211service.com
Ciencia del transbordador espacial
La trágica pérdida del transbordador espacial Columbia y su tripulación sorprendió a la nación. ¿Por qué? ¿No por qué se perdió? Más bien, ¿por qué su destrucción asustó a la nación?
Los peligros del lanzamiento de un vuelo de Shuttle son obvios. Nadie a una distancia de audición olvidará jamás el rugido devastador. Incluso los números sin adornos son asombrosos. En el lanzamiento, el propulsor transporta 1,8 kilotones de hidrógeno líquido y oxígeno, la energía de 4 kilotones de TNT, aproximadamente el 20 por ciento de la de la bomba que destruyó Hiroshima. Los astronautas navegan hacia el espacio encima de una enorme explosión continua. ¿Se podría hacer eso seguro? La respuesta simple: no.
Los números de reentrada son igualmente impresionantes. El transbordador vuelve a entrar a Mach 18, que es 18 veces la velocidad del sonido. Si toda la energía del aire expulsada por la lanzadera se convirtiera en calor, alcanzaría una temperatura igual a la temperatura atmosférica local (250 grados Kelvin) multiplicada por 18 al cuadrado; eso es 80.000 K. Pero no toda la energía se convierte en calor; la temperatura real es sólo 2000 K. Sin embargo, incluso eso es aproximadamente un tercio de la temperatura de la superficie del Sol. Los aficionados que fotografían el reingreso ven un hermoso rastro brillante, como la bola de fuego de un meteoro, hecho de iones creados por el intenso calor del aire que impacta el transbordador. Los astronautas que miran por las ventanas han quedado igualmente fascinados (y tal vez un poco asustados) ya que el cielo oscuro del espacio está oculto por el plasma caliente y brillante. ¿Se puede asegurar tal reentrada? No.
Solo los mosaicos, principalmente en la parte inferior del Shuttle, están diseñados para soportar tal calor, e incluso ellos pueden soportarlo solo por un tiempo limitado. Durante el reingreso, el impacto del aire Mach 18 destruirá la nave a menos que se mantenga un equilibrio cuidadoso y el calor se limite a estas baldosas. Si el transbordador da vueltas, el aire se debilita rápidamente y destruye toda la nave. Todavía no sabemos qué causó la caída del transbordador el 1 de febrero, e incluso cuando lo sepamos, será imposible garantizar que no vuelva a suceder. Para mí, el logro notable del programa espacial es que solo se han perdido dos transbordadores en 113 misiones.
Hay pocos trabajos más peligrosos que el de un astronauta. Pero la mayoría del público no lo sabe, o mejor dicho, no lo sabe. El desastre del Challenger se había olvidado en gran medida. La impresión errónea de que el transbordador es seguro es en gran parte el trabajo de las relaciones públicas de la NASA, que se ha esforzado por hacer que los vuelos parezcan rutinarios. El transbordador es tan seguro que podemos volar a senadores y maestros de escuela. Los vuelos en lanzadera son tan rutinarios que podemos utilizarlos para realizar experimentos sugeridos por estudiantes de secundaria.
Existe otra idea errónea de que la NASA se ha difundido más activamente, tal vez porque muchos en la agencia se han convencido de que es realmente cierto. Aquí está: el objetivo principal del transbordador espacial es el avance del conocimiento científico. La mayoría de los científicos ponen los ojos en blanco cuando escuchan esta afirmación.
No malinterpretes lo que digo: hay ciencia buena, incluso excelente, lanzada al espacio en el Transbordador. Los resultados del telescopio espacial Hubble entusiasman a los físicos y astrónomos tanto como al público en general. Pero se puede argumentar que Hubble podría haberse lanzado a un costo menor mediante cohetes no reutilizables. El ejército de Estados Unidos prefiere lanzar sus satélites espías, primos cercanos de los telescopios espaciales, con vehículos no tripulados. Dichos satélites no tienen que estar calificados por el hombre, es decir, no requieren los costos de ingeniería adicionales para que sean absolutamente seguros para estar en el espacio junto con los humanos.
Es cierto que el Hubble estaba defectuoso y los astronautas del transbordador debían repararlo. Pero el ejército también pierde sus telescopios espía, y su respuesta es lanzar uno de reemplazo. Lanzar dos telescopios Hubble completamente nuevos, el original y un reemplazo, sin ninguno calificado para el servicio humano (y por lo tanto más barato), podría decirse que habría sido menos costoso a largo plazo.
Cuando se trata de la ciencia en sí, el transbordador espacial es una mala elección de plataformas. Los seres humanos son una fuente de ruido vibratorio, infrarrojo, gravitacional. Los experimentos sensibles deben alejarse de esto. El simple hecho de realizar un experimento en una misión tripulada aumenta automáticamente los costos del experimento. Muchos científicos se quejan en privado de las misiones científicas que se retrasaron y se hicieron más costosas porque fueron trasladadas de vehículos de lanzamiento no tripulados y se vieron obligados a formar parte de la justificación científica de la NASA para el transbordador.
Dejando a un lado el Hubble, ¿cuáles nombraría como los logros realmente gloriosos de la NASA en los últimos 20 años? Mi favorito: el descubrimiento de que cada luna de cada planeta es significativamente diferente de cualquier otra luna, un resultado completamente inesperado y aún no entendido. También se puede elegir el asombroso éxito de los satélites meteorológicos. O las extraordinarias imágenes que obtiene de su sistema de televisión por satélite. Aquellos que lo saben pueden elegir nuestros sistemas de espionaje espacial. Luego está el GPS, el sistema de posicionamiento global, que se utiliza para guiar aviones, barcos, excursionistas, automóviles, así como soldados y armas inteligentes. Estos proyectos tienen una cosa en común: todos no fueron tripulados.
Después de la catástrofe de Columbia, dijo el senador John McCain, la exploración espacial es una misión que Estados Unidos no abandonará. Espero que él esté en lo correcto. Pero (y aquí el senador McCain podría diferir), tal exploración en la próxima década o dos tal vez podría hacerse mejor con vehículos no tripulados. Ya estamos enviando robots a Marte. Tenemos planes de traer muestras. Algún día puede que incluso enviemos astronautas allí. Pero no tengamos prisa por hacer eso. Los nuevos telescopios y los instrumentos no tripulados nos dirán más sobre el espacio que los astronautas en órbita.
Hay un futuro para los humanos en el espacio. Con el tiempo, se perfeccionará el vuelo hipersónico y seremos capaces de poner aviones en órbita. Pero nadie sabe cuándo se desplegarán los motores scramjet necesarios; todavía están en la etapa de I + D, con un fuerte énfasis en la R. Las pruebas revelan nuevas físicas críticas con cada número de Mach agregado, y los prototipos hipersónicos apenas han alcanzado Mach 5. La órbita requiere más de Mach 18.
Quizás primero tenga éxito un enfoque diferente. El desarrollo de fibras de carbono ultrarresistentes puede hacer realidad el sueño de un ascensor espacial (antes llamado skyhook), lo que nos permite subir y bajar de forma lenta y segura. Pero la ciencia aún no ha llegado. En 20 años, ¿quién sabe?
Muchos en la NASA creen que el futuro de su agencia depende de continuar y extender los vuelos espaciales tripulados. Sin astronautas, continúa el argumento, el público perderá interés en el espacio. Creo que este argumento es incorrecto. Pocos estadounidenses sabían siquiera que el transbordador espacial estaba en órbita, hasta que mataron a los astronautas. Cuando los estudiantes que conozco en Berkeley ponen carteles espaciales en sus paredes, no son carteles de astronautas. Son imágenes de regiones donde están naciendo estrellas, de estrellas en explosión, de campos de galaxias extremadamente distantes e inquietantemente hermosos. Todos fueron tomados con instrumentos que no necesitaban humanos para entrar al espacio y requerían su ausencia para tomar fotografías estables.
El transbordador espacial no es seguro y no lo estará en el futuro previsible. ¿Vale la pena usarlo para perder vidas? Debemos ser honestos. Quizás las misiones del Transbordador deberían continuar, pero si lo hacen, hagámoslo con plena conciencia pública de que la probabilidad de muerte en cada misión es de alrededor del 2 por ciento. Los soldados que van a la batalla a menudo aceptan riesgos aún mayores. Los astronautas siempre conocieron este peligro y optaron por aceptarlo. ¿Puede el público aceptar un nivel tan alto? No sé. Pero cualquiera que sea la decisión, debe tomarse con franqueza y veracidad. El transbordador espacial es una gran ingeniería; es el sueño del hombre en el espacio; es una aventura. Pero no es seguro, no se puede proteger y no es una gran ciencia.