Viajes a Marte



Viajes al sistema de Jupiter.
Exploración de saturno.
¿Y que del viaje interestelar? Aunque Orión era una nave de ensueño para viajar por el sistema solar, seguia siendo una nave lenta para alcanzar otras estrellas, aun así se estudio la viabilidad de realizar un viaje interestelar con la Orión. Una versión tradicional debería ser mucho más grande (20 kilometros) y permitiria alcanzar una velocidad de 1000 km/s (un 0,33% de la velocidad de la luz) lo que le permitiría alcanzar la estrella más cercana (Alpha Centauri) en poco más de 1300 años. Sigue siendo mucho pero si recordamos que con las naves actuales tardaríamos entre 80 o 90 mil años es un avance significativo.

Pero un diseño avanzado de la Orión, con placas protectoras recubiertas con material ablativo que disipen del calor de una forma mucho más eficiente podría alcanzar un fantástico 3,3% de la velocidad de la luz (alrededor de 10.000 km/s) con esta velocidad el viaje a la estrella más cercana duraría solo 133 años y sería necesaria una nave de "solo" 100 metros de diámetro. 


“Marte en 1965, Saturno en 1970”, decía Freeman Dyson (un investigador que había trabajado en el proyecto y que sería el principal defensor de Orión durante las siguientes décadas.) cuando se refería a las posibilidades del Proyecto Orión, un proyecto que podría haber revolucionado la historia y cuyo coste estimado era similar al del Programa Apolo.
Freeman Dyson
Muchos han refinado el diseño de Orión con el paso de los años, variando los materiales empleados y el tipo de bomba utilizado, Se ha sugerido utilizar bombas de fusión (más eficiente que las de fisión) y recientemente se ha propuesto el uso de bombas de fisión “enriquecidas” con antimateria para mejorar la eficiencia del diseño, aunque se trata de una propuesta que supera nuestras capacidades tecnológicas actuales. En los años 80, Carl Sagan declaró que Orión sería el mejor uso que se le podía dar a los miles de armas nucleares que existen sobre nuestro planeta.



Con el paso de los años el proyecto Orión fue olvidado, y en muchas de las obras, websites, blogs y demás medios que hablan sobre el viaje espacial apenas se habla del mismo. Pero no nos olvidemos que la propulsión nuclear por pulsos es la única forma de propulsión avanzada que nos permitiría recorrer todo el sistema solar utilizando tecnología ya existente. Algún día quizás.

viernes, 16 de enero de 2015

NGC 2316 Nebulosa de emisión en unicornio


Esta es una pequeña nebulosa (4x3 minutos de arco) con forma de cometa, localizada a solo 1º del famoso cumulo abierto M 50. No es facil de ver desde cielos suburbanos, pero un filtro nebular ayuda a mejorar los contrastes y poder de esa manera observar más detalles, aunque siempre lo mejor será un cielo lo más oscuro posible. 

El pequeño tamaño de la nebulosa junto al muy poblado campo en el que se encuentra puede dificultar la tarea de encontrarla. Es una nebulosa del tipo de emisión, es decir la luz que nos llega es producida por la excitación de los átomos que componen la propia nebulosa.