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Cómo los Laboratorios Bell lograron “fotografiar el sonido”

En 1954 y con el fin de estudiar la propagación del sonido y los fenómenos ondulatorios, los Laboratorios Bell, institución prácticamente legendaria ya que ha sido responsable en gran parte por haber inventado infinidad de las tecnologías que hoy damos por hechas en el siglo XXI, dispuso de un grupo de cinco científicos e ingenieros bajo la dirección de Winston Kock (quien años más tarde se convertiría en una de las figuras más importantes en la historia de la NASA) con la tarea de lograr capturar visualmente de las ondas sonoras y su propagación. Éstos investigadores eran parte del Laboratorio Volta, subdivisión de la Bell Labs especializada en el estudio del sonido.

Tras varias pruebas y prototipos los investigadores desarrollaron un dispositivo que lograba la tarea que se les había sido encomendada a la perfección, más importante aun, el mismo era elegante: originalmente denominado como la lente acústica (no confundirse con las lentes acústicas utilizadas para enfocar el sonido en ciertos tipos de parlantes, éstas también fueron inventadas por los Laboratorios Bell), y posteriormente renombrado como el refractor de ondas sonoras. Éste aparato consistía de de dos partes, un parlante tipo bocina para producir el sonido, y el sistema de captura y conversión de las ondas sonoras en luces de distinta intensidad. Éste último a su vez se subdividía en una varilla de aluminio que vibraba al ser expuesta a las ondas sonoras y un micrófono que capturaba el sonido en si, las señales captadas por ambos sensores eran entonces codificadas en distintas tensiones de voltaje y a través de otro circuito se alimentaba a una lámpara de neón utilizando esas tensiones.

Dicha lámpara fue especialmente diseñada para este propósito por los ingenieros de Bell, y era la parte más compleja del dispositivo, ya que podía variar en su intensidad, apagar y prenderse y variar los ángulos de refracción varias veces por segundo, siendo además capaz de producir distintas intensidades de brillo en distintas áreas de su superficie en simultáneo. El efecto generado por la misma puede verse claramente en la imagen cabezal.

La importancia de esta investigación es que permitió visualizar ondas sonoras propagándose en el espacio, todos los intentos anteriