[Fisica] Gravity - Desde el punto de vista cientificoide.

¿Que que es lo que hace esto aquí? ¿Que debería de estar en Reviews de elcuaz2?... probablemente tendrían razón, de no ser por que esto no sera una reseña de la película. Es mas, si lo que quieren es una reseña de esta, les recomiendo que visiten la entrada de una amiga en su blog llamado Sunadokei, mas específicamente en Gravity - La obra maestra del cine.

Por mi parte tengo que decir que la película es increíble, no solo a su nivel de trama, sino también en su nivel de aproximación a la realidad, de como es que se mueven los cuerpos en el espacio, las reacciones generadas ante el movimiento, la misma tecnología mostrada en esta. Todo en la película fue impecable, con algunos por menores, pero estos fueron tan pocos, que es omitible y perdonable.

Lo que me gustaría empezar es con los desechos, la causa del drama en toda la película, y en un sentido, el antagonista del film, los desechos.

Los desechos, o también conocida como basura espacial, han sido una de las mas grandes preocupaciones en los vuelos espaciales. Si bien en  la película de Gravity nos muestran una nube de desechos creada después de que los rusos le dispararon a uno de sus satélites, lo cierto es que no es necesario esto para que ya exista peligro allá arriba.

Allá arriba hay mucha basura, demasiada, mas de la que quisiéramos admitir. ¿De donde salio? bueno... lo cierto es que no hemos sido lo bastante ordenados en nuestras empresas espaciales, y con los años han quedado desde satélites, propulsores y hasta herramientas volando en el espacio, y todo esto viajando a increíble velocidad, aproximadamente 35,000 Km/h. esa es una velocidad endiablada, lo suficiente para destrozar nuestras cabinas presurizadas, y matar a sus ocupantes, tal y como sucede en la película, y no se necesita de que se vuele un satélite ruso para ello. La basura allí esta, y es difícil seguirle el rastro a toda, pues es demasiada, solo como dato se calcula que hay mas de 13,000 objetos hechos por el hombre de mas de 10 cm de diámetro. Así que el daño que puede causar una lluvia de desechos en el espacio fue impecable en la película.

Y esto no es fantasía, algún día podría pasar.

Otro fenómeno que se ve en Gravity, es un incendio en gravedad cero. Un incendio no solo es peligroso por el hecho de que consume oxigeno para seguir latente, sino que su comportamiento es muy diferente del fuego en la Tierra.

A la izquierda fuego con su comportamiento en la Tierra, a la derecha, fuego en gravedad cero.

Para no aburrirlos con detalles, solo cabe destacar que el fuego en gravedad cero es una bestia completamente diferente en el espacio, puede incluso arder a bajas temperaturas, y hasta el momento solo hay dos películas que nos han mostrado fuegos espaciales muy próximos a la realidad, una, esta de Gravity, y la otra poco conocida, Planeta Rojo.

Poster de Planeta rojo.

Finalmente, y no por ello menos importante, lo que se mantuvo a lo largo de la película presente, fue esto del movimiento en el espacio. Lento, que a toda acción hay una reacción, o que para una navegación en el espacio es necesario el uso de pequeños propulsores, llamados de hecho verniers.

Así lucían los Verniers en los transbordadores espaciales, y cabe destacar que la forma aerodinámica era con la idea de que al regresar al planeta planean para aterrizar, por lo cual una forma aerodinámica en el espacio es inútil, pero si necesario tener estos pequeños propulsores en los lugares correctos.

Y eso seria a grandes rasgos la física de Gravity, así que ahora que vean de nuevo esa película, sabrán que no solo estan viendo una autentica obra de arte del séptimo arte, sino que una realidad de nuestro mundo como lo conocemos, y del nivel tecnológico que hemos alcanzado, que no es nada despreciable, pese a los errores que hemos cometido, y cometemos en nuestra historia como especie.

Referencias.

Si les intereso el tema, aquí podrán encontrar mas información.

[1] http://science.howstuffworks.com/space-junk.htm
[2] http://www.space.com/13766-international-space-station-flex-fire-research.html

[¿Factible?]Las colonias espaciales de Gundam - ¿Realidad o ficción?

De vez en cuando tratare de hacer este tipo de cosas, discutir la factibilidad de ciertos hechos o inventos manejados en la ciencia ficción, no es ningún secreto que lo que mas me gusta Gundam, sin embargo, ¿sabían que dentro de lo que se ha manejado en las diferentes series, existe una cierta probabilidad de que las cosas mostradas en estas sea posible?

