sábado, 26 de enero de 2013

Una Orión internacional

Nave Orión.

La nave espacial Orión será la futura nave tripulada de la NASA. El vehículo con forma de capsula, que recuerda al programa Apolo de los 60/70, se ha estado desarrollando desde 2005. Pero aún dicha capsula no contaba con un módulo de servicio, es decir, de los depósitos de aire, agua, combustible y motores principales lo que ha retrasado bastante su entrada en servicio.
La Orión visitando la luna.

Pues eso ha cambiado, recientemente la NASA ha anunciado que acepta la participación de la Agencia Espacial Europea (ESA) en el desarrollo de la nave Orión.





La ESA construirá el módulo de servicio de la nave, que estará basado en el Vehículo de Transferencia Automatizada (ATV por sus siglas en ingles), un carguero robótico encargado de transportar suministros a la estación espacial. De esta manera la Orión está un paso más cerca de volverse una realidad (además al ser internacional es un poco más difícil de que la cancelen).
Carguero europeo ATV.

La ESA aprovechará su experiencia con el ATV para construir el módulo de servicio de la Orión.

Con esta nave la NASA pretende reiniciar las exploraciones tripuladas mas allá de la órbita terrestre, recordando que hace más de 40 años que ningún ser humano abandona la órbita baja. Se planean misiones a la luna y a asteroides cercanos, las cuales debido a su envergadura muy posiblemente necesiten una colaboración internacional (como la propuesta estación de espacio profundo Gateway).
Orión lunar.


Nave Orión acoplada a una estación de espacio profundo (Gateway)

La Orión deberá ser lanzada mediante el futuro cohete SLS de la NASA, el cual utiliza varias tecnologías empleadas en el programa del transbordador espacial. Se espera que el primer vuelo de prueba de la Orión se lleve a cabo en 2017.


Futuro cohete SLS transportando a la Orión


Abajo se muestra un video de una propuesta para realizar misiones de exploración lunar con la Orión.

jueves, 10 de enero de 2013

Soviéticos en Marte


Cuando en 1969 la URSS pierde la carrera lunar, los sovieticos no deseaban darse por vencidos. Un viaje tripulado a Marte sería oportunidad ideal para restaurar el orgullo de la nación en materia espacial.

Varios científicos y líderes políticos declaran públicamente que la exploración tripulada de Marte debe ser una de las prioridades de la nación. El 30 de julio de 1969, pocos días después del alunizaje del Apolo 11, el Ministerio de Maquinaria general (nombre en clave para el "ministerio del espacio") publica la orden nº 232 por la que se ordena el desarrollo de un complejo espacial para viajar al planeta rojo. El proyecto recibe el nombre en código de Aelita. 

Los soviéticos iban en serio llegaron incluso a simular viajes de mas de un año para estudiar los efectos psicológicos en el ser humano.Como siempre, la pregunta es evidente: ¿qué habría pasado si alguna de los numerosas misiones tripuladas soviéticas al planeta rojo hubiesen sido aprobadas? Quizás viviríamos en un mundo muy diferente, un mundo en el que el primer viaje a Marte tuvo lugar a finales de los 70 o mediados de los 80. De haber sido así, ¿dónde estaríamos ahora?

Hielo en los mares de Titán


La sonda Cassini podría haber hallado indicios de la existencia de bloques de hielo formado por hidrocarburos en la superficie de los lagos y océanos de Titán, una de las lunas de Saturno.
La existencia de hielo podría explicar algunas de las imágenes con gran reflectividad de luz que ha obtenido la sonda. La confirmación de este hallazgo sería un paso importante a la hora de empezar a pensar en la existencia de algún tipo de vida microbiana en la ya, de por sí, fascinante mezcla de condiciones químicas y físicas que se dan en Titán.
Recordemos que esta luna es la única del sistema solar con formaciones líquidas estables en su superficie, con un ciclo de evaporación y lluvias basado en el metano y el etano, ambos dos compuestos orgánicos y por tanto muy relacionados, aunque no específicamente relacionados, con la aparición de vida.

viernes, 4 de enero de 2013

BTA-6 el gran telescopio ruso.


Cuando hablamos de telescopios emblemáticos no podemos dejar de mencionar al observatorio de Monte Palomar, cuyo telescopio principal, el telescopio Hale de unos 5 metros de diámetro ha realizado gran cantidad de descubrimientos astronómicos, cosmológicos y astrofísicos. 

Sin embargo en la Unión Soviética existió un telescopio con un espejo incluso mayor que el de Monte Palomar, esta es la historia del gran telescopio ruso el BTA-6.

