I. EL RETO ESPACIAL
UN HOMBRE solo 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 imaginaci�n de los escritores de ciencia ficci�n hizo que el hombre surcara y explorara el espacio. Siguieron despu�s los ingeniosos, que tradujeron tales sue�os a f�rmulas y c�lculos, luego los pr�cticos 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 sue�o de la humanidad en la realidad tangible de nuestros d�as.
Desde que el Sputnik 1 hizo su sorpresiva aparici�n el 4 de octubre de 1957, el mundo ya no fue el mismo: la coheter�a capaz de colocar en �rbita un sat�lite, y poco despu�s al hombre, abr�a una nueva era de la humanidad, la Era Espacial.
La noticia del primer lanzamiento al espacio caus� innumerables reacciones: unos consideraban factible establecer, en este siglo, las primeras colonias espaciales; otros, contemplaban la posibilidad de que cayeran bombas at�micas sobre sus ciudades, y otros m�s, el inicio de una competencia b�lico-espacial entre las potencias econ�micas m�s importantes. Quiz� en algo estaban todos de acuerdo: se nos presentaba otra frontera, la m�s vasta de todas, que a la vez constitu�a un nuevo gran reto para los pueblos que pod�an apostar su prestigio a la manera de enfrentarlo.
Tambi�n en los momentos iniciales de la era espacial se establecieron, teniendo en cuenta el prestigio nacional, los programas que dar�an 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 cooperaci�n, que sin duda permitir�a un avance mucho m�s r�pido, 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 cooperaci�n internacional.
Hoy en d�a, los alcances tecnol�gicos y cient�ficos han avanzado tan aceleradamente que ya muy pocas personas reconocen claramente los l�mites entre la ficci�n y la realidad. Parad�jicamente, en la actualidad la magnitud y la difusi�n de los avances cient�ficos y tecnol�gicos 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 ben�ficas, desprendidas de ese saber.
Para confundir m�s al p�blico sobre los valores de la ciencia y la tecnolog�a, la tendencia actual en los medios masivos de comunicaci�n es presentar los avances de la humanidad y los de la exploraci�n espacial como casos extraordinarios del talento, m�s all� de la comprensi�n y realidad cotidiana de cualquiera; pareciera que estos avances sirven m�s para hacernos sentir peque�os e insignificantes, que para fincar sobre ellos la confianza en que son las herramientas principales para el desarrollo m�s justo de la sociedad futura.
Esta desinformaci�n sobre la utilidad de las actividades tecnocient�ficas, aunada a la distorsi�n que implica su militarizaci�n son, sin duda, algunos de los acontecimientos m�s 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 adem�s el peligro de destruir un castillo de ilusiones. Este trabajo tiene la intenci�n de tratar s�lo con la realidad m�s 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, as� 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 comprensi�n de una interesante actividad que en nuestros d�as nos afecta crecientemente.
Ahora sabemos que algunos frutos de la era espacial son las comunicaciones amplias o gente trabajando en el espacio; tambi�n, aparatos autom�ticos que estudian casi todo: desde los recursos naturales propios y ajenos, hasta los planetas m�s alejados en nuestro Sistema Solar. Los adelantos implican astronautas y equipos militares, experimentos cient�ficos y tambi�n estudios m�dicos y biol�gicos.
Poco a poco, los resultados de las tecnolog�as 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 informaci�n clim�tica, a comunicaciones y a �tiles im�genes de la Tierra provenientes de sistemas establecidos en el espacio exterior.
Esta falta de conocimiento sobre las repercusiones del quehacer espacial en la humanidad caus� un entusiasmo realmente desmedido en la primera d�cada de la actividad espacial, que muchas veces rayaba en lo delirante: algunos programas como la colonizaci�n 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 t�tricos y apocal�pticos, como los cohetes intercontinentales portadores de ojivas nucleares y, m�s recientemente, se ha llegado al colmo de confundir la realidad y la ilusi�n con los planes y programas para desatar la llamada "guerra de las galaxias".
