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Para volar no necesitas alas Ricardo Pérez

Entre ficción y realidad Es aventurado afirmar desde cuándo el cosmos nos provoca fascinación; tenemos a los babilonios con sus calendarios lunares, a los griegos con las teorías del universo, y también la invención del astrolabio, que aunque no se sabe ni quién ni dónde se inventó, sí se sabe que fue perfeccionado por los árabes. Copérnico, Kepler, Galileo, Newton, entre otros, estudiaron los cuerpos celestes; se inventó el telescopio y se pudo ampliar nuestro horizonte más allá de la Tierra.

Kepler, además de sus contribuciones científicas escribió una novela titulada El sueño, que se publicó hasta después de su muerte. En ella describe cómo a través de un viaje onírico, producto de un conjuro, se llega a la Luna, un lugar habitado por criaturas adaptadas a la vida lunar. Galileo también contribuyó a incrementar el interés por el espacio al plasmar en un lenguaje poco técnico, en 1610, sus

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observaciones con el telescopio en un tratado titulado El mensajero sideral, donde menciona que en la Luna existen irregularidades orográficas similares a las de la Tierra, por ello entre la gente comenzó a surgir la idea de vida extraterrestre. El planeta Urano fue hallado por William Herschel en su búsqueda de vida fuera de la Tierra. También, a través de la ficción se han imaginado viajes espaciales y un ejemplo de esto es la novela de Julio Verne titulada De la Tierra a la Luna que se publicó en 1865. Verne relata cómo al fabricar un cañón gigante, se envía un proyectil a la Luna, lo cual no es precisamente la forma en que hoy en día se hacen los viajes espaciales. El visionario Konstantin E. Tsiolkovsky es considerado el pionero de la astronáutica, imaginó la forma de realizar viajes espaciales y sus ideas no distan mucho de la forma actual de realizarlos debido a que sus ideas fueron visionarias. Él fue quien propuso utilizar cohetes multi etapas y la construcción de lo que ahora conocemos como estaciones espaciales. Tsiolkovsky nació en 1857 en una provincia de Rusia. A la edad de 16 años su padre lo envió a Moscú a estudiar con la esperanza de que ingresara a una escuela técnica, y cada mes le enviaba de 10 a 15 rublos para su manutención; pero Tsiolkovsky gastaba la mayor parte del dinero en libros y sustancias químicas para experimentos. Debido a problemas auditivos, tuvo que aprender ciencias por cuenta propia en la Biblioteca Nacional de Rusia bajo la guía de Nikolai Fyodorov, un filósofo que tenía ideas futuristas sobre la colonización del espacio; estas ideas filosóficas forman parte del movimiento conocido como cosmismo. Entre las preocupaciones de los cosmistas se encontraba la sobrepoblación de la Tierra y planteaban como solución explorar y colonizar el espacio.

Eran muchos los estudiantes que por diversas razones no podían asistir a cursos regulares y formaban grupos informales de estudio, éstos fueron de mucha utilidad para el surgimiento de nuevas ideas científicas y filosóficas en Rusia. En 1877 Tsiolkovsky regresó a su provincia para enseñar aritmética y geometría, luego amplió sus cursos a la enseñanza de física y a temas más avanzados como la

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aerodinámica. Tsiolkovsky abogaba por combinar la enseñanza a nivel teórico con la experimentación, así sus alumnos podían aprender aplicaciones prácticas de lo visto en clase. Les mostraba algunos inventos y máquinas en su casa y continuamente se le veía caminando con ellos explicándoles principios científicos de la naturaleza. Como educador utilizó métodos poco convencionales, como el trabajo en grupo para que los alumnos se enseñaran unos a otros según lo que más supiera cada cual. El principio básico: conservación de momento Las ideas de Tsiolkovsky fueron de avanzada. Por ejemplo en 1882 mandó un manuscrito a la Sociedad Rusa de Física-Química, donde analizaba los efectos de la gravedad sobre los seres humanos. En 1883, en su manuscrito titulado Espacio Libre, analizó la dinámica de los cuerpos en el espacio, en ausencia de fuerzas gravitacionales y sin la resistencia del aire. En este trabajo explicó que la única manera de realizar viajes espaciales sería posible sólo si existía pérdida de masa mediante la propulsión de partículas. Esto se debe a la conservación de momento. Podríamos pensarlo del siguiente modo: si el lector estuviera en un trineo cargado con costales de naranjas, sin perros que lo jalaran y sin poder empujarlo tampoco, la única manera de lograr que avanzara, sería aventando naranjas en dirección contraria a aquella en la que se desea avanzar. El momento es una cantidad que se define como el producto de la masa de un objeto por su velocidad (mv). Antes de aventar las naranjas, el momento de todo el sistema (trineo con naranjas, Mv=0) es cero, porque está en reposo. Al comenzar a arrojar naranjas con cierta velocidad, éstas adquieren momento (-mv) hacia atrás. Para que se conserve el momento de todo el sistema, el trineo debe avanzar y su momento será igual en magnitud y con signo contrario (positivo, hacia adelante) al momento generado por el hecho de aventar naranjas, de este modo la suma del momento, generado por arrojar naranjas más el momento del trineo avanzando es cero; entonces el momento es igual al inicial y existe conservación de momento. De igual forma sucede con un cohete, al quemar el combustible expele muchas partículas con gran energía producto de la combustión y el cohete se eleva.

