domingo, 25 de julio de 2010

Estudiantes obtienen una fascinante grabación en video de la desintegración de una nave espacial

El 13 de junio, mientras volaban en un avión a 12.500 metros de altitud, estudiantes de una escuela secundaria de Massachusetts presenciaron y grabaron en video la impresionante desintegración de la nave espacial japonesa Hayabusa, sobre Australia. Su reciente video es algo que no se puede perder.

Junio 25, 2010: El año pasado, el profesor de ciencias Ron Dantowitz, de una escuela secundaria situada en Brookline, Massachusetts, hizo una gran broma a tres de sus mejores alumnos. Les pidió que planearan una misión hipotética a bordo de un avión DC-8 de la NASA para observar la desintegración de una nave espacial mientras ingresaba estruendosamente en la atmósfera de la Tierra. ¿Cómo grabarían el evento? ¿Qué podrían aprender?

Durante 6 meses, ellos trabajaron intensamente en su asignación, sin jamás sospechar sobre la sorpresa que Dantowitz les tenía reservada.

El 12 de marzo, los sorprendió con la noticia: "La misión es real, y ustedes estarán a bordo en ese paseo".

A principios de junio, Dantowitz y sus tres alumnos adolescentes viajaron prácticamente por la mitad del globo terrestre para ayudar a la NASA a rastrear a la nave espacial japonesa Hayabusa mientras reingresaba a la atmósfera de la Tierra, a aproximadamente 43.450 km/h (27.000 millas por hora) y se desintegraba sobre el interior de Australia. Después de abordar el DC-8 y volar a una altitud de 12.500 metros (41.000 pies), su arduo trabajo rindió frutos cuando ellos finalmente grabaron en video con éxito el reingreso de la nave espacial:

Videoclip del reingreso de Hayabusa (reingreso, 500 píxeles)
Arriba: Haga clic aquí para reproducir la grabación en video del reingreso de Hayabusa. Crédito: Campaña de observación aérea del reingreso de Hayabusa a la atmósfera terrestre /Centro de Observaciónes Clay/ NASA.

"Mientras se acercaba al campo de visión de nuestra cámara, Hayabusa se veía en un principio como un pequeño punto blanco, y la seguimos durante algunos segundos sin emitir ni un solo ruido", comenta el joven James Breitmeyer. "Entonces explotó y se convirtió en un enorme despliegue de fuegos artificiales de color anaranjado, con piezas que volaban por todos lados. ¡Todos susurraron 'Ooooh' al mismo tiempo!"

La grabación en video fue tomada como parte de la campaña de observación aérea del reingreso a la atmósfera terrestre de Hayabusa. Dantowitz y sus alumnos, Breitmeyer, Brigitte Berman y Yiannis Karavas, fueron invitados a unirse al esfuerzo debido a la pericia de Dantowitz en la realización de observaciones ópticas, de rastreo y de espectroscopia.

Videoclip de Hayabusa (estudiantes, 200 píxeles)
Derecha: James Breitmeyer, Yiannis Karavas y Brigitte Berman durante su entrenamiento para grabar en video el reingreso de Hayabusa. [Más información]

Lanzada el 9 de mayo de 2003, Hayabusa se convirtió en la primera misión espacial en tener contacto físico con un asteroide e intentar regresar con muestras a la Tierra. Su viaje en redondo, de aproximadamente 11.272 millones de kilómetros (7 mil millones de millas), al asteroide Itokawa terminó con su reingreso a la atmósfera terrestre el 13 de junio de 2010. Los investigadores están esperanzados en que pequeñas partículas de la superficie del asteroide se encuentren selladas adentro de la cápsula de retorno de la muestra, la cual fue catapultada exitosamente en un paracaídas hacia la superficie de la Tierra, a la vez que los pedazos de la nave nodriza caían y se hacían ardientes añicos, mientras tres estudiantes atónitos observaban.

La campaña de observación fue diseñada para medir las condiciones que el escudo protector de calor de la cápsula tiene que soportar mientras ésta penetra en la atmósfera de la Tierra.

"Habíamos realizado varios vuelos de práctica, pero cuando despegamos hacia la situación real, sentí el aumento de la adrenalina", comenta Breitmeyer. "Me senté en el borde de mi asiento, ansioso de que el avión llegara al lugar justo en el tiempo justo".

