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MONOGRÁFICO DIVULGACIÓN CIENTÍFICA

El espacio:una constante en lainvestigación

científica

Cuando hablamos del espacio, nos vienen a lacabeza vuelos de astronautas, mundos nuevos e,incluso, novelas de ficción científica. El espacio esuna realidad que esta ahí y que nos intriga; pero,

realmente, ¿qué es?, ¿cuáles son los retos de lainvestigación espacial actualmente?

Álvaro GiménezJefe del Departamento de Investigación y Desarrollo Científico

de la Agencia Espacial Europea

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Alrededor de la Tierra tene-mos una capa gaseosa, que

llamamos atmósfera, y que se ex-tiende hasta varios cientos de kiló-metros de su superficie. La mayorparte de los gases se encuentrandentro de unos pocos kilómetros yen esta parte interna, la tropos-fera, es en la que se desarrollanuestra vida. Sobre ella hay unacapa de aire mucho más tenue,la estratosfera, que llega hastaunos 40 kilómetros. Mas allá seextienden regiones aún menosdensas de átomos y partículasafectadas por campos magnéti-cos, la ionosfera, donde se pro-ducen las auroras polares. Apartir de aquí se suele hablar delespacio exterior o, simplemen-te, del espacio.

Y ¿por qué queremos ir alespacio? Las razones se puedenreducir, en términos muy generales,a tres: la exploración, la investiga-ción y las aplicaciones. Vamos a vera dónde nos ha llevado cada una deellas, especialmente la relacionadacon la investigación científica.

La exploraciónLa exploración del espacio res-

ponde a la inquietud del hombrepor descubrir cosas nuevas, por sa-tisfacer su curiosidad. Durante siglosse ha recorrido la Tierra de cabo arabo, bajando a las simas más pro-fundas, subiendo a las montañasmás altas, navegando por todos losocéanos y entrando en selvas vírge-nes. El espacio parecía inalcanzablepero siempre se mantuvo entre lossueños para el futuro. Primero seaccedió a la estratosfera medianteglobos que permitieron el estudiode la alta atmósfera y la radiacióncósmica que no puede atravesar suscapas más densas. Estos esfuerzosse iniciaron en la primera mitad delsiglo XX con los vuelos de AugustePiccard. Luego fueron los cohetesde sondeo que, con experimentosde pocos minutos, permitieron ex-

plorar la ionosfera e incluso detectaralgunas fuentes celestes en regionesdel espectro electromagnético inac-cesibles desde alturas menores. Es-tos estudios tuvieron lugar pocodespués de la Segunda GuerraMundial. Finalmente, se pusieron en

órbita alrededor de la Tierra los pri-meros satélites artificiales. El lanza-miento del Sputnik en 1957 marcóel inicio de una verdadera era espa-cial. En pocas décadas las primerassondas espaciales empezarían a lle-gar a distintos planetas y regionesde nuestro sistema solar.

Queremos explorar, sentirnosfuera de nuestro entorno natural enla Tierra, ver lo que hay mas allá del

horizonte, simplemente porque es-ta allí. La exploración del espacionos ha llevado a conocer cómo es elentorno de la Tierra. Hasta tal pun-to que no sólo se han enviado fue-ra de la atmósfera instrumentosmás o menos sofisticados sino tam-bién astronautas capaces de trasmi-tirnos las sensaciones y experien-

cias de flotar sin el efecto de la gra-vedad o poder disfrutar de más deuna docena de amaneceres por día.Entre otras cosas se ha podido co-nocer que el espacio es un ambien-te hostil, con partículas muy ener-géticas y temperaturas muy bajas.

Los astronautas tienen que to-mar grandes precauciones ensus vuelos espaciales, espe-cialmente cuando realizan tra-bajos fuera de las naves queles protegen.

El hombre ha llegado tam-bién a la Luna, pero no másallá. Sin embargo, naves robo-tizadas, o sondas espaciales,han permitido explorar mu-chos planetas del sistema solary sus satélites así como come-tas y asteroides. En algunoscasos se han tomado solamen-te imágenes a cierta distancia,