Una constante presente en todas las series de Gundam, después de los mobile suits (ms), son las colonias espaciales. Algunos pudieran llegar a pensar que son puro invento, en beneficio de la trama de la serie... no es así, ya que, al menos en teoría, son completamente posibles XD.

¿Se les hizo familiar la imagen anterior?, ¿Están preguntándose a que serie de Gundam pertenece esa imagen?, pues lo siento chic@s, pero esa imagen no es de Gundam XP y tampoco de otra serie o película de ciencia ficción. Pertenece al libro The High Frontier: Human Colonies in Space. Este entretenido librito fue escrito por el físico Gerard K. O'Neill, por 1977, 2 años antes de la primera serie de Gundam, y resulto una pieza fundamental para crear ese universo.

Este es Gerard K. O'Neill.

O'neil diseño junto con varios entusiastas alumnos 3 tipos de colonias, las que vemos mas seguido en Gundam, y que son llamadas "basureros voladores", son las que el denomino como Isla 3.

Isla 3 estaba compuesta por dos cilindros de 8 km de diámetro y 32 km de largo (o alto como lo quieran ver). Unos auténticos monstruos, la idea era la de ponerlos de a pares, de tal suerte que rotarían entre ellos para mantener su posición, ademas de que este movimiento les daría una gravedad artificial por medio de fuerza centrifuga.

También contemplo el día y la noche, por ello se les diseño enormes paneles de espejos que, no son paneles solares, si no que su propósito es el de reflejar la luz solar para simular el día y la noche dentro de la colonia espacial. De hecho la NASA misma considero esto en serio como un proyecto de colonización espacial.

Imagen conceptual de colonias espaciales de la NASA basados en los trabajos de O'neil.

A lo largo de las series de Gundam han ido apareciendo los otros diseños de O'neil. Isla 2 hizo su aparición en Gundam 00. Su diámetro, de la esfera principal, era apenas de 1.6 kilómetros, pequeña si la comparamos con Isla 3.

Comparativa de Isla 2 con las colonias vistas en Gundam 00.

Isla 1 hizo su aparición en Gundam Unicorn. La cual es un Toroide (o dona) de medio kilómetro de diámetro, pero la NASA, tomo dicho diseño y lo hizo el Toroide de Stanford, que era prácticamente el mismo pero de 1.6 Km de diámetro, como la Isla 2 de O'neil.

Comparativa de el Toroide de Stanford (Isla 1), contra Laplace de Gundam Unicorn.

Isla 1 y 2 generaban gravedad artificial y luz de la misma forma que lo hacia Isla 3. En cuanto al las colonias de Gundam Seed y las de Gundam Wing, pues les diere, que las de Gundam Seed, pudieran llegar a ser posibles si, y solo si, estas rotaran sobre un mismo eje para generar la gravedad artificial en los pisos de las PLANT.

De las colonias espaciales de Gundam Wing son sencillamente imposibles y las mas carentes de sentido, pues se supone que el disco gira mientras que lo que parece una palanca se queda estático.

A la izquierda una colonia espacial de Gundam Wing y a la derecha una colonia espacial de Gundam Seed.

En el espacio esto no es posible, o giras todo o no giras nada, la única forma en la cual tuviera sentido es que girara una en sentido contrario a la otra, pero no me convence del todo esto, pues la parte que parece palanca no le veo la suficiente masa para que realice esta tarea... a menos que se tratara de un contrapeso. En cualquier caso, las PLANT y las colonias espaciales de Gundam Wing, pese a ser creativas carecen del fundamento científico que las soporte para decir que podrían ser posibles. Por eso digo que la UC siempre sera la mejor, por que es la que mejor se asesoría tiene a la hora de realizar una nueva producción. De hecho es el beneficio de la duda que le he otorgado a Gundam Age, que aunque han deformado bastante las Isla 3, siguen los pasos de las colonias espaciales propuestas hace mas de 30 años por O'neil. La cuestión a plantear entonces es si es posible construirlas, ya que acorde a O'neil, los basureros espaciales era posible construirlos con la tecnología de su época... hacerlas mas grandes requiere mas recursos, mas tecnología, pues a mayor tamaño, mas tensión sobre las piezas y sus materiales. 

[Fisica] Hiperespacio II - ¿Queda alguna esperanza?

Bien, escribí hace poco sobre el Hiperespacio, y de como William Edelstein acababa con nuestros sueños de viajar mas rápido que la velocidad de la luz, ya que determino este problema de la fricción a velocidades cercanas a la de la luz. Triste panorama que nos plantea este hombre.

Y por si no quieren ver la parte uno de esto, pues heló aquí, al hombre que ha pisado nuestros sueños... lo desprecio ¬¬

Sin embargo, también esta los problemas relativistas, por si no ya tuviéramos bastante con lo de Edelstein, no podemos olvidar a Einstein ¬¬... Pero!!! puede que aun quede una esperanza para nuestros salvajes sueños de viajar mas rápido que la velocidad de la luz, y la llave de esto la determino el físico mexicano Miguel Alcubierre, el cual logro determinar, al menos matemáticamente, que si es posible viajar mas rápido que la velocidad de la luz sin verse afectado por estas cuestiones relativistas, al mover el universo, en lugar de la nave.

Si alguien puede recuperar sus sueños de viajar mas rápido que la luz como en las películas y series de ciencia ficción es a el, el doctor Miguel Alcubierre.

Vamos, imaginen se trata de una alfombra que se dobla por delante y detrás de ustedes, saltan a la posición que quieren y desdoblan, en otras palabras, el famoso Warp de Star Trek, suena genial, ¿no?. Pero... por que siempre hay un pero ¬¬... el problema ahora se transforma en una cuestión de energía. Que acorde a los cálculos de Alcubierre se requieren unas cantidades de energía bestial.

Una nave dentro de su burbuja mientras se dobla el espacio frente y detras de el segun la teoria de Miguel Alcubierre.

Bueno, suponiendo que lográsemos resolver la parte de la energía, otro problema nace, y ese es que al viajar a velocidades cercanas o superiores a la velocidad de la luz, es que incluso, si la mas pequeña mota de polvo si impacta contra tu nave, puede desatar mas energía muy superior a la de todo el arsenal atómico de la tierra, por simple fuerza dinámica, y en el espacio hay mucho polvo. De nuevo volvemos entonces al problema de aun mas energía, pues ahora se requeriría de una especie de escudo electromagnético lo suficientemente fuerte como para resistir semejantes impactos, o un nuevo material.

Entonces volvemos a que si algún día es posible viajar a la velocidad de la luz como lo hace el Halcón milenario sera una enorme proeza para la humanidad, y que sera multidisiplinaria. De hecho leyendo por allí, supe que antes de soñar con viajar a otras estrellas, es necesario tener una sociedad que viva en el espacio. Una infraestructura espacial, con estaciones espaciales, naves subluminicas, colonias y muchos mas.

El mejor simil, para entender esto de desarrollar una sociedad espacial, antes de pensar en viajes a velocidades mayores a la de la luz, es como pensar que Cristobal Colon, hubiera cruzado el oceano Atlántico, sin que existieran astilleros, puertos, experiencia de construcción y técnicas de navegación. En un sentido, eso en su equivalente espacial es lo que nos hace falta. Hasta entonces, seguiremos soñando.

[Ingeniería] ¿Fracturamiento hidráulico? - ¿Que es eso? O_o

Pues bien, no pretenderé ser tan político... sin embargo, en mi país (México), se ha estado dando una situación a lo que concierne a los hidráulicos del país. Mas expresamente, la explotación de estos donde, de alguna forma se ha permitido que transnacionales tengan "ciertos" derechos sobre estos. Y fuera de esto, a lo que refiere del ámbito político no diré mas. No, la importancia de esta entrada es justamente sobre una tecnica que se le ha denominado como Fracturamiento Hidraulico, o en ingles, Hydraulic Fracking.

De alguna manera considere importante hacer esta entrada, dado que es justamente una de las técnicas que serán usadas por las compañías transnacionales. Con toda sinceridad, tengo que admitir que ingenierilmente el metodo es bastante impresionante, pero... ¿realmente es tan bueno como lo promocionan estas compañias transnacionales? Vamos a ver.

¿Como Funciona?

Esta técnica es usualmente para la explotación de gas o petroleo. Usualmente, cuando hablamos de este tipo de explotaciones, se nos ha hecho entender que reside en una especie de "piscinas" subterráneas.

Perforación petrolera clásica, en el fondo esta la "piscina" de petroleo a extraer.

La idea común de una perforación clásica, es la de perforar el subsuelo hasta alcanzar estas "piscinas" de petroleo, y por medio de un bombeo extraerlo del subsuelo. Sin embargo, desde hace un tiempo, se determino que en las rocas, en las porosidades es que existe gas y petroleo. Una perforación clásica no funciona, es allí donde sale la idea del fracturamiento hidráulico, el obtener el gas o petroleo de esas rocas. Y para ello usan explosivos.