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Dibujo hecho a mano por Konstantin E. Tsiolkovsky

Cohete de combustible líquido. En el diagrama de Tsiolkovsky, se muestran dos compartimentos, en uno de ellos hay hidrógeno y en el otro oxígeno, ambos en estado líquido. La punta del cohete la pensó para los tripulantes y debajo de la cabina se produce la mezcla y la combustión entre el oxígeno e hidrógeno. Por el tubo se expele el producto de la combustión que impulsa al cohete.

Los cohetes son aerodinámicos Una década después de publicar Espacio Libre, Tsiolkovsky comenzó a construir túneles de viento en su laboratorio para probar los efectos de la resistencia del aire sobre algunos objetos. Los túneles de viento consisten en cuartos cerrados donde se pone a prueba la aerodinámica, desde una pelota de golf hasta un avión cualquiera. Para ello se generan corrientes de aire lo más uniformes posibles. Con la finalidad de analizar la trayectoria que sigue la corriente de aire, se marcan líneas de corriente utilizando, por ejemplo, humo que seguirá la trayectoria del viento; al encontrarse con algún objeto tratan de rodearlo.

Por el simple hecho de ir cortando el viento se genera una fuerza de arrastre contraria a la dirección de desplazamiento, la cual se trata de reducir cambiando la forma del objeto para gastar menos combustible o para alcanzar mayores velocidades en un avión o algún otro vehículo. Tsiolkovsky estudió esto inicialmente con placas planas, cilindros, esferas y publicó sus resultados en 1898 en la revista rusa “Herald of Experimental Physics and Elementary Mathematics”.

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Dibujo hecho a mano por Konstantin E. Tsiolkovsky

Diagrama del dispositivo para los experimentos sobre la resistencia del aire

La publicación más importante de Tsiolkovsky salió en 1903, se tituló Investigation of World Spaces by Reactive Vehicles; en ella presentó la idea de utilizar cohetes como medio para viajar al espacio, además expuso una fórmula para calcular la trayectoria de un cohete considerándolo como un sistema de masa variable por ir eyectando el producto de la combustión de los motores. En 1912, en una edición posterior de este trabajo, amplió sus resultados proponiendo formas para que un cohete venciera la resistencia del aire y al final de la misma edición compartió algunas ideas sobre los viajes espaciales, haciendo mención sobre la posibilidad de expandirse en el espacio para proveerse de recursos, con este fin planteó establecer estaciones interestelares.

Tsiolkovsky fue un gran divulgador de la ciencia y de los avances tecnológicos en Rusia. Escribió novelas de ciencia ficción, y confiesa que se inspiró con las novelas de Julio Verne. En sus clases, en su trabajo científico, y en los panfletos que escribió, propagó las ideas de los viajes espaciales e impulsó a nuevas generaciones de ingenieros y físicos a que lograran avances en este campo. Los cohetes despegan El desarrollo más fuerte en el diseño y operación de los cohetes surgió desde antes

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del inicio de la segunda guerra mundial. Los alemanes, después de la primera guerra se vieron limitados para producir artillería pesada por el tratado de Varsovia, y pensaron en los cohetes como un medio para lanzar bombas a largas distancias sin violar el tratado. A finales de la segunda guerra los alemanes lanzaron alrededor de dos mil misiles contra los aliados, no eran muy precisos porque aún no se inventaba un sistema de guiado y navegación para los cohetes; pero lograron captar la atención de los Estados Unidos, que a finales de la segunda guerra se hicieron de la planta donde se construían los cohetes bélicos alemanes y de varios científicos en este campo. Los soviéticos también hicieron lo propio.

Durante la guerra fría entre los Estados Unidos y la Unión Soviética se inició la carrera espacial. Se creó la NASA después de que los soviéticos enviaran el primer satélite artificial, el Sputnik. En la carrera espacial los Estados Unidos enviaron el primer satélite de comunicaciones, Echo I, y también mandaron al primer ser humano a la Luna, cumpliendo la fantasía que muchos años atrás sólo era ficción. Pero los soviéticos comenzaron a trabajar en lo que hoy conocemos como estaciones espaciales para extender la presencia humana al espacio. Vladimir Titiv y Musa Manarov fueron los primeros en pasar más de un año en la estación Mir. Luego de esto los Estados Unidos comenzaron a trabajar en su propia estación espacial. Al final colapsó la Unión Soviética y se pudo abrir una etapa de cooperación entre ambos países para desarrollar la Estación Espacial Internacional.

Durante la carrera espacial el desarrollo de satélites de telecomunicaciones que han servido como sistemas de navegación, transmisión de señales de radio, televisión y comunicación móvil, cambiaron la dinámica del mundo entero. Ahora es posible mantener un monitoreo constante de las condiciones climatológicas y ampliar la búsqueda y manejo de recursos naturales. Por todo esto para cualquier país sería deseable entrar en esta industria debido a los avances que conlleva, de no hacerlo la brecha entre países punteros en esta área con los que aún no la han impulsado, será cada vez mayor y los costos para un país sin este desarrollo se irán incrementando. La vulnerabilidad al carecer de tecnología propia en telecomunicaciones es un tema alarmante que debe ser considerado con toda seriedad.

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Bibliografía

• Carlos Bosch, El villar no es de vagos: ciencia, juego y diversión, Fondo de cultura económica, México, D.F. 2009.

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• James T. Andrews, Red cosmos: K.E. Tsiolkovsky, grandfather of soviet rocketry, Texas A&M University Press, EU, 2009.

• Jerry Jon Sellers, Understanding space: An introduction to astronautics, Mc Graw Hill, EU, 2004.

• Science Fiction Encyclopedia: www.sf-encyclopedia.com