NUESTRAS PERSPECTIVAS EN EL ESPACIO
Demasiados dudan de que los pa�ses en desarrollo, como M�xico, tengan algo que hacer en el espacio; idea que s�lo apoya lo dicho sobre el supuesto abismo entre el trabajo espacial y las necesidades de los pa�ses en desarrollo. No obstante, la verdadera dificultad de estos pa�ses para abordar temas espaciales es otra: estriba en saber a qu� aspirar dentro de la variedad de actividades e investigaciones espaciales actuales. Seguir, por ejemplo, el camino de los pa�ses industrializados hasta alcanzar sus logros espaciales, no parece viable; esto debimos haberlo hecho hace d�cadas, como lo hicieron la India y Brasil. Hoy, y en el futuro cercano, nuestros pasos en esa direcci�n deben ser necesariamente cautos y certeros, lejanos de lo inseguro, coyuntural o propagand�stico. El desarrollo de un pa�s no depende de grandes pasos o saltos hacia adelante, y s� de una mayor cantidad de trabajo sobrio por parte de sus ciudadanos, as� como tambi�n, no sobra nunca se�alarlo, de una autoevaluaci�n justa, que se base en los logros pasados y presentes, y en las expectativas futuras de cada sociedad.
En los pa�ses en v�as 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 b�squeda de nuestras propias v�as para el crecimiento econ�mico 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 m�s adecuadas a nuestro estado real, que nos posibiliten un avance y un auge econ�mico estable. Claro est�, tambi�n se requiere que nuestra organizaci�n social responda y se encuentre a la altura de las necesidades. Un desaf�o para nuestros pa�ses.
Para encaminarnos se puede, por ejemplo, elaborar pol�ticas y procurar los medios que permitan al pa�s avanzar con seguridad en la direcci�n que su sociedad y su gobierno seleccionen, sin tener que imitar tard�a y torpemente el camino de otros. En cuanto a logros espaciales, M�xico posee la capacidad en un corto plazo, dos o tres a�os, de manejar sat�lites en �rbita, de dise�o y fabricaci�n nacionales. Primero, unos sat�lites de experimentaci�n, para allanar solamente el camino de la t�cnica: de hecho, al escribir estas l�neas, los planes al respecto avanzan y han recibido su primer apoyo financiero; del dise�o preliminar ya se encarga la Universidad Nacional, con la colaboraci�n de otros importantes centros de investigaci�n, en los que se visualizan con claridad las ventajas futuras de tal empresa y que apoyan este tipo de proyectos piloto. Al primer sat�lite seguir�n otros y en pocos a�os tendremos la tecnolog�a necesaria para no volver a gastar grandes cantidades en comprar sat�lites a los pa�ses desarrollados, sino hasta export�rselos, como lo hace hoy Brasil con su aviaci�n. Claro est�, en el espacio no todo son sat�lites o astronautas, como parece al primer vistazo; hay otras actividades que tambi�n requieren de la atenci�n de todos nosotros, o cuando menos, de que las conozcamos. Dichas actividades pueden ser experimentos y observaciones realizados en el espacio, preparados para conocer m�s sobre la naturaleza que nos rodea, que hacen uso de las condiciones propias y �nicas 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 �rbita terrestre.
En el espacio, particularmente en la �rbita terrestre, hay varias condiciones especiales y �nicas, que resultan muy �tiles para gran n�mero de actividades. Entre estas condiciones, primero veremos una de las m�s curiosas: la microgravedad, o imponderabilidad.