en otros se han medido las atmósfe-ras de esos mundos y en unos pocosse han conseguido tomar datos eimágenes en la propia superficie.Como resultado nos hemos podidohacer una idea bastante buena delas características de nuestros veci-nos en el sistema solar y comprobarlas grandes diferencias existentescon la Tierra en temperatura, at-mósfera, composición química, evo-lución geológica, actividad volcáni-ca, etcétera. Particularmente intere-sante para la exploración resulta serMarte, al que actualmente se diri-gen tres sondas espaciales, una deellas europea. La similitud del plane-ta rojo con nuestro mundo lo hacemás atractivo que otros lugares. Lasnaves que viajan hacia él, pondráninstrumentos en la superficie delplaneta que harán posible el estudiode la existencia de agua en el pasa-do y su evolución, incluso la medidade posibles trazas de vida, tanto pa-sada como latente. Otra nave, Cas-sini con la sonda europea Huygens abordo, está ahora aproximándose aSaturno y dejará caer sobre el satéli-te Titán la sonda que analizará su

La sonda europea Huygens atraviesa la atmósfera y se posaen la superficie del satélite de Saturno, Titán.

“El espacio es hoy en díauno de los mejores lugarespara llevar a caboexperimentos yobservaciones querompan las barreras delconocimiento científico”

atmósfera y aterrizará en su superfi-cie. La atmósfera de Titán creemosque es una magnífica fuente de in-formación acerca de cómo era la denuestro propio planeta antes de queapareciera la vida en él. Por otro la-do, una sonda lanzada en1977 para investigar losplanetas Júpiter y Satur-no, la Voyager 1, se en-cuentra actualmente enlos confines del sistemasolar; a más de 13.000millones de kilómetros denosotros. Es el lugar máslejano al que ha llegadoun ingenio humano.

Un aspecto importantede la exploración es su co-nexión directa con la in-vestigación científica. Nosólo queremos saber cómoson las cosas sino tambiénpor qué son así y qué re-presentan para la historiamisma de la Humanidad,del Sistema Solar y del Universo. Elespacio es hoy en día uno de los me-jores lugares para llevar a cabo ex-perimentos y observaciones querompan las barreras del conocimien-to científico y esto nos lleva a la se-gunda de las motivaciones de laaventura espacial.

La investigación científicaTan pronto como se tuvo acceso

al espacio, fuera de la atmósfera te-rrestre, los científicos identificaronrápidamente las ventajas para reali-zar nuevas investigaciones. Colo-cando telescopios e instrumentos di-versos en órbita se podía respondermejor a preguntas fundamentalesde la Ciencia. Era posible realizarmedidas directas del plasma alrede-dor de nuestro planeta, llevar a caboexperimentos en condiciones de mi-crogravedad, o realizar observacio-nes de objetos lejanos sin la pertur-bación de la atmósfera, incluso sepodía estudiar nuestro propio plane-ta de forma global, sin problemas de

acceso. En otras palabras, con satéli-tes en órbita alrededor de la Tierrapodemos estudiar las característicasdel espacio exterior, realizar obser-vaciones hacia abajo (observaciónde la Tierra) o hacia arriba (astrono-

mía). Además, con el desarrollo desondas navegando por el sistema so-lar, podemos medir las condicionesdel espacio en otras regiones, el es-pacio profundo, y analizar planetas yotros cuerpos menores.

El primer motivo para hacer as-tronomía desde el espacio resultaobvio, escapar de la absorción de laatmósfera terrestre. Debido a laexistencia de esta capa gaseosa, so-

lamente alcanza la superficie unaparte muy pequeña de la radiaciónelectromagnética procedente delUniverso. Todos los fotones de altaenergía son absorbidos, a excepciónde algunos rayos gamma de muy al-

ta energía que pueden ser detecta-dos a través de las partículas secun-darias que generan al interactuarcon partículas de la atmósfera. Exis-te una "ventana" para los fotonesópticos pero para energías más bajas

nuevamente encontramosgran absorción atmosféricaen el infrarrojo. El rango deondas radio vuelve a sertransparente hasta las lon-gitudes de onda más largasa las que la ionosfera impi-de la transmisión de la in-formación. Lógicamente, laastronomía clásica se cen-tró en la observación ópti-ca y, posteriormente, conel avance de la tecnologíaen la segunda mitad del si-glo XX, en las ondas radio.La luz visible a la que sonsensibles los ojos de los se-res humanos, representasólo una pequeña porcióndel espectro electromagné-

tico de la radiación que emiten loscuerpos celestes.

