⭐ Cómo navegar en el espacio exterior
Sobre cómo pudimos alunizar en la Luna, volver a la Tierra tras una verdadera odisea espacial, y cómo pretendemos que otros ahí afuera nos encuentren
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Últimamente se habla mucho de la nueva carrera espacial, donde los dos China ha reemplazado a la Unión Soviética, y la iniciativa privada, con SpaceX a la cabeza, tiene cada vez más relevancia. Sin embargo, a mi me fascina mucho más como aquellos pioneros (y lamentablemente muy pocas pioneras) pudieron llegar al espacio e incluso pisar la luna con una tecnología tan primitiva1. Este boletín2 recopila tres historias en los que nuestros protagonistas tuvieron que vérselas para navegar por el espacio y conseguir alunizar en la lejana luna o volver a casa sanos y salvos tras un catestrófico accidente. Empezaremos, sin embargo, con unos pequeños apuntes de física orbital y tecnología espacial para entender mejor la dinámica, el movimiento y la localización fuera de nuestro planeta.
Unas nociones básicas de física
Para poder lanzar un objeto al espacio exterior y que consiga atravesar nuestra atmósfera y escapar la gravedad terrestre es necesario que todo sea perfecto. En la industria espacial no es raro que los lanzamientos se aplacen una y otra vez, ya sea por las condiciones metereológicas o por detección tardía de fallos. Así que, no es de extrañar que el lanzamiento del Miura, el primer cohete español que quiere otro taxi espacial para satélites, se haya aplazado ya un par de veces.
Pero nada de esto sería posible sin conocer las leyes que nos ayudan a entender la física del espacio. Es aquí donde Kepler y Newton entran en escena3. El primero estableción los principios fundamentales para entender la forma en la que los planetas orbitan alreadedor del Sol. Como no quiero aburrir a nadie me quedaré solo con la primera, todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, y el Sol se encuentra en uno de los focos de la elipse (recordad que una elípse no tiene un único centro como las circunferencias, sino dos focos).
Newton aportó, por un lado, la base teórica del movimiento. Estas tres leyes fundamentales configuran nuestro entendimiento de las fuerzas que gobiernan el movimiento y la resistencia al mismo de los objetos en el espacio. Cómo se mantienen en su estado de reposo o movimiento sino son modificados por una fuerza externa que puede cambiar su estado o trayectoria, y cómo con cada acción o fuerza aplicacada aparece otra igual opuesta. Y por último, y más importante, la Ley Universal de la Gravedad que define la fuerza de dicho nombre “con que se atraen dos objetos es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”.
Vehículos y GPS espaciales
Gracias a la rápida innovación que floreció a partir de mediados del siglo pasado, la tecnología nos ha permitido escapar de la atmósfera terrestre. Como consecuencia existen en el espacio objetos artificiales, hechos por los seres humanos, orbitando otros planetas o incluso viajando más allá de las fronteras conocidas:
los satélites son objetos que se desplazan alreador de la Tierra u otro planeta dentro del Sistema Solar,
las sondas espaciales son naves no tripuladas que viajan hacia regiones inexploradas,
las naves tripuladas, son vehículos diseñados para navegar por el espacio con soporte vital para seres humanos.
Tanto unos como otros usan un número redundante de sensores para obtener información para poderse localizar espacialmente pero también para filtrar ruido (¡ya que no pueden utilizar los sistemas de GPS por estar fuera de nuestro planeta!). Éstos ayudarán en última instancia a los sistemas de navegación para responder a las preguntas: ¿qué es arriba? ¿Dónde estoy? ¿A dónde voy? Las respuestas permitirán corregir su posición y trayectoria utilizando mecanismos que añadirán fuerzas dirigidas o torques.
Uno de mis instrumentos de navegación favoritos son los “startrackers”, algo así como una cartografía estelar similar a lo que antaño usaban los marinos en alta mar. Actualmente son usados de manera automática por los satélites terrestres pero durante las misiones Apollo los astronautas oteaban el horizonte galáctico para determinar los waypoints o puntos intermedios para alcanzar la Luna o volver a la Tierra.
Apollo 13, una odisea espacial
¿Qué pasa cuando intentas volver pero no puedes ver las estrellas además de una nave estropeada? Esta es la archiconocida historia de como la tripulación del Apollo 13 y sus compañeros de Mission Control consiguieron completar con éxito una verdadera odisea espacial4, y no la de Kubrick.