Estando dentro de una nave en �rbita, los efectos de la gravedad no se perciben: las cosas no caen al suelo, todo flota, la gente, el jugo de naranja, las c�maras fotogr�ficas, todo. En �rbita, por ejemplo a una altura de 300 km, un sat�lite 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 (centr�fuga) opuesta que proviene de la trayectoria del sat�lite 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 sat�lite orbita el planeta, la fuerza de gravedad var�a ligeramente, seg�n el lugar que sobrevuela; por esto el equilibrio entre las fuerzas mencionadas var�a, provocando peque�as aceleraciones que oscilan de mil�simas a millon�simas de los valores de la gravedad en la superficie terrestre.
De la magnitud de estas peque�as variaciones, proviene el nombre de microgravedad: fuerzas que alcanzan la millon�sima parte de la gravedad sobre la Tierra. Es quiz� m�s preciso llamarla imponderabilidad que "ingravidez", como la llaman algunos autores, ya que la palabra gravidez se refiere s�lo al estado de embarazo en la mujer, y destacados m�dicos ginecobstetras me aseguran que decir ingravidez o microgravidez no es correcto, ya que, en el primer caso, si no hay embarazo no hay por qu� se�alarlo llam�ndolo ingravidez; y en el segundo caso, no se puede estar embarazada una millon�sima parte. En fin, la fuerza de la costumbre acabar� dictando c�mo llamaremos al fen�meno de microgravedad o imponderabilidad.
Ponderar es pesar: las cosas se ponderan, es decir se pesan; pero estando en �rbita nada pesa, las cosas por tanto son imponderables. En todo el libro hablaremos de esta propiedad de las cosas en �rbita, porque tiene muchas y muy importantes repercusiones para los cient�ficos e ingenieros espaciales, y en consecuencia podr�a tener tambi�n —dentro de muy poco tiempo— efectos ben�ficos para los habitantes de cualquier pa�s del planeta, como trataremos de mostrar en varias secciones de esta obra. Uno de los primeros efectos que notar�amos estando en �rbita, aparte de que nuestro est�mago no se sentir�a igual y de que entrar�amos en un estado medio euf�rico de tanta emoci�n, es que al ponerle leche al caf�, no se mezclar�an tan f�cilmente solos, puesto que en �rbita no se llevan a cabo las corrientes naturales que en la Tierra mezclan las cosas fr�as y calientes.
Por estas caracter�sticas, en �rbita se pueden tener experiencias y, sobre todo, hacer experimentos �nicos 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 introducci�n, mencionar la producci�n de medicamentos de ultra alta pureza, la preparaci�n de aleaciones con resistencias cientos de veces mayores que las producidas en tierra, el estudio de fuerzas muy peque�as, que en los laboratorios terrestres se esconden detr�s de los efectos de la gravedad, y muchas otras actividades.
Otra condici�n �nica del espacio es la visi�n total que la gente o los equipos en �rbita tienen de la Tierra y del resto del Universo: a esta propiedad los cient�ficos e ingenieros la llaman visi�n sin�ptica. Si bien los aviones pueden volar muy alto, normalmente a unos diez kil�metros, o hasta a 90 algunos muy especiales y costosos, los ingenios espaciales pueden colocarse a cientos y hasta a muchos miles de kil�metros de la Tierra, en posiciones m�viles o fijas en el plano ecuatorial, con lo que pueden cubrir a un pa�s dado con sus se�ales. Desde all� arriba, aparte de verse bell�sima la Tierra, como lo muestran las fotos, las pel�culas tomadas desde el espacio y las descripciones de los cosmonautas, se puede observar nuestro planeta y otros cuerpos celestes de manera muy especial, �nica, m�s a�n si para ello se cuenta con instrumentos �pticos y electr�nicos adecuados.
Desde el espacio se exploran los recursos naturales de extensas zonas del planeta, que tomar�a a�os explorar en la Tierra. Con im�genes especiales tomadas con sat�lites de percepci�n remota o teledetecci�n (detecci�n a distancia), se preparan mapas de regiones o de pa�ses enteros con gran precisi�n. M�xico y otros pa�ses as� lo hicieron, y s�lo tardaron 15 a�os; digo s�lo, porque otros pa�ses tardaron hasta 100 a�os en lograrlo recorriendo su territorio por tierra o con aviones. Despu�s volveremos sobre esto.