No cabía esperar que todo elUniverso decidiera emitir la mayorparte de su radiación en el rango de-terminado por la fisiología ocular deunos pequeños habitantes de unplaneta, entre los del sistema de unaestrella fría y vulgar, en una esquinade una galaxia poco espectacular. Síera de esperar, sin embargo, queesos habitantes adapten sus ojos a lavisión en el rango espectral en el quesu estrella dominante, el Sol, emitecon mayor intensidad y a la que laatmósfera del planeta en que vivenes casi transparente. Los objetos másbrillantes, más masivos y más ener-géticos del Universo, así como losmás fríos, emiten su luz mayoritaria-mente en colores que no pasan através de la atmósfera. Desde losaños sesenta se han lanzado al espa-cio telescopios dedicados a realizarobservaciones en todos los rangosde energía posibles, con los que laHumanidad ha conseguido obtener

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”Marte resultaespecialmente interesantepara la exploración. Lasimilitud del planeta rojocon nuestro mundo lohace más atractivo queotros lugares”

El telescopio espacial Hubble (HST) en órbita alrededor de la Tierra.

una visión mucho más completa delUniverso en que vivimos.

Una vez ampliado el campo de laastronomía a todas las longitudes deonda del espectro electromagnéticose descubrieron facetas insospecha-das del Universo, como su compor-tamiento violento, nuevos mecanis-mos físicos para producir radiación ola existencia de agua y moléculascomplejas en muchos lugares. En-tonces se pensó en utilizar otras ven-tajas de colocar telescopios en el es-pacio. Las estrellas y galaxias se pue-den ver con mas nitidez y resolución,de forma continua, sin esperar a lanoche, y en todo el cielo, no sólo laparte correspondiente a nuestropropio hemisferio. El último retoconsiste en realizar medidas interfe-rométricas, con base muy amplia,que produzcan imágenes del cielocon una resolución espacial sin pre-cedentes, llegando a observar pla-netas alrededor de otras estrellas.

Las sondas espaciales, por otrolado, han permitido la realización deexperimentos en la superficie mismade otros cuerpos denuestro sistema solar, in-cluso traer muestras enel caso de la Luna. Mul-titud de medidas en pla-netas, satélites, asteroi-des y cometas nos hanpermitido comprendermucho de la historia delsistema solar y, por tan-to, de la propia forma-ción de nuestro planetay de la aparición de la vi-da. La investigación sinembargo continúa; que-da mucho por hacer.

Por supuesto la in-vestigación científica in-tenta dar respuesta apreguntas fundamentales para elconocimiento; pero también abre laposibilidad de desarrollar instru-mentos con utilidades más prácti-cas. Esto nos lleva a la tercera de lasrazones para ir al espacio, queremos

ver cuáles con las posibles aplicacio-nes de la tecnología espacial paramejorar la vida de las personas en laTierra.

Las aplicacionesYa he mencionado dos áreas de

la investigación científica en el es-pacio con claras repercusionesprácticas. La primera es la experi-mentación en microgravedad. LaEstación Espacial Internacional ac-tualmente en órbita, y reciente-mente visitada por el astronauta es-pañol Pedro Duque, es un claroejemplo de laboratorio donde se

pueden llevar a cabo experienciasen condiciones únicas, por ejemplopara el crecimiento de cristales o elcomportamiento de bacterias e in-sectos. Esta investigación está másdirigida hacia objetivos prácticos,

más que a la mera satisfacción de lacuriosidad, y tiene importantes re-percusiones en el estudio de mate-riales, nuevos chips electrónicos, ladinámica de los fluidos, o aspectosclave de la química, la biología y lamedicina.

La segunda actividad es la obser-vación de la Tierra. Los satélites me-teorológicos son parte de nuestravida cotidiana por su aportación alas predicciones del tiempo perootros satélites se dedican también alestudio de la superficie, los océanosy los hielos. Así podemos obtenermapas precisos de lugares remotos,analizar variaciones, estudiar cam-bios de temperaturas en el mar, losefectos y causas del cambio climáti-co global o el impacto de terremo-tos, inundaciones e incendios fores-tales. También podemos seguir condetalle el uso que los hombres ha-cen del suelo, la desaparición debosques y selvas, los fenómenos dedesertificación, la explotación deacuíferos o las mareas negras pro-ducidas por el accidente de grandes

petroleros. En otras pala-bras, desde el espaciopodemos controlar el usoy la salud de nuestro pla-neta para asegurar su fu-turo.