En 1950 la Academia Soviética de Ciencias decidió que el país no podía quedarse rezagado en cuanto a investigación astronómica por ello sugirió construir un nuevo telescopio que permita la observación de primer orden del espacio profundo. Se propusieron el objetivo de construir el telescopio más grande del mundo, un título que desde hacia mucho tiempo le correspondía al telescopio Hale en el Observatorio de Monte Palomar (5 metros de diámetro), el equipo se decidió por un diseño de 6 metros. Esto es aproximadamente tamaño máximo que un espejo sólido puede tener sin sufrir distorsión importante cuando se inclina (la era de los espejos segmentados aún no había llegado)

Por aquel entonces se estaba construyendo otro importante instrumento, el radiotelescopio RATAN-600 que es actualmente el mayor radiotelescopio individual del mundo (poder de resolución equivalente a un plato de 600 metros), la Academia Soviética de Ciencias decidió colocar ambos observatorios cerca uno de otro para así utilizar las mismas instalaciones de control, los telescopios de hallan separados por 20 kilómetros.

Pero antes de continuar mejor veamos que significa el nombre de este telescopio. El BTA-6 (Bolshoi Teleskop Alt-azimutalnyi , en español : Gran telescopio Altacimutal) es un telescopio óptico de una apertura de 6 metros, ubicado en el Observatorio Astrofísico Especial ubicado en el distrito de Zelenchuksky en el lado norte de las montañas del Cáucaso en el sur de Rusia.

Las primeras imágenes del BTA-6 se obtuvieron en la noche del 28/29 diciembre de 1975.Después de un período de pruebas, se declaró al telescopio en pleno funcionamiento en enero de 1977. Casi inmediatamente después de su inauguración, los rumores comenzaron a circular en occidente de que algo andaba mal con el telescopio. 

El espejo original tenía imperfecciones importantes, que se atribuye a la inexperiencia de los rusos en la construcción de la óptica de gran tamaño. Estos incluyeron grietas en la superficie, que fueron cubiertos con un paño negro para ocultar sus efectos.

Un segundo espejo con un mejor pulido y sin grietas fue colocado en 1978, esto mejoró las prestaciones del telescopio pero otros problemas no relacionados seguían degradando las prestaciones del instrumento. El lugar de ubicación era uno de ellos, cerca de los montes del Caucaso, no es precisamente un sitio ideal para la astronomía como puede ser Hawai o Chile. A esto se suma el clima ya que solo permite observar menos de la mitad de las noches al año.

A pesar de estas deficiencias, el BTA-6 sigue siendo un instrumento importante, capaz de imágenes de objetos tan débiles como la 26 ª magnitud . Esto hace que sea especialmente útil para tareas como la espectroscopia y la interferometría, donde el rendimiento de captación de luz es más importante que la resolución.

En 2007 se comenzó a trabajar en la reconstrucción y reposición del espejo primario.No había dinero para construir un espejo nuevo así que se decidió renovar el espejo original que había estado guardado casi 30 años. Nuevas tecnologías permitirán que el espejo sea reconstruido sin imperfecciones, lo que dará nueva vida a este gigante ruso. Se espera que los trabajos terminen a mediados de 2013.

sábado, 29 de diciembre de 2012

Hayabusa 2


La agencia espacial japonesa está preparando una nueva sonda para visitar a un asteroide. Una misión que tiene como objetivo aprovechar el triunfo de la anterior misión de recogida de muestras Hayabusa que regresó a la tierra con muestras del asteroide Itokawa. La nueva misión japonesa, llamada Hayabusa2, está programada para ser lanzada en 2014 y dirigida al asteroide 1999 JU3, una gran roca espacial alrededor de 920 metros de longitud. Se debe llegar al asteroide a mediados de 2018, luego de recoger muestras del asterode la nave pondrá rumbo a la tierra a finales de 2019. Si todo va bien, la nave espacial Hayabusa2 regresará a la Tierra con muestras del asteroide 1999 JU3 a finales de 2020.

domingo, 16 de diciembre de 2012

Exploración de Júpiter I

Pioneer 10.

Es innegable que Marte ejerce una atracción sobre los seres humanos, la cercanía, posibilidades de vida (pasada o presente) y la posibilidad de una colonización humana hacen que el planeta rojo se encuentre entre las prioridades de todas las agencias espaciales del mundo. Pero no es solo Marte, el siguiente objetivo en interés es el mayor planeta de nuestro sistema solar Júpiter.
Pioneer 10.

Júpiter fue conocido desde la más remota antiguedad al ser visible a simple vista, pero salvo su peculiar movimiento en el cielo a diferencia de las estrellas fijas (la palabra planeta significa "errante") poco se supo sobre este astro hasta la llegada del telescopio.
Pioneer 10.