Adem�s, desde el espacio se estudia el crecimiento anual o incluso mensual de las ciudades, sus procesos de contaminaci�n, los de los mares, bah�as y r�os, y asimismo —tomen nota— se detectan posibles dep�sitos de minerales, que incluyen oro y plata, f�sforo y potasio para fertilizantes, tungsteno y titanio para industrias clave, zonas de potencial petrol�fero, concentraciones de alimentos para peces, con lo que se pueden orientar flotas pesqueras hacia lugares m�s productivos, y otras muchas actividades, algunas de las cuales ir�n apareciendo en el libro, y otras, tratadas con m�s detalle por especialistas, en libros de esta misma serie (v�ase La percepci�n remota: nuestros ojos desde el espacio).
La visi�n amplia tiene otra cara, de la misma o incluso mayor importancia para los cient�ficos, en particular para los astr�nomos. Nos referimos a la visi�n hacia el resto del Universo. Los astr�nomos han so�ado durante siglos con poder quitarse de encima los efectos distorsionadores que sobre sus observaciones tiene la atm�sfera de la Tierra; la atm�sfera cambia los colores, las formas, las propiedades, y hasta las posiciones de objetos distantes. La manera m�s sencilla de evitar las distorsiones es poner en �rbita los telescopios, que pesan varias toneladas. Este viejo sue�o se est� logrando progresivamente en la actualidad, por un lado, mediante la cooperaci�n internacional: grupos de los m�s prestigiosos investigadores han dise�ado un telescopio (el Telescopio Espacial Hubble) para que funcione a cientos de kil�metros de altura sobre gran parte de la atm�sfera, y que se puede operar a control remoto desde la Tierra. Por otro lado, a la estaci�n espacial sovi�tica Mir, puesta en �rbita en 1986, se le han ido fijando m�dulos adicionales, entre los cuales se ha colocado ya el observatorio astrof�sico Quantum de 20 toneladas; en este proyecto han participado con algo de instrumentaci�n cient�ficos holandeses, alemanes, suizos y la Agencia Espacial Europea. Sin duda, este tipo de instalaciones revolucionar� la f�sica del espacio al aumentar los conocimientos sobre el inmenso entorno del hombre.
Y no s�lo los pa�ses m�s desarrollados se abocan a hacer esto; para sorpresa de muchos, las primeras pl�ticas para dise�ar y fabricar un sat�lite-telelescopio se han llevado a cabo; actualmente se est� discutiendo entre universitarios el proyecto, y quiz� para el inicio de la d�cada de 1990 empiece a instrumentarse este sat�lite mexicano. M�s adelante nos referiremos a �l.
Se dice que en el espacio interplanetario no hay nada, esto es, hay un vac�o, pues aunque �ste contenga muchas cosas, su proporci�n es muy baja. Sin embargo, hasta el vac�o es �til, tanto que en tierra, por medio de aparatos como bombas difusoras, turbomoleculares, criog�nicas y mec�nicas, se pueden alcanzar, con no pocas dificultades, los altos y los llamados ultraltos vac�os; sin embargo, mientras m�s alto sea el vac�o que deseamos, m�s trabajo, costo y t�cnica se requieren.
