I. EL RETO ESPACIAL
U
N HOMBREsolo no puede escapar de la gravedad. Su presencia en el espacio es fruto del trabajo de cientos de miles de personas creativas y organizadas. En un principio, la imaginación de los escritores de ciencia ficción hizo que el hombre surcara y explorara el espacio. Siguieron después los ingeniosos, que tradujeron tales sueños a fórmulas y cálculos, luego los prácticos convirtieron esas ecuaciones en los materiales y sistemas que conforman una nave espacial. Los Verne, Tsiolkovski, Oberth, Goddard y Koroliov, apoyados por cientos de miles de trabajadores multidisciplinarios, convirtieron un viejo sueño de la humanidad en la realidad tangible de nuestros días.Desde que el Sputnik 1 hizo su sorpresiva aparición el 4 de octubre de 1957, el mundo ya no fue el mismo: la cohetería capaz de colocar en órbita un satélite, y poco después al hombre, abría una nueva era de la humanidad, la Era Espacial.
La noticia del primer lanzamiento al espacio causó innumerables reacciones: unos consideraban factible establecer, en este siglo, las primeras colonias espaciales; otros, contemplaban la posibilidad de que cayeran bombas atómicas sobre sus ciudades, y otros más, el inicio de una competencia bélico-espacial entre las potencias económicas más importantes. Quizá en algo estaban todos de acuerdo: se nos presentaba otra frontera, la más vasta de todas, que a la vez constituía un nuevo gran reto para los pueblos que podían apostar su prestigio a la manera de enfrentarlo.
También en los momentos iniciales de la era espacial se establecieron, teniendo en cuenta el prestigio nacional, los programas que darían empuje a tal empresa; es una pena que desde sus inicios el desarrollo espacial tomara la forma de una colosal competencia, y no el camino de la cooperación, que sin duda permitiría un avance mucho más rápido, costeable y beneficioso para la humanidad. Sin embargo, motivaciones principalmente de tipo militar han determinado que hasta la fecha los programas espaciales hayan desaprovechado en gran medida las ventajas de la cooperación internacional.
Hoy en día, los alcances tecnológicos y científicos han avanzado tan aceleradamente que ya muy pocas personas reconocen claramente los límites entre la ficción y la realidad. Paradójicamente, en la actualidad la magnitud y la difusión de los avances científicos y tecnológicos han hecho que las personas pierdan contacto con los alcances reales y potenciales de esos conocimientos, que tengan la idea de un mundo ilusorio y lejano, y que desaprovechen actividades benéficas, desprendidas de ese saber.
Para confundir más al público sobre los valores de la ciencia y la tecnología, la tendencia actual en los medios masivos de comunicación es presentar los avances de la humanidad y los de la exploración espacial como casos extraordinarios del talento, más allá de la comprensión y realidad cotidiana de cualquiera; pareciera que estos avances sirven más para hacernos sentir pequeños e insignificantes, que para fincar sobre ellos la confianza en que son las herramientas principales para el desarrollo más justo de la sociedad futura.
Esta desinformación sobre la utilidad de las actividades tecnocientíficas, aunada a la distorsión que implica su militarización son, sin duda, algunos de los acontecimientos más contradictorios y funestos de la vida moderna.
Por estas razones, antes de proseguir, creo justo advertir al lector que si piensa alimentar un mero entusiasmo por todo lo espacial con este libro, que no pierda su tiempo y lo regale, pues corre además el peligro de destruir un castillo de ilusiones. Este trabajo tiene la intención de tratar sólo con la realidad más tangible del quehacer espacial; y en particular, sobre el efecto que tienen en el avance de la humanidad el estudio y desarrollo de viejos y nuevos materiales, así como las diversas actividades espaciales. Asimismo, esta obra pretende ayudar a desmitificar el tema espacial, a nulificar un abismo imaginario entre las actividades espaciales y la vida diaria y acercarnos hacia la comprensión de una interesante actividad que en nuestros días nos afecta crecientemente.
Ahora sabemos que algunos frutos de la era espacial son las comunicaciones amplias o gente trabajando en el espacio; también, aparatos automáticos que estudian casi todo: desde los recursos naturales propios y ajenos, hasta los planetas más alejados en nuestro Sistema Solar. Los adelantos implican astronautas y equipos militares, experimentos científicos y también estudios médicos y biológicos.
Poco a poco, los resultados de las tecnologías aeroespaciales llegan a todos los rincones del planeta, hecho que no mucha gente reconoce, a pesar de que gran parte de los habitantes del planeta tiene ya acceso por ejemplo a información climática, a comunicaciones y a útiles imágenes de la Tierra provenientes de sistemas establecidos en el espacio exterior.
Esta falta de conocimiento sobre las repercusiones del quehacer espacial en la humanidad causó un entusiasmo realmente desmedido en la primera década de la actividad espacial, que muchas veces rayaba en lo delirante: algunos programas como la colonización de Marte en nuestro siglo, difundidos en un principio, resultaron totalmente falsos o excesivamente ambiciosos a la hora de enfrentar los hechos; otros programas son tétricos y apocalípticos, como los cohetes intercontinentales portadores de ojivas nucleares y, más recientemente, se ha llegado al colmo de confundir la realidad y la ilusión con los planes y programas para desatar la llamada "guerra de las galaxias".
NUESTRAS PERSPECTIVAS EN EL ESPACIO
Demasiados dudan de que los países en desarrollo, como México, tengan algo que hacer en el espacio; idea que sólo apoya lo dicho sobre el supuesto abismo entre el trabajo espacial y las necesidades de los países en desarrollo. No obstante, la verdadera dificultad de estos países para abordar temas espaciales es otra: estriba en saber a qué aspirar dentro de la variedad de actividades e investigaciones espaciales actuales. Seguir, por ejemplo, el camino de los países industrializados hasta alcanzar sus logros espaciales, no parece viable; esto debimos haberlo hecho hace décadas, como lo hicieron la India y Brasil. Hoy, y en el futuro cercano, nuestros pasos en esa dirección deben ser necesariamente cautos y certeros, lejanos de lo inseguro, coyuntural o propagandístico. El desarrollo de un país no depende de grandes pasos o saltos hacia adelante, y sí de una mayor cantidad de trabajo sobrio por parte de sus ciudadanos, así como también, no sobra nunca señalarlo, de una autoevaluación justa, que se base en los logros pasados y presentes, y en las expectativas futuras de cada sociedad.
En los países en vías de desarrollo el impedimento para hacer estudios espaciales suele ser, en principio, mental; es decir, de antemano se suponen temas y caminos vedados, o al menos ajenos. Al pensar esto, nos autolimitamos y consentimos en algunos aspectos del subdesarrollo, haciendo a un lado la búsqueda de nuestras propias vías para el crecimiento económico y social, y dejando de utilizar los medios que nos proporciona el avance del conocimiento. Uno de los primeros pasos a dar es encontrar las mejores herramientas, las más adecuadas a nuestro estado real, que nos posibiliten un avance y un auge económico estable. Claro está, también se requiere que nuestra organización social responda y se encuentre a la altura de las necesidades. Un desafío para nuestros países.
Para encaminarnos se puede, por ejemplo, elaborar políticas y procurar los medios que permitan al país avanzar con seguridad en la dirección que su sociedad y su gobierno seleccionen, sin tener que imitar tardía y torpemente el camino de otros. En cuanto a logros espaciales, México posee la capacidad en un corto plazo, dos o tres años, de manejar satélites en órbita, de diseño y fabricación nacionales. Primero, unos satélites de experimentación, para allanar solamente el camino de la técnica: de hecho, al escribir estas líneas, los planes al respecto avanzan y han recibido su primer apoyo financiero; del diseño preliminar ya se encarga la Universidad Nacional, con la colaboración de otros importantes centros de investigación, en los que se visualizan con claridad las ventajas futuras de tal empresa y que apoyan este tipo de proyectos piloto. Al primer satélite seguirán otros y en pocos años tendremos la tecnología necesaria para no volver a gastar grandes cantidades en comprar satélites a los países desarrollados, sino hasta exportárselos, como lo hace hoy Brasil con su aviación. Claro está, en el espacio no todo son satélites o astronautas, como parece al primer vistazo; hay otras actividades que también requieren de la atención de todos nosotros, o cuando menos, de que las conozcamos. Dichas actividades pueden ser experimentos y observaciones realizados en el espacio, preparados para conocer más sobre la naturaleza que nos rodea, que hacen uso de las condiciones propias y únicas del ambiente espacial, o aquellas que pretenden fabricar productos en el espacio, y que resultan, como veremos, de gran valor para todos. En las siguientes secciones analizaremos con detenimiento las condiciones que ofrece la órbita terrestre.
En el espacio, particularmente en la órbita terrestre, hay varias condiciones especiales y únicas, que resultan muy útiles para gran número de actividades. Entre estas condiciones, primero veremos una de las más curiosas: la microgravedad, o imponderabilidad.
Estando dentro de una nave en órbita, los efectos de la gravedad no se perciben: las cosas no caen al suelo, todo flota, la gente, el jugo de naranja, las cámaras fotográficas, todo. En órbita, por ejemplo a una altura de 300 km, un satélite se encuentra bajo el efecto de dos fuerzas en equilibrio: por un lado la gravedad que tiende, como sabemos, a provocar que las cosas caigan hacia la Tierra, y por otro, una fuerza (centrífuga) opuesta que proviene de la trayectoria del satélite alrededor de la Tierra.
Sin embargo, la Tierra no es una esfera de dimensiones precisas y uniformes, de hecho, tiene una forma tan especial que se tuvo que inventar una nueva palabra, geoide (algo entre una pera y una naranja), y por tal motivo, cuando un satélite orbita el planeta, la fuerza de gravedad varía ligeramente, según el lugar que sobrevuela; por esto el equilibrio entre las fuerzas mencionadas varía, provocando pequeñas aceleraciones que oscilan de milésimas a millonésimas de los valores de la gravedad en la superficie terrestre.
De la magnitud de estas pequeñas variaciones, proviene el nombre de microgravedad: fuerzas que alcanzan la millonésima parte de la gravedad sobre la Tierra. Es quizá más preciso llamarla imponderabilidad que "ingravidez", como la llaman algunos autores, ya que la palabra gravidez se refiere sólo al estado de embarazo en la mujer, y destacados médicos ginecobstetras me aseguran que decir ingravidez o microgravidez no es correcto, ya que, en el primer caso, si no hay embarazo no hay por qué señalarlo llamándolo ingravidez; y en el segundo caso, no se puede estar embarazada una millonésima parte. En fin, la fuerza de la costumbre acabará dictando cómo llamaremos al fenómeno de microgravedad o imponderabilidad.
Ponderar es pesar: las cosas se ponderan, es decir se pesan; pero estando en órbita nada pesa, las cosas por tanto son imponderables. En todo el libro hablaremos de esta propiedad de las cosas en órbita, porque tiene muchas y muy importantes repercusiones para los científicos e ingenieros espaciales, y en consecuencia podría tener también —dentro de muy poco tiempo— efectos benéficos para los habitantes de cualquier país del planeta, como trataremos de mostrar en varias secciones de esta obra. Uno de los primeros efectos que notaríamos estando en órbita, aparte de que nuestro estómago no se sentiría igual y de que entraríamos en un estado medio eufórico de tanta emoción, es que al ponerle leche al café, no se mezclarían tan fácilmente solos, puesto que en órbita no se llevan a cabo las corrientes naturales que en la Tierra mezclan las cosas frías y calientes.
Por estas características, en órbita se pueden tener experiencias y, sobre todo, hacer experimentos únicos imposibles de repetir en tierra; por eso, la microgravedad es tan interesante. Entre las muchas posibilidades que nos abre la imponderabilidad, podemos, a modo de introducción, mencionar la producción de medicamentos de ultra alta pureza, la preparación de aleaciones con resistencias cientos de veces mayores que las producidas en tierra, el estudio de fuerzas muy pequeñas, que en los laboratorios terrestres se esconden detrás de los efectos de la gravedad, y muchas otras actividades.
Otra condición única del espacio es la visión total que la gente o los equipos en órbita tienen de la Tierra y del resto del Universo: a esta propiedad los científicos e ingenieros la llaman visión sinóptica. Si bien los aviones pueden volar muy alto, normalmente a unos diez kilómetros, o hasta a 90 algunos muy especiales y costosos, los ingenios espaciales pueden colocarse a cientos y hasta a muchos miles de kilómetros de la Tierra, en posiciones móviles o fijas en el plano ecuatorial, con lo que pueden cubrir a un país dado con sus señales. Desde allá arriba, aparte de verse bellísima la Tierra, como lo muestran las fotos, las películas tomadas desde el espacio y las descripciones de los cosmonautas, se puede observar nuestro planeta y otros cuerpos celestes de manera muy especial, única, más aún si para ello se cuenta con instrumentos ópticos y electrónicos adecuados.
Desde el espacio se exploran los recursos naturales de extensas zonas del planeta, que tomaría años explorar en la Tierra. Con imágenes especiales tomadas con satélites de percepción remota o teledetección (detección a distancia), se preparan mapas de regiones o de países enteros con gran precisión. México y otros países así lo hicieron, y sólo tardaron 15 años; digo sólo, porque otros países tardaron hasta 100 años en lograrlo recorriendo su territorio por tierra o con aviones. Después volveremos sobre esto.
Además, desde el espacio se estudia el crecimiento anual o incluso mensual de las ciudades, sus procesos de contaminación, los de los mares, bahías y ríos, y asimismo —tomen nota— se detectan posibles depósitos de minerales, que incluyen oro y plata, fósforo y potasio para fertilizantes, tungsteno y titanio para industrias clave, zonas de potencial petrolífero, concentraciones de alimentos para peces, con lo que se pueden orientar flotas pesqueras hacia lugares más productivos, y otras muchas actividades, algunas de las cuales irán apareciendo en el libro, y otras, tratadas con más detalle por especialistas, en libros de esta misma serie (véase La percepción remota: nuestros ojos desde el espacio).
La visión amplia tiene otra cara, de la misma o incluso mayor importancia para los científicos, en particular para los astrónomos. Nos referimos a la visión hacia el resto del Universo. Los astrónomos han soñado durante siglos con poder quitarse de encima los efectos distorsionadores que sobre sus observaciones tiene la atmósfera de la Tierra; la atmósfera cambia los colores, las formas, las propiedades, y hasta las posiciones de objetos distantes. La manera más sencilla de evitar las distorsiones es poner en órbita los telescopios, que pesan varias toneladas. Este viejo sueño se está logrando progresivamente en la actualidad, por un lado, mediante la cooperación internacional: grupos de los más prestigiosos investigadores han diseñado un telescopio (el Telescopio Espacial Hubble) para que funcione a cientos de kilómetros de altura sobre gran parte de la atmósfera, y que se puede operar a control remoto desde la Tierra. Por otro lado, a la estación espacial soviética Mir, puesta en órbita en 1986, se le han ido fijando módulos adicionales, entre los cuales se ha colocado ya el observatorio astrofísico Quantum de 20 toneladas; en este proyecto han participado con algo de instrumentación científicos holandeses, alemanes, suizos y la Agencia Espacial Europea. Sin duda, este tipo de instalaciones revolucionará la física del espacio al aumentar los conocimientos sobre el inmenso entorno del hombre.
Y no sólo los países más desarrollados se abocan a hacer esto; para sorpresa de muchos, las primeras pláticas para diseñar y fabricar un satélite-telelescopio se han llevado a cabo; actualmente se está discutiendo entre universitarios el proyecto, y quizá para el inicio de la década de 1990 empiece a instrumentarse este satélite mexicano. Más adelante nos referiremos a él.
Se dice que en el espacio interplanetario no hay nada, esto es, hay un vacío, pues aunque éste contenga muchas cosas, su proporción es muy baja. Sin embargo, hasta el vacío es útil, tanto que en tierra, por medio de aparatos como bombas difusoras, turbomoleculares, criogénicas y mecánicas, se pueden alcanzar, con no pocas dificultades, los altos y los llamados ultraltos vacíos; sin embargo, mientras más alto sea el vacío que deseamos, más trabajo, costo y técnica se requieren.