Galileo fue uno de los primeros astrónomos en estudiar a este planeta con un telescopio, descubriendo a sus 4 lunas principales, hoy llamadas (galileanas) Sin embargo el planeta se encontraba demasiado lejos como para que nuestros instrumentos puedan estudiarlo en profundidad. Era necesario esperar el envío de emisarios robóticos para poder obtener una imagen más clara del quinto planeta.
Pioneer 10.

En los albores de la carrera espacial, una misión a Júpiter solo era un brillo en los ojos de los ingenieros de la NASA, para empezar sería necesario utilizar cohetes los suficientemente potentes como para vencer el campo gravitatorio de la tierra, además debían atravesar esa misteriosa y enigmática región conocida como el "cinturón de asteroides" que podría poner punto final a una nave espacial. Era una verdadera época de descubrimientos, y muchos de los procedimientos y sistemas necesarios para el vuelo espacial recién estaban desarrollándose.

Primera Misión

Pioneer 10.
Pioneer 10.

La exploración de Júpiter comenzó en marzo de 1972, cuando un cohete Atlas-Centauro lanzó una nave de tan solo 250 kilogramos llamada Pioneer 10, descendiente de una serie de sondas que estudiaron el viento solar.
Cohetes Atlas-Centauro, llevando al espacio a la Pioneer 10.

Acelerado a velocidades que rompían las ligaduras gravitatorias de la tierra inició su viaje de 20 meses hacia Júpiter, aportando los primeros datos cercanos de los planetas más allá de Marte.
Trayectoria de vuelo de la Pioneer 10.

Un propósito fundamental de esta misión era ver si las sondas espaciales podían sobrevivir la intensa radiación de júpiter y los riesgos del cinturón de asteriodes, donde miles de pedazos de roca, de tamaños que van de 10 a 1000 kilómetros, están dispersos como islas en un archipiélago.


Pioneer 10 durante la fase de construcción.

La Pioneer 10 superó todas estas pruebas, en diciembre de 1973 empezaron a llegar los primeros datos de su encuentro con Júpiter. El creciente caudal de información de este incansable robot reveló que Júpiter, si bien era conocido en sus rasgos generales desde la tierra, presentaba todas sus características a una escala mayor de lo esperado.




Conjunto de fotografías del sistema joviano tomadas por la Pioneer 10.

El planeta poseía un campo magnético gigantesco que presentaba una cola de varios cientos de millones de kilómetros. Dentro de esta bolsa magnética, bandas aplanadas de partículas de alta energía contenían radiación entre 10.000 y un millón de veces la que se encuentra en los anillos de Van Allen terrestres.

A medida que la sonda se acercaba al planeta sus sistemas parpadeaban debido a los intensos rayos X y rayos Gama que saturaban sus instrumentos. Un deslumbrado Pioneer 10 enviaba ordenes al azar a sus instrumentos lo que ocasionó que algunas imágenes de alta resolución se perdieran. Y entonces cuando parecía que todo estaba llegando a su fin, la sonda paso el planeta y los niveles de radiación disminuyeron.

Este encuentro, breve y peligroso, de la resistente y pequeña nave con Júpiter alteró fundamentalmente la imagen humana del mayor planeta de nuestro sistema solar. Entre otros datos, confirmó que el Júpiter es más parecido a una estrella que a los cálidos planetas internos, además de la misma manera en que un carbón se enfría, Júpiter radiaba energía, aproximadamente el doble de la que recibe del sol.

Pero a medida que el Pioneer 10 se alejaba del sistema solar despues de cumplir su misión, la siguiente sonda se preparaba para su encuentro con Júpiter.


Continuará.

domingo, 9 de diciembre de 2012

Oposición de Vesta.

Asteroide Vesta.

El día 9 de diciembre Vesta alcanza la menor distancia a la tierra por lo que es más brillante. Ahora que Ceres fue elevado a la categoría de Planeta enano, Vesta se ha convertido en el segundo más grande en tamaño (prácticamente empatado con Pallas) y el más brillante de todos.

Mapas para poder ubicar a Vesta en el cielo.

Localizado en la constelación de Tauro, no lejos de Júpiter, este asteroide brilla con una magnitud de +6,2 siendo difícilmente visible a simple vista desde un lugar oscuro (es prácticamente el único que llega a ser visible a ojo desnudo). Pero es un objeto muy fácil de encontrar con unos sencillos binoculares.
La sonda Dawn, utilizando su motor iónico fue capaz de estudiar durante más de un año a este cuerpo celeste.