Y cuando me refiero a explosivos, no me refiero a estar causando explosiones descontroladas como el coyote.

Las explosiones usadas, al contrario de lo que puedan pensar son bastante controladas. La idea se puede reducir en estos pasos.

1) Perforación de pozo.

2) Introducción de explosivos controlados, que al detonarse crean vetas guía en la roca.

3) Por medio de bombeo, se introduce una mezcla de agua, arena y otros 600 componentes químicos.

4) Esta mezcla, al entrar a presión es que empieza a fracturar la roca, a partir de las vetas guías hechas inicialmente. Los químicos y arena, ayuda a que pueda salir de la porosidades de las rocas el gas o petroleo.

Imagen que ilustra lo explicado anteriormente.

Como dije, la idea no es mala, y de hecho, involucra muchos cálculos matemáticos. Ademas de todo es un método económico que permite el acceso a recursos que de otra forma no seria posible. De hecho solo en estados unidos, existen 1.1 millones de excavaciones con este método, y en cuanto a economía, las cifras son bastante cuantiosas. Seria un método soñado, de no ser por sus efectos nocivos.

¿Los problemas?

Como se menciono anteriormente, el método, si hablamos de lo que podemos ver, no es tan malo. Por que ademas, en lugar de tener varios pozos, como en una perforación clásica, tenemos solo uno. Uno hasta diría que es amigable al ambiente, sin embargo el problema radica en lo que meten. No me refiero al agua (que de por si es demasiada la que usan, hablamos de miles de galones) o la arena, sino a los 600 compuestos químicos, que favorecen el que se pueda extraer el gas o petroleo de las porosidades de las piedras.

Ya que esos 600 componentes al estar en el subsuelo, pueden llegar  contaminar fuentes de agua potable. Pero no solo eso, si no que ademas en la atmósfera, el aire, se liberan sustancias como rimetilbencenos, hidrocarburos alifáticos y xilenos. Todos nocivos para los sistemas neurológico y respiratorio. De hecho esto fue confirmado, por un estudio realizado en la Universidad de Colorado, Denver, en Estados Unidos.

Es mas, en 2011, la Comisión de Medio Ambiente, Salud Pública y Seguridad Alimentaria del Parlamento Europeo, concluyo que con la fracturación hidráulica se produce una «emisión de contaminantes a la atmósfera, contaminación de las aguas subterráneas debido a caudales de fluidos o gases provocados por escapes o vertidos, fugas de líquidos de fracturación y descargas no controladas de aguas residuales, así como la utilización de más de 600 productos químicos para liberar el gas natural».

En países como Canadá, esta limitado el uso de esta técnica.Y muchos países de la unión Europea, como Francia, la tiene prohibida, por los efectos nocivos al ambiente, tanto en el subsuelo, como en la atmósfera.

Pues esos son los hechos de esta técnica, la cual en muchos casos se ha vuelto un problema creciente, y que desafortunadamente sigue existiendo por intereses mercantiles. Las empresas que usan esta técnica, se jactan de disponer de los residuos acorde a las regulaciones, aun así, este proceso enfrenta mucha critica en países de primer mundo, donde uno quiere creer las regulaciones son mas rigurosas, que en países en vías de desarrollo, y eso es algo que te deja pensando.

Referencias:

Si les intereso el tema, en estos links encontraran mas información al respecto.

[1] http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/hydraulic-fracking3.htm

[2]  http://www.tendencias21.net/El-fracturamiento-hidraulico-en-los-pozos-de-gas-es-nocivo-para-la-salud-humana_a10755.html

[3] http://www.todoelcampo.com.uy/fracking_bueno_o_malo-15?nid=7691#.UqY4VNLuKSo

[Fisica] Hiperespacio - ¿posible, o solo una fumada de opio de la ciencia ficción?

Bueno, bienvenidos a este nuevo blog, donde al menos la idea es llevar temas de índole científico con un lenguaje mas asequible a todo el mundo, y en la medida de lo posible tratare de no usar cálculos que puedan aterrarles. Con esto dicho, y después de pensarlo un rato, es que decidí iniciar este nuevo blog con este tema.

Hiperespacio, si uno se refiere a obras de ciencia ficción es muy usado, sobre todo en las operas espaciales, como en los libros de las fundaciones, mundo anillo, las guerras kzinti, la saga de Honor Harrington el juego de Ender, y un largo etc de la literatura. Pero donde probablemente se volvió mas popular este concepto, fue con las peliculas de Star Wars.