"Llegamos al sitio de intersección con 30 minutos de anticipación", comenta Dantowitz. "De modo que practicamos la situación del encuentro para asegurarnos de que todos supieran con qué estrellas debían alinearse las cámaras para captar el reingreso de Hayabusa. Para cuando terminamos la rutina de ensayo, quedaban tan sólo 2 ó 3 minutos antes de comenzar".

"Mientras esperábamos, había calma, hacía frío y estaba oscuro", comenta Breitmeyer. "Todos estábamos un poco nerviosos. Sabíamos que todo el intenso trabajo del último año se reduciría a ese momento. Una voz en el intercomunicador rompió el silencio: 10, 9, 8, ..., 3, 2, y entonces alguien gritó '¡allí está!'"

"Mientras las pantallas de nuestros monitores se iluminaban con el ardiente transportador y su diminuta cápsula, me encontraba tan emocionada que pude haber saltado de mi asiento", comenta Berman. "Pero no lo hice. Sabía que necesitaba estar concentrada por si algo resultaba mal con nuestras cámaras y monitores; si hubiese estado en un frenesí incontrolable, esto no hubiese sido posible".

Videoclip de Hayabusa (espectro, 500 píxeles)
Arriba: Los estudiantes captaron el espectro óptico de la sonda en plena desintegración. Los colores revelan mucho acerca de la manera en que responde la atmósfera terrestre al hiperveloz navío espacial, así como de la manera en que la fractura de la nave espacial estaba ocurriendo. [Imagen ampliada]

"Después de que la sección principal se deterioró, se podía observar la cápsula aún intacta", comenta Breitmeyer. "Luego, la cápsula desaceleró y la perdimos de vista. Había terminado todo. Empezamos a gritar y a celebrar; ¡prácticamente sacudimos el avión! Las mismas personas que estaban mordiéndose las uñas hacía algunos minutos, ahora se encontraban dando alaridos y carcajadas".


Con excepción de Berman: "Mi estómago estaba revuelto y, aunque no podía esperar para felicitar a mis compañeros de equipo, me encontraba paralizada en mi lugar. Yo, Brigitte Berman, en un traje de piloto de la NASA, en un avión de la NASA, ¡acababa de colaborar exitosamente con el registro del reingreso de una nave espacial durante una misión de la NASA! Simplemente me quedé sentada sin poder creerlo".

Una de las cámaras manipuladas por los estudiantes envió vía satélite la grabación en video del reingreso al mundo entero, que se posaba debajo. El Centro de Investigaciones Ames subió el video a internet; para cuando el avión había aterrizado, el video había sido bajado más de 100.000 veces.

"Además del video y de las imágenes increíbles del evento, los estudiantes recolectaron datos acerca del brillo y del espectro de la cápsula que contenía la muestra, así como de los fragmentos de la nave espacial en desintegración", comenta Dantowitz. "Esto revelará cómo la protección termal de la cápsula se evaporaba durante el reingreso (información de crítica importancia para los investigadores que diseñarán la siguiente generación de naves espaciales)".

"Sin estos estudiantes, no hubiéramos podido recolectar el tipo de datos que obtuvimos", comenta Peter Jenniskens, quien es el investigador principal de la NASA para la misión de reingreso. "Estaba realmente impresionado de lo bien que se encontraban preparados. Me encuentro muy satisfecho por eso; estos adolescentes serán nuestros reemplazantes".

Los adolescentes también están satisfechos. "Siempre había soñado con formar parte de una misión de la NASA", comenta Berman. Para ella y los otros estudiantes, esto podría ser apenas el comienzo.

domingo, 11 de julio de 2010

Un viejo explorador lunar envía sorprendentes pulsos de luz láser a la Tierra

Un robot soviético que había estado perdido durante los
últimos
40 años ha sido encontrado. Los investigadores
planean
usar al anciano robot como ayuda para medir
la órbita
lunar y probar teorías de la gravedad.

Junio 3, 2010: Se ha encontrado un explorador robot soviético que había estado perdido en las polvorientas llanuras de la Luna durante los últimos 40 años, y está enviando pulsos de luz láser sorprendentemente fuertes a la Tierra.

"Enviamos pulsos láser a la posición del Lunokhod 1, y nos sorprendió la potencia de la señal reflejada", dice Tom Murphy, de la UC San Diego, quien lidera el equipo de investigación que está poniendo en funcionamiento al viejo robot nuevamente. "El Lunokhod 1 nos está hablando fuerte y claro".

El  viejo robot envía sorprendentes pulsos de luz a la Tierra (Lunokhod 1,  568 píxeles)

Arriba Aunque parezca una criatura de ciencia ficción, el Lunokhod 1 es real. Crédito de la imagen: Lavochkin Association. [Más información]

Casi olvidado en la historia de la carrera espacial que tuvo lugar durante la era de las misiones Apollo, el Lunokhod 1 fue uno de los más grandes éxitos del programa soviético de exploración lunar. En 1970, la revista Time relató el histórico alunizaje del robot:

"Tres horas después de descender a la superficie lunar a bordo de la más reciente sonda exploradora robot soviética, no tripulada, denominada Luna 17, el Lunokhod 1 (literalmente 'caminante lunar') se movió pesadamente por una de las dos rampas extendidas por su nave nodriza y avanzó… siendo éste el primer paso gigante en la exploración de otro cuerpo celeste por medio de robots".

El viejo robot envía sorprendentes pulsos de luz a la Tierra (Luna  17, 200 píxeles) Derecha: Una fotografía de la sonda Luna 17 tomada por el Orbitador de Reconocimiento Lunar (Lunar Reconnaissance Orbiter, en idioma inglés). Se puede ver el sendero del Lunokhod 1 alrededor de la sonda. [Más información]

El explorador a control remoto recorrió casi 10 kilómetros (7 millas) durante su expedición lunar de 11 meses. Durante ese tiempo, envió a la Tierra miles de imágenes de TV y cientos de fotografías panorámicas de la Luna en alta resolución. También tomó muestras y analizó el suelo lunar en 500 lugares diferentes.

Pero después se perdió el contacto con el Lunokhod 1 (hasta el mes pasado cuando el Orbitador de Reconocimiento Lunar, de la NASA, lo encontró de nuevo). El descubrimiento está descripto en un comunicado de prensa anterior de la NASA.

El 22 de abril, Murphy y su equipo enviaron pulsos de luz láser desde el telescopio de 3,5 metros en el Observatorio Apache Point, en Nuevo México, dirigidos a las coordenadas proporcionadas por el Orbitador de Reconocimiento Lunar. Un retrorreflector láser, ubicado a bordo del Lunokhod 1, interceptó los pulsos y mandó una señal clara a la Tierra.

"Recibimos alrededor de 2.000 fotones del Lunokhod 1 en nuestro primer intento. Después de casi 40 años de silencio, parece que este explorador tiene mucho para decir", mencionó Murphy.

A finales de la década de 1960 y principios de la década de 1970, los astronautas del Apollo colocaron otros tres retrorreflectores en la Luna para hacer mediciones por láser de la órbita lunar. Asistidos por un cuarto retrorreflector ubicado en el Lunokhod 2, un gemelo del Lunokhod 1 que alunizó en 1973, estos espejos constituyen el único experimento científico del programa Apollo que aún funciona.

El viejo robot  envía sorprendentes pulsos de luz a la Tierra  (Observatorio McDonalds,  200 píxeles) Derecha: Medición por láser de distancias a la Luna llevada a cabo desde el Observatorio McDonald. [Más información]

Eric Silverberg, quien ahora se ha retirado de la Universidad de Texas, estuvo a cargo de las actividades de medición por láser de distancias a la Luna en el Observatorio McDonald desde 1969 hasta 1982. "Durante ese tiempo", recuerda, "medimos exitosamente las distancias a los tres retrorreflectores de esquina del Apollo y al reflector del Lunokhod 2. También intentamos medir la distancia al primer explorador lunar ruso pero tuvimos solamente una posible (aunque no definitiva) detección el 31 de diciembre de 1970. Nuestro desconocimiento de la posición del explorador y las presiones asociadas al programa Apollo propiciarion que perdiéramos el interés por el Lunokhod 1".

"Cuando leí que Tom Murphy había descubierto la señal del explorador perdido me sorprendí mucho y estuve eufórico", dice Silverberg.