Otra actividad espa-cial, claramente en elcampo de las aplicacio-nes, es el mundo de lascomunicaciones. La tele-visión directa, la distribu-ción de información deuna zona a otra del pla-neta, o las redes telefó-nicas dependen hoy díacompletamente de saté-lites en órbita alrededorde la Tierra. En este caso

se trata de satélites geoestaciona-rios que se colocan a una distanciatal que giran a la vez que rota laTierra y, por tanto, se observansiempre en el mismo punto del cie-lo. Esta órbita se encuentra a

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Desde el espacio podemos ver el cielo con imágenes de mejor calidad quelas obtenidas desde tierra, como ésta del HST en la región de un cúmulo

de estrellas de una galaxia vecina.

”La Estación EspacialInternacional, visitadarecientemente por PedroDuque, es un claro ejemplode laboratorio donde serealizan experimentosprácticos para mejorar lavida en la Tierra: estudiode materiales, nuevoschips electrónicos, etc”

36.000 kilómetros y permite que,por ejemplo, las antenas parabólicasde televisión por satélite notengan que estar moviéndosetodo el tiempo. Finalmente,quisiera recordar otro campode grandes avances recientes:la navegación por satélite.Mediante una red de satéli-tes, podemos saber con preci-sión nuestras coordenadas enla superficie del planeta encualquier momento y estotiene múltiples aplicacionespara el tráfico aéreo, el trans-porte de mercancías o los sis-temas personalizados de ayu-da a la conducción.

Espacio y SociedadHay una serie de actividades im-

portantes para la sociedad en gene-ral que son desarrolladas junto con

la investigación espacial y que meparece conveniente recordar. En pri-mer lugar, la actividad espacialproporciona una fuente deinspiración a través de la cual,la sociedad aprecia un sentidodel futuro colectivo, planeta-rio, y reconoce la investiga-ción científica y tecnológicacomo una inversión en ese fu-turo.

En segundo lugar, se pro-mueve la cooperación interna-cional y la correspondientepuesta en común de conoci-mientos y tecnologías. Loscientíficos han sido líderes enel avance de esta cooperaciónya que las misiones espacialesde propósito científico son porsu naturaleza de carácter internacio-nal. Las misiones se diseñan, cons-

truyen y operan mediante la coope-ración entre varios países y los datos

obtenidos se ponen a disposición detodos los científicos del mundo.

En tercer lugar no debemos olvi-dar la enseñanza como otra de lastareas básicas en las que la investi-gación espacial hace aportacionesvaliosas. Si la educación en una so-ciedad avanzada implica la com-prensión de la Ciencia y su funcio-namiento, la atracción por desvelarlos misterios del Universo facilita elacceso a los estudiantes para la pro-moción del interés por la Ciencia y

la Tecnología. A niveles más espe-cializados, los jóvenes científicos re-

ciben con la investigación espacialun importante entrenamiento en el

desarrollo de instrumentos yaprenden cómo afrontar losproblemas a través de la inge-niería de sistemas, con unametodología y un espírituorientados al éxito de la mi-sión.

Finalmente, se encuentrael crecimiento económico eindustrial mediante la tecno-logía espacial. La investiga-ción empuja el desarrollo tec-nológico en áreas muy diver-sas, a veces impredecibles,con implicaciones beneficio-sas en nuestra vida normal.Además, el espacio juega unpapel en la competitividad

económica al proporcionar un cam-po para la competición pacífica en-tre países, fomentando la innova-ción y un mayor rendimiento cientí-fico y tecnológico. La componentetecnológica y el desarrollo de gran-des proyectos, inherente a los pro-gramas espaciales, requieren la ges-tión de recursos económicos másamplios que los habituales en la in-vestigación científica y la entrada enliza del sector industrial. Este aspec-to hace imprescindible disponer de

personal y capacidades nue-vas, inusuales en el mundocientífico. La investigación es-pacial representa una de lasmejores puestas en prácticade la interacción entre cientí-ficos e ingenieros con un ob-jetivo común. Esta coopera-ción es fundamental para elentendimiento entre el desa-rrollo científico y el tecnológi-co. En la investigación espa-cial hay que invertir, insertar ytransferir tecnología. La in-vestigación espacial es, portanto, el paradigma de la coo-peración entre ciencia y tec-nología, produciendo tanto

transferencias al sector productivocomo aplicaciones diversas.

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”La exploración del espaciotambién permite satisfacernuestra curiosidad sobrelos misterios del Universo,y controlar el uso y la saludde nuestro planeta”

Nuestro planeta, la Tierra, visto desde el espacio.

El Sol muestra su actividad en esta imagen del satélite SOHO.