En el universo de Star Wars, es fácil surcar el espacio que separa a las estrellas, después de todo, tan solo hay que activar el hiperpropulsor, al tiempo que los imperiales te disparan a quemarropa. Pero para ello Han Solo alegaba que se necesitaba hacer varios cálculos antes del "Salto". Curiosamente aunque se hablo mucho de estos cálculos, en las demás películas jamas volvió a tomar el tiempo que le tomo en un principio a Han dar un salto, de hecho prácticamente solo activaba una palanca y listo. Aun así, la cuestión permanece, ¿es posible viajar de esa forma?

Halcón Milenario de la Saga de Star Wars.

Bueno... la verdad es que el menor de los problemas serian los cálculos, ya que hay otro problema a sortear vendría a ser algo que muchos pensarían no existe en el vació del espacio, me refiero a la fricción. Si uno estudia un poquito, se te dice que la fricción es toda fuerza que se opone al movimiento, si bien esto no es enteramente cierto... y lo tratare de explicar en otro momento, lo cierto es que pese a que en el espacio de habla de un vació, pues también existe fricción

Esta cuestión salio a relucir cuando el hijo del físico William Edelstein, le pregunto si en el espacio habría fricción. Como ya mencione, la pregunta suena tonta, sobre todo por que nos dicen en la escuela que el espacio es vació, cosa que no es del todo cierta, pero quédense con esa idea de momento. Bueno, pues entre todas las cosas que hay haya afuera, a parte de los obvios soles, planetas, estrellas de neutrones, agujeros negros y un largo etc... hay componentes, mas bien elementos, que están en la tabla periódica y que andan bagando sus átomos por el espacio, como el mas sencillo de todos que es el Hidrógeno.

Modelo de Bohr del atomo de Hidrogeno

Ahora bien... ¿que es la fricción? En realidad no sabemos con exactitud que es, y como mencione, el concepto de ser la fuerza que se opone al movimiento, queda rebasada cuando te dicen que un automóvil no podría moverse si no existiera fricción, pues si no hubiera fricción el carro sencillamente no se movería...  o pensaban que el dibujo de las llantas es solo para que se vean bonitas, pues no, son justamente para que tenga agarre con el pavimento y así se pueda mover el automovil, bueno dejemoslo hasta allí el concepto de fricción por ahora.

De no haber fricción, a la hora de correr nos pasaría lo que al mono de la figura. Sencillamente no nos moveríamos a ningún lado. Por decir algo patinaríamos en el mismo lugar, sin importar cuanto nos esforzáramos, no nos moveríamos.

Regresemos a lo que nos preocupa, la fricción en el espacio. William Edelstein quedo intrigado por la pregunta de su hijo, y comenzó a hacer cálculos, y los resultados fueron poco alentadores. Lo normal es que el hidrógeno sea inocuo, de hecho representa muchísimo menos del 1% de la composición del aire que respiramos, pero así como hay hidrógeno en la tierra lo hay en el espacio.

William Edelstein tras realizar sus cálculos para un objeto que fuera a 99% de la velocidad de la luz - mucha velocidad, olviden rapido y furioso, por que eso si es velocidad - encontró que una nave a esa velocidad estaría expuesta a 61 sieverts por segundo (sievert, por si se lo preguntaban, es la unidad con la cual se mide la radiación en el SI).

Hasta ahora parece les pongo algo raro y dificil de entender, y con la pregunta, ¿y donde esta el problema con ello? Pues que el ser humano se muere con 10 veces menos que eso, de hecho en el rango de los 3 y 6 Sieverts un humano ya esta en riesgo de morir, así que... !imagínense con 61!

Ph. D. William Edelstein, si quieren culpar a alguien de romper su sueño de ir a las estrellas es a él.

Entonces tenemos identificado el problema. Soluciones, tal vez un campo electromagnético, pero aquí nos topamos con un problema energético. Por otro lado, el único material conocido que sabemos puede protegernos de la radiación es el plomo, pero como sabemos, el plomo no es exactamente ligero, así que la industria de materiales tendría que experimentar, y crear un nuevo material,  o conformarse con enormes naves cuya zona habitable sea mínima.

En fin, la cuestión de si se puede viajar a la velocidad de la luz va mas haya de solo cuestiones energéticas o de si se puede o no hacer una nave, por que aun suponiendo tengamos la manera de viajar mas rápido que la luz, y eso sin prestar atención a los efectos relativistas de Einstein, nos tendríamos que seguir enfrentando al problema de la fricción que encontró Edelstein.