Vesta perdió cerca del 1% de su masa en un impacto ocurrido hace poco menos de mil millones de años. Muchos fragmentos de este impacto han chocado con la Tierra, constituyendo una fuente rica de información sobre el asteroide. Durante los años 2011 y 2012 Vesta ha estado acompañada de un visitante robótico de la Tierra, la sonda Dawn (amanecer) que gracias a sus motores iónicos pudo estudiarlo poco más de un año terrestre descubriéndonos sus secretos.


Imágenes de Vesta obtenidas por la sonda Dawn.

Motores cohete


Un motor cohete es en pocas palabras un motor de combustión interna que impulsa el vehículo hacia adelante, mediante la expulsión de gases al exterior del mismo, gases que provienen de una cámara de combustión.


Para saber lo bueno que es un cohete se miden dos parámetros.

  • El Impulso específico (ISP): es el período en segundos durante el cual 1 kg de masa del propergol producirá un empuje de 1 kg de fuerza. Mide la eficiencia del motor.
Motor químico.

Motor de plasma. El principio básico de un cohete es el mismo en todos, lo que varia es la forma de conseguirlo.

  • El empuje: aceleración que experimenta el cohete durante su funcionamiento.
Son dos términos independientes, ya que existen motores con un muy alto empuje pero bajo rendimiento (cohetes químicos) y los hay de bajísimo empuje con alto rendimiento (motores iónicos). 
Motores químicos. Buenos para viajar a la órbita, no tanto para viajar por el espacio.

Motores iónicos (en este caso de plasma): no sirven para despegar de la superficie pero son muy eficientes en el espacio.

El funcionamiento de estos vehículos está gobernado por la ecuación del cohete, de la que ya hablamos en una entrada anterior.

Pero vayamos desde el principio ¿Cómo funciona un motor cohete?

Los motores cohete producen el empuje por la expulsión a alta velocidad de un fluido. Este fluido es, casi siempre, un gas generado por la combustión dentro de una cámara de combustión a alta presión (10-200 bar) de propergoles sólidos o líquidos, que consta de dos componentes combustible y oxidante.

El escape de fluido se hace pasar a través de una tobera de propulsión supersónica (Las toberas son esas estructuras en forma de campana por donde salen los gases) que utiliza la energía calorífica del gas para acelerar el escape a una velocidad muy alta, y la fuerza de reacción a esta empuja el motor en la dirección opuesta.
Cohete Delta IV Heavy, uno de los más potentes actualmente en servicio.

En los motores cohete las altas temperaturas y presiones favorecen el buen rendimiento pues permite montar toberas más largas en el motor, lo que proporciona mayores velocidades de escape, así como un mejor rendimiento termodinámico.

  • Primer dato interesante: Para mejorar tu cohete, aumenta la temperatura del fluido. Como la temperatura es una medida del movimiento de las partículas, a mayor temperatura mayor movimiento, lo que se traduce en mayor velocidad de escape.
Transbordador espacial.

Existen numerosos tipos de motores cohete, pero el funcionamiento es el mismo. Lo distinto es la manera de conseguir el desprendimiento de energía que caliente los gases en la cámara de ignición y los expulse por la tobera. Además las distintas clases de motores cohetes tienen una relación peso-empuje variable por lo que siempre se preferirá el diseño de motor que sea lo más eficientemente posible, con el "menor peso".
Cohete Protón.

Y es aquí donde se libra la batalla en los diseños de cohetes, si tengo altas temperaturas el motor será muy bueno, pero necesitaré un sistema de refrigeración para evitar que el cohete se destruya (sistema que dependiendo del caso puede ser muy pesado y complejo, disminuyendo las ventajas)

  • Segundo dato interesante: cuida el peso de tu cohete. Si el vehículo es muy pesado no será muy eficiente y habrás gastado tu dinero diseñándolo. La ecuación del cohete nos lo resume mejor, "disminuye la masa final y ahorraras una gran cantidad de combustible"
Pero ¿Cómo se controla un cohete?
Métodos de control de un cohete.

Los primeros cohetes utilizaban alerones como los aviones para orientarse, pero desde luego eso solo servía durante el vuelo atmosférico. posteriormente se desarrollaron otros sistema como mover el centro de gravedad del cohete, la utilización de motores vernier (motor cohete que sirve para el control vectorial del empuje de los misiles y las naves espaciales), además de cambiar la orientación de las toberas y/o el flujo de los gases.
Esquema de funcionamiento de los motores vernier.

Motores vernier en un cohete Soyuz.
Pero no es mi intención debatir sobre los innumerables aspectos tecnicos de los motores cohete, preparé esta entrada más como una introducción al tema. En las siguientes entradas hablaremos de los distintos tipos de motores cohete.