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La Ciencia que no puede desarrollarse en la Tierra

El Transbordador Espacial Columbia salió hoy de la Tierra hacia una misión dedicada a la investigación científica.

NASA

ver leyendaEnero 16, 2003: El año es 1643. Evangelista Torricelli, un ayudante de Galileo, vertió un poco de mercurio en un tubo de vidrio y colocó su pulgar sobre un extremo. Intentó entonces arrojar el mercurio fuera del tubo, pero no fue posible. Se había formado un pequeño vacío entre su pulgar y el mercurio; de alguna manera esto sostenía al pesado líquido en su sitio.

Había descubierto el vacío.

Hoy en día, los niños en los restaurantes rutinariamente hacen lo mismo usando pitillos y agua o leche, pero en los tiempos de Torricelli la noción de vacío fue radical. Aristóteles mismo había declarado que la naturaleza aborrecía los vacíos. Los científicos, sin embargo, pronto aprendieron a amarlos.

Arriba: Evangelista Torricelli--¿el primer investigador espacial? [más información]

Una cámara de vacío de laboratorio es como un pedazo del remoto espacio en la Tierra. Es un maravilloso lugar para llevar a cabo experimentos que serían imposibles en la espesa atmósfera de nuestro planeta. La investigación del vacío y presión de aire ha llevado a las bombillas, circuitos integrados, comidas liofilizadas, aceleradores de partículas, microscopios electrónicos -- hasta pronóstico del tiempo y vuelos humanos. Torricelli estaría sorprendido.

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Se podría decir que el trabajo de Torricelli marcó el comienzo de la investigación espacial. "Pero hay muchos aspectos del espacio que no podemos imitar en la Tierra", dice el Dr. John Charles del Centro Espacial Johnson (Johnson Space Center) de la NASA en Houston. "Podemos bajar la presión del aire en un laboratorio con cámaras de vacío y bombardear muestras con radiación similar a la del espacio. Pero no podemos eliminar la gravedad, o mirar a la Tierra desde arriba."

Algunos experimentos simplemente no se pueden realizar en la Tierra. Por esta razón NASA está construyendo la Estación Espacial Internacional, un laboratorio de investigación permanente de baja gravedad. También por esto NASA programa misiones de Transbordadores Espaciales dedicadas a investigación científica.

Una de estas misiones se inició esta mañana cuando el Transbordador Espacial Columbia (STS-107) despegó llevando al espacio más de 80 experimentos científicos. Cerca de la mitad de ellos son comerciales, patrocinados por empresas que esperan situarse con ventaja para el próximo gran negocio. El resto es pura ciencia. "Estamos haciendo experimentos de física fundamental, biología, seguridad contra el fuego, medicina, clima... la variedad es impresionante," dice Charles, quien es el científico de la misión STS-107.

"El espacio es un verdadero entorno extraterrestre", dice Charles. "Aquí arriba muchas cosas se comportan de forma diferente".

ver leyendaLas llamas en la tierra tienen forma de lágrima debido a que son causadas por aire caliente elevándose en un campo gravitacional. A bordo de una nave espacial, sin embargo, las llamas se dispersan en pequeñas bolas que se mueven alrededor como OVNIs. Se queman casi sin usar combustible -- algo que los investigadores intentan reproducir en motores de automóviles, con ahorro de combustible. Uno de los experimentos en STS-107, llamado SOFBALL-2, quemará algunas bolas de fuego y medirá sus propiedades. Los científicos esperan aprender cómo arden y cómo se mantiene la llama.

Arriba: Pequeñas bolas de fuego fotografiadas a bordo del Transbordador Espacial Columbia en 1997. [más información]

El cerebro humano es otro ejemplo. Un astronauta que acaba de entrar en órbita tiene grandes ajustes que hacer: No hay "arriba o "abajo". Si dejas caer algo esto no cae. ¡Tan sólo intente capturar una pelota lanzada por un compañero! El cerebro se adapta a la ausencia de peso construyendo "un modelo" o subrutina mental que dice al cuerpo cómo interpretar estas experiencias tan inusitadas. En poco tiempo, dormir boca abajo no es problema. No se sabe cómo el cerebro construye tales modelos, pero los neurocientíficos desean saberlo, ya que muchos creen que esta capacidad de crear modelos es la clave para el aprendizaje humano en la vida diaria. Científicos de la NASA estudiarán este proceso entre los miembros de la tripulación del STS-107.