Los altos vacíos son muy útiles en muchos procesos tecnológicos e industriales: desde algunas actividades aparentemente tan complejas como la observación en microscopios electrónicos, hasta otras como dorar o platear joyería de fantasía. Todos los países industrializados, y muchos en desarrollo, manejan técnicas de vacío en una amplia gama de actividades; casi se podría medir el avance de una sociedad en términos del número de sistemas de vacío por habitante. Asimismo, hay muchos avances de la ciencia y la tecnología que hubiera sido imposible alcanzar sin estas técnicas de vacío; por ejemplo, los continuos descubrimientos de partículas dentro del núcleo atómico, que se conocen por medio de estudios con aceleradores que lanzan hacia un blanco experimental partículas submicroscópicas, para observar los efectos de la colisión, son un logro que sin el vacío no podría haberse realizado, ya que el aire pronto las frenaría.
En el espacio no sólo hay vacío, sino, valga la expresión, hay mucho, lo que hace posible desarrollos tecnológicos muy importantes. Hoy en día se diseñan fábricas para operar en el espacio, que utilizan principalmente el vacío, y a una gran compañera de la que ya hemos hablado, la imponderabilidad. ¿Por qué subir a órbita terrestre toda una fábrica, teniendo todavía un costo tan alto? Esto sólo se puede contestar considerando a fondo las ventajas del vacío, sus costos en tierra, la frecuencia de su uso y otros factores. Lo que es seguro es que nadie lo financiaría por puro gusto.
Por último, otra importante condición de la órbita terrestre es el acceso a la radiación que proviene del Sol y de otros cuerpos del Universo. La atmósfera no deja pasar o frena muchas partículas y radiaciones que viajan en el espacio en dirección a la Tierra; nuestro conocimiento del Universo creció en forma importante cuando la humanidad pudo colocar artefactos sobre las capas más densas de la atmósfera. Entre los primeros descubrimientos, vino la sorpresa de que la Tierra tenía unos cinturones o bandas que atrapaban radiaciones (los cinturones de Van Allen, 1958) y que su campo magnético, como el de un gran imán, dirigía muchas de estas partículas cargadas eléctricamente (como los electrones, con carga negativa, y los protones, con positiva) hacia los polos norte y sur, generando entre otras cosas la Aurora Boreal o Austral —por cierto, un gran espectáculo visual, que francamente hay que ver para creer. Los habitantes y afortunados viajeros de esas frías regiones gozan con cierta frecuencia de tan imponente espectáculo de luz y sonido (o cuando menos a mí me parece que nos acompañaba en aquella experiencia un sonido, aunque sospecho que fue exclusivamente resultado de la emoción y el entusiasmo de ese momento). Pero, que no cundan las envidias, pues para los habitantes de regiones más cercanas al ecuador, se compensa tal carencia de espectáculo con creces, pues seguro que los que gozan de las auroras, preferirían ver y nadar en los mares cálidos, transparentes y llenos de vida como el Caribe. Pero volvamos al tema de la radiación.
Unos años después de que se conocieran los cinturones de Van Allen, se descubrió que la Tierra, como los cometas, tiene cola que le pisen: una cauda que se extiende, según se sabe, hasta 65 000 kilómetros en dirección siempre opuesta al Sol, y que junto con la Tierra da vueltas anuales sin descanso.
Entre las radiaciones que casi no llegan a la superficie terrestre, lo que por cierto es una suerte, está la radiación ultravioleta. Invisible al ojo pero dañina para la piel y para las partes más delicadas del ojo humano: principalmente para la retina y sus receptores. Estudiar las emisiones de cuerpos celestes con éste y otros tipos de radiaciones, ha hecho posible el conocimiento de una serie de datos del Universo que antes de la Era Espacial nos eran ajenos.
Estas son, pues, a grandes rasgos, las principales condiciones de la órbita terrestre que tanto atraen a los científicos aeroespaciales: imponderabilidad, visión amplia, vacío y radiación. Si bien todo lo que hemos tratado tiene carácter espacial y no es muy difícil entusiasmarse con ello, me voy a permitir intentar poner los pies en la Tierra, ya que lo que ocurre aquí abajo determina lo que podemos hacer en órbita, y esto lo hace tanto o más interesante. Más adelante retomaremos el tema del espacio, después de haber recogido en el camino alguna información, en apariencia muy diferente pero, como veremos, con mucha relación con los temas espaciales: la aeronáutica, los materiales complejos, así como los medios de investigación que se utilizan para hacer avanzar el conocimiento en muchos campos.