La reacción inicial de Murphy fue de incredulidad: "¡La señal era tan intensa que mi primer pensamiento fue que nuestro detector estaba fallando! Esperaba que el reflector del explorador estuviera muy deteriorado y que su luz fuera ténue después de tanto tiempo, así que pensé: 'esto no puede ser el Lunokhod 1'. Pero lo era".

"Este reflector es incluso lo suficientemente poderoso como para permitirnos tomar mediciones durante el día lunar —¡la primera vez que ocurre con un experimento de este tipo!"

Silverberg continúa: "El hecho de que la reflexión de la luz por parte del Lunakohd 1 sea ahora más potente que la de su gemelo es un misterio. Esto podría darnos importantes pistas acerca de por qué todos los reflectores son ahora más débiles que durante la primera década después de su llegada a la Luna".

Con el Lunokhod 1 de regreso en el equipo, el estudio de medición de distancias por láser puede utilizarse para obtener su máxima eficiencia por primera vez.

Los científicos están usando la medición de distancias por láser con el fin de poner a dura prueba la teoría de la gravedad de Einstein "para ver si logramos fracturarla", dice Murphy.

El viejo robot envía sorprendentes pulsos de luz a la Tierra  (prismas, 200 píxeles) Derecha: Los prismas de esquina de cubo envían nuevamente la luz incidente hacia la misma dirección exacta desde la cual provino. [Más información]

"Nuestro telescopio emite un pulso láser que viaja desde la Tierra hasta la Luna y es devuelto por los reflectores. Debido a que éstos son 'reflectores de esquina de cubo', envían el pulso de regreso hacia la misma dirección desde la que provino. Recogemos tantos fotones reflejados como podemos".

El tiempo que le toma al pulso ir y venir determina la distancia que hay desde la Tierra hasta la Luna. Con mediciones repetidas, durante meses y años, los científicos pueden trazar la órbita de la Luna con precisión milimétrica.

La teoría de la gravedad de Einstein (la Teoría de la Relatividad General) sostiene que la masa y la energía de cuerpos enormes como el Sol curvan el espacio, y esta curvatura dicta cómo deben moverse los objetos alrededor del enorme cuerpo. De hecho, esta curvatura hace que la Tierra y la Luna caigan hacia el Sol.

Al medir el desplazamiento de la Luna a través del tiempo–espacio curvo, la Operación de Medición por Láser de Distancias a la Luna, del Observatorio Apache Point (APOLLO, según su sigla en idioma inglés) podría encontrar una grieta en el gran edificio de la Relatividad General. Así es como la ciencia progresa.

Hasta ahora, las mediciones por láser de distancias a la Luna apoyan la teoría de Einstein. Pero un curioso y viejo explorador robot podría arrojar, o al menos reflejar, luz sobre la cuestión.


sábado, 3 de julio de 2010

Viaje a las estrellas

Es atrapante, explosivo y lo mejor de todo es que es gratis. El 7 de junio, la NASA comenzará a enviar DVDs de invitación del exitoso espectáculo "Journey to the Stars" ("Viaje a las estrellas") a maestros y estudiantes de Estados Unidos. La historia de hoy de Ciencia@NASA hace una reseña del espectáculo e indica a los educadores cómo solicitar las copias.



Junio 7, 2010:
A los niños les encanta hacer estallar cosas en la clase de ciencia.

¿Y qué tal una estrella entera?

Gracias a la NASA, pronto estallarán supernovas en los salones de las escuelas de todo el país (Estados Unidos) —y no se necesitan gafas protectoras. Esto se hará mediante un DVD llamado Journey to the Stars (Viaje a las estrellas, en idioma español). Los maestros pueden solicitar una copia gratuita con material didáctico de apoyo en journeytothestars.org.

"Queremos que cada salón de clases del país tenga una copia", dice Lika Guhathakurta, de la División de Heliofísica de la NASA, en Washington DC. "Niños de todas las edades, desde quienes asisten al jardín de infantes hasta los adolescentes de 17 años, disfrutarán del espectáculo —y nunca más volverán a mirar el cielo nocturno de la misma manera".