Los altos vac�os son muy �tiles en muchos procesos tecnol�gicos e industriales: desde algunas actividades aparentemente tan complejas como la observaci�n en microscopios electr�nicos, hasta otras como dorar o platear joyer�a de fantas�a. Todos los pa�ses industrializados, y muchos en desarrollo, manejan t�cnicas de vac�o en una amplia gama de actividades; casi se podr�a medir el avance de una sociedad en t�rminos del n�mero de sistemas de vac�o por habitante. Asimismo, hay muchos avances de la ciencia y la tecnolog�a que hubiera sido imposible alcanzar sin estas t�cnicas de vac�o; por ejemplo, los continuos descubrimientos de part�culas dentro del n�cleo at�mico, que se conocen por medio de estudios con aceleradores que lanzan hacia un blanco experimental part�culas submicrosc�picas, para observar los efectos de la colisi�n, son un logro que sin el vac�o no podr�a haberse realizado, ya que el aire pronto las frenar�a.
En el espacio no s�lo hay vac�o, sino, valga la expresi�n, hay mucho, lo que hace posible desarrollos tecnol�gicos muy importantes. Hoy en d�a se dise�an f�bricas para operar en el espacio, que utilizan principalmente el vac�o, y a una gran compa�era de la que ya hemos hablado, la imponderabilidad. �Por qu� subir a �rbita terrestre toda una f�brica, teniendo todav�a un costo tan alto? Esto s�lo se puede contestar considerando a fondo las ventajas del vac�o, sus costos en tierra, la frecuencia de su uso y otros factores. Lo que es seguro es que nadie lo financiar�a por puro gusto.
Por �ltimo, otra importante condici�n de la �rbita terrestre es el acceso a la radiaci�n que proviene del Sol y de otros cuerpos del Universo. La atm�sfera no deja pasar o frena muchas part�culas y radiaciones que viajan en el espacio en direcci�n a la Tierra; nuestro conocimiento del Universo creci� en forma importante cuando la humanidad pudo colocar artefactos sobre las capas m�s densas de la atm�sfera. Entre los primeros descubrimientos, vino la sorpresa de que la Tierra ten�a unos cinturones o bandas que atrapaban radiaciones (los cinturones de Van Allen, 1958) y que su campo magn�tico, como el de un gran im�n, dirig�a muchas de estas part�culas cargadas el�ctricamente (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 espect�culo visual, que francamente hay que ver para creer. Los habitantes y afortunados viajeros de esas fr�as regiones gozan con cierta frecuencia de tan imponente espect�culo de luz y sonido (o cuando menos a m� me parece que nos acompa�aba en aquella experiencia un sonido, aunque sospecho que fue exclusivamente resultado de la emoci�n y el entusiasmo de ese momento). Pero, que no cundan las envidias, pues para los habitantes de regiones m�s cercanas al ecuador, se compensa tal carencia de espect�culo con creces, pues seguro que los que gozan de las auroras, preferir�an ver y nadar en los mares c�lidos, transparentes y llenos de vida como el Caribe. Pero volvamos al tema de la radiaci�n.
Unos a�os despu�s de que se conocieran los cinturones de Van Allen, se descubri� que la Tierra, como los cometas, tiene cola que le pisen: una cauda que se extiende, seg�n se sabe, hasta 65 000 kil�metros en direcci�n 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, est� la radiaci�n ultravioleta. Invisible al ojo pero da�ina para la piel y para las partes m�s delicadas del ojo humano: principalmente para la retina y sus receptores. Estudiar las emisiones de cuerpos celestes con �ste 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 �rbita terrestre que tanto atraen a los cient�ficos aeroespaciales: imponderabilidad, visi�n amplia, vac�o y radiaci�n. Si bien todo lo que hemos tratado tiene car�cter espacial y no es muy dif�cil entusiasmarse con ello, me voy a permitir intentar poner los pies en la Tierra, ya que lo que ocurre aqu� abajo determina lo que podemos hacer en �rbita, y esto lo hace tanto o m�s interesante. M�s adelante retomaremos el tema del espacio, despu�s de haber recogido en el camino alguna informaci�n, en apariencia muy diferente pero, como veremos, con mucha relaci�n con los temas espaciales: la aeron�utica, los materiales complejos, as� como los medios de investigaci�n que se utilizan para hacer avanzar el conocimiento en muchos campos.