Para aquellos y aquellas que no sepan de lo que estoy hablando, dos misiones después de que Amstrong pisara la luna, una explosión de un tanque de óxigeno dañó el módulo de control de la Apollo 13, lo que obligó a desistir en su intento de visitar una vez más en nuestro satélite y dar la vuelta. Para ello tuvieron que apañárselas para navegar sin tener las estrellas como referencia, ya que la explosión había provocado que muchos restos y oxígeno saliese al exterior e imposibilitara la visión.
Como alternativa utilizaron la línea que divide la parte iluminada y la no iluminada de la Tierra, lo que se denomina el “terminador”. Si quitas el sonido en el espacio y la exagerada dramatización, os podéis imaginar como Jim Lovell y los suyos lo consiguieron en esta escena de la película de Tom Hanks.
Apollo 12 , un alunizaje perfecto
Del Apollo 13 en el que todo salió mal, al Apollo 12 en el que todo salió a la perfección. La misión de Apollo 12 es una gran desconocida. Nos sabemos de memoria los nombre de Amstrong, Aldrin y Collins, la tripulación de la Apollo 11 que hizo historia. También ha quedado en nuestro recuerdo la lucha por la supervivencia de los Lovell y compañía en Apollo 13 por lo que sucedió y por la literatura y cine que lo plasmó. Sin embargo, los astronautas y la misión de la Apollo 12 son unos totales desconocidos. A pesar de realizar el mejor aparcamiento del módulo lunar de todas las misiones Apollo.
Uno de los objetivos de esta misión fue la de mejorar el proceso de alunizaje. Además de ciertas mejoras en la tecnología de abordo, eligieron un punto muy específico. El lugar en la superficie lunar donde había caído, por falta de un verbo más adecuado, el robot sonda Surveyor 3.
Conrad Jr, el piloto, ayudado por el ordenador del módulo lunar, el cual le iba diciendo por donde mirar por la ventana (un pequeño triángulo invertido) y que líneas usar de referencia en una escala llamada Landing Point Designator (traducido al castellano como “punto designado de aterrizaje”) para así corregir su posición5. En una de las primeras colaboraciones que ahora posiblemente denominaríamos chatGPT espacial.
Como resultado, Conrad Jr realizó hasta siete correcciones guiado por el LPD hasta posarse a unos 150 metros del Surveyor 3. Un alunizaje perfecto.
Cómo ET (no) nos va a encontrar
Mientras que nosotros sí que fuimos capaces de encontrar el Surveyor 3 y alunizar a pocos metros de él, los extraterrestres serán incapaces de aterrizar en la Tierra aún con las mejores instrucciones que hemos sido capaces de imaginar.
Hace más de 40 años, la NASA envió dos sondas, la Voyager I y la Voyager III, en un tour interestelar con un mensaje para cualquier vida extraterrestre que se pueda cruzar. Este mensaje fue grabado en el llamado “golden disk” o disco de oro, a cargo del astrónomo Carl Sagan y cuenta la historia de nuestro planeta a través de la ciencia, sus sonidos e imágenes.
Pero lo más importante para nosotros es el mapa de donde poder encontrarnos. El mapa hecho por Frank Drake donde se extrapola la localización de la Tierra en relación de 14 púlsares.
El primer pulsar fue descubierto en 1967 por Jocelyn Bell Burnell durante su postgraduado. Desde entonces se han descubierto billones. Estas estrellas de neutrones emiten periodicamente radiación en periodos cortos y regulares. El asunto es que estos pulsos cambian de dirección con el tiempo. Así que lamentablemente encontrar las 14 correctas es una terea más que imposible. ET tendrá que llamar por teléfono.
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Para conocer más sobre los primeros ordenadores y las diferentes tecnologías que ayudaron a llevar al hombre a la Luna recomiendo dos libros: O’Brien, F. 2010. The Apollo Guidance Computer: Architecture and Operation. Springer-Praxis. [download] y Mindell, D. A. 2008. Digital Apollo. Human and Machine in Spaceflight. The MIT Press.
Si tenéis cuatro minutos, estos dos vídeos sobre las Leyes de Kepler y las de Newton de QuantumFracture seguramente hagan un mejor trabajo que lo escrito en este boletín.
Recomiendo escuchar la segunda temporada del podcast de la BBC. 13 minutes to the Moon. Season 1 & 2. BBC podcasts [link] sobre el Apollo 13 (la primera es sobre el 11), y el fantástico libro de Kranz, G. 2009. Failure is not an option. Simon & Schuster. del Director de Vuelo Gene Kranz donde relata como montar y dirigir un equipo de “soporte” que ayudaría a conseguir todos los logros espaciales de la NASA.
Para aquellos y aquellas que quieran ver una simulación de como sería realizar el alunizaje de módulo lunar del Apollo 12 recomiendo ver este vídeo de Youtube.