Viaje a las estrellas (el gigante rojo)

Arriba: Una escena de Journey to the Stars. Nuestro propio Sol se hincha al final de su vida y envuelve a los planetas interiores. [Más información]

Journey to the Stars se inició como una proyección para planetario producida por el Museo Estadounidense de Historia Natural (American Museum of National History o AMNH, en idioma inglés), con el apoyo de la División de Heliofísica de la NASA. Abarca la impresionante diversidad de estrellas que motean el cosmos —estrellas que explotan, estrellas gigantes, estrellas enanas, estrellas de neutrones, ¡incluso nuestra propia estrella! Un comentarista del New York Times dijo que "es, por mucho, la proyección para planetario más hermosa que he visto". Journey to the Stars ha impresionado a audiencias en salas llenas en el Planetario Hayden de Nueva York desde el verano de 2009 y, debido a la demanda popular, ahora ha sido copiado a DVD.

El espectáculo está narrado por la ganadora del premio Oscar, Whoopi Goldberg. "¡Allí va!", exclama cuando una supernova explota en la pantalla. "Eso es poder estelar". Su peculiar voz conduce a la audiencia a través del tiempo y del espacio en un viaje que uno pronto olvida que es meramente virtual. Es lo más atrapante que un DVD puede ser.

Lo mejor de todo es que el espectáculo es completamente fiel a la ciencia. Las imágenes muestran las estrellas tomando como base los datos reales proporcionados por naves espaciales de la NASA y los modelos teóricos más refinados que la ciencia moderna puede ofrecer.

"Esto es una combinación sólida de ciencia y arte", dice Ben Oppenheimer, un astrofísico del AMNH. "Los científicos han estado involucrados en la creación del espectáculo desde el principio hasta el final, contribuyendo así en cada paso del proceso de producción".

Viaje a las estrellas (video de YouTube)

Derecha: Haga clic en la imagen para ver un video de YouTube sobre la ciencia real en Journey to the Stars.

"Investigamos quiénes de nuestros colegas eran los más reconocidos en las áreas que queríamos cubrir", recuerda Mordecai–Mark Mac Low, quien es curador y jefe de astrofísica en el AMNH. "Les preguntamos: ¿podrían proporcionarnos modelos y observaciones que nos permitan contar la historia usando el conocimiento científico más reciente que tenemos?"

La respuesta fue sorprendente. "Tenemos datos de alrededor de 50 grupos de investigación diferentes de todo el mundo", dice Oppenheimer. "En total, más de 100 científicos se ofrecieron a ayudarnos".

La autora que ganó el premio Emmy, Louise A. Gikow, se encargó del guión, convirtiendo el lenguaje técnico de los científicos en prosa clara. Otros escritores reconocidos han alabado el trabajo y lo han considerado un modelo de comunicación científica. De hecho, dicen algunos, leer el guión es casi tan bueno como ver el espectáculo, pero esa es otra historia.

Viaje a las estrellas (guía para maestros, 200 píxeles)

Derecha: El DVD incluye una guía de actividades para maestros. [Vista previa]

Para impulsar el lanzamiento del DVD, el 7 de junio, la NASA invitó a más de 300 personas reconocidas de instituciones gubernamentales, académicas y educativas, al Museo del Aire y el Espacio (Air and Space Musem, en idioma inglés), ubicado en Washington DC. Ellos verán el espectáculo proyectado sobre el domo del Teatro Einstein y llevarán copias a las escuelas de sus localidades.

El material de apoyo que incluye el DVD es el sueño de cualquier maestro de ciencia. Una guía para los maestros contiene indicaciones sobre cómo usar el DVD como una herramienta educativa en la clase. Las actividades, orientadas a alumnos de 5 a 17 años, son divertidas, innovadoras y se ajustan a los estándares científicos nacionales. El material está redactado en lenguaje común y contiene bellas ilustraciones con escenas del espectáculo y datos recientemente obtenidos por el Observatorio de Dinámica Solar (Solar Dynamics Observatory o SDO, en idioma inglés), de la NASA.

Las clases de ciencia son sólo el principio, indica Guhathakurta. "Esperamos que los maestros soliciten copias para cada uno de sus alumnos, con el fin de que puedan llevarlas a sus casas y mirarlas con sus familias. Además, cada disco contiene el material en varios idiomas —inglés, español, francés, japonés, hindi, chino y otros. ¡Por eso también serían buenas herramientas en las clases de idiomas!"

El viaje comienza aquí (en idioma inglés).