¿Cúan diferente es el espacio? Ni siquiera las flores huelen igual. El gigante de la industria de la perfumería International Flavors and Fragrances (IFF) descubrió esto en 1998 cuando enviaron una rosa miniatura llamada "Overnight Scentsation" en órbita a bordo del Transbordador Espacial Discovery (STS-95). La flor desarrolló un "aroma floral de rosa" muy distinto de su olor natural en la Tierra. La nueva fragancia desde entonces ha sido incorporada en "Zen", un perfume producido por la compañía Japonesa Shiseido. En esta ocasión en el STS-107 IFF, los científicos enviarán dos flores en órbita -- una rosa y una flor asiática del arroz. Esperan que la combinación del par produzca aromas aún más exóticos que los anteriores.

ver leyendaDerecha: La mayoría de los experimentos a bordo del STS-107 tendrán lugar dentro de un módulo SPACEHAB dos veces mayor del que se muestra aquí, en el área de carga de la nave espacial Discovery en 1998. [más información]

"Estos son solamente tres ejemplos," dice Charles. "Hay alrededor de 77 experimentos más a bordo del Columbia -- todos igualmente emocionantes".

El control de tantos experimentos es un trabajo pesado. Para llevarlos a cabo, la tripulación del Columbia estará formada por siete miembros que serán divididos en dos grupos, Azul y Rojo, los cuales trabajarán en turnos de 12 horas. Esto permitirá hacer investigaciones 24 horas al día durante los 16 días de la misión.

Todas las investigaciones a bordo del Columbia tienen algún objetivo específico, tal como mejorar los motores de los automóviles o descubrir nuevos aromas. Pero las grandes recompensas, dice Charles, son desconocidas. "Nadie en el siglo XVII podría haber predicho a dónde nos llevaría el sencillo experimento de Torricelli. Igualmente, nadie puede predecir a dónde nos llevará a nosotros la investigación en ambientes de baja gravedad."

"Es casi seguro, sin embargo, que nuestras predicciones, con base en nuestra rudimentaria experiencia, serán sólo una pequeña fracción de los beneficios finales".

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Nota del Editor: A pesar de la creencia popular, existe gravedad en la órbita de la Tierra. De otra forma la nave volaría hacia el espacio en lugar de orbitar nuestro planeta. Los astronautas (y sus ensayos científicos) experimentan ausencia de peso porque la nave está en caída libre. La próxima semana publicaremos un artículo acerca de diminutas desviaciones de ausencia de peso en el STS-107, y cómo esto afecta a algunos de los experimentos a bordo.

Créditos y Contactos

Autor: Dr. Tony Phillips
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Curador: Bryan Walls


Relaciones con los Medios: Steve Roy Traducción al Español: Manuel Hermán Capitán/Carlos Román
Editor en Español: Héctor Medina
El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.

Enlaces a la Red

Las Investigaciones Espaciales y Usted -- (NASA/OBPR) Portal de la misión científica STS-107.

Artículos de Science@NASA y Ciencia@NASA sobre la misión STS-107:

Un Misterio en una Botella (En Español) -- Algunos fluidos tienen una misteriosa propiedad: por un momento son espesos, y al siguiente son aguados. Los físicos pretenden averiguar porqué, con la ayuda de un experimento en el espacio.

La Física de los Castillos de Arena (En Español) -- Una futura misión del Transbordador llevará pequeñas columnas de arena al espacio -- y volverá con valiosa información para los ingenieros de terremotos, granjeros y físicos.

Olores Espaciales -- Los investigadores están a la búsqueda de nuevas fragancias con mejores ventas. Por ello enviarán un par de flores en órbita alrededor de la Tierra.

Balanceando Cerebros -- Investigadores de la NASA están aprendiendo nuevas cosas acerca del cerebro humano estudiando cómo los astronautas recuperan el balance.

Bolas de Fuego Flotantes (En Español) -- En el espacio, las llamas tienen un comportamiento extraño: forman pequeñas esferas, casi invisibles, que podrían revelar los secretos de la combustión aquí en la Tierra.

Sembrando Semillas en Campos Magnéticos (En Español) -- Los científicos esperan que un inusitado experimento, programado para ser puesto en órbita por el Transbordador Espacial este verano, revele cómo las plantas pueden determinar dónde es "arriba" y "abajo". NASA

Espirales Espaciales de Musgo -- Las muestras de musgo velludo que viajan a bordo del Transbordador Espacial hacen cosas extrañas: toman forma de espiral. Los científicos dicen que es una pista para entender los fundamentos de cómo trabajan inrnamente las células vegetales.

Confundido por el Café -- Aquí hay algo para pensar mientras bebe su próximo capuchino: la física de una humilde bolsa de granos de café aún guarda sorpresas para los científicos.

Evangelista Torricelli. Su descubrimiento del vacío inició una revolución en el pensamiento científico acerca de la naturaleza del aire y la materia. También permitió la creación de nuevos tipos de experimentos, que solo podían hacerse en el "ambiente alienígena" de una cámara de vacío. Aprenda más: Breve Historia de la Terminología y Tecnología del Vacío ( Servicios Técnicos McAllister-McAllister Technical Services); Entendiendo la Presión y el Vacío (Biblioteca y Mueseo de Bakken-The Bakken Library and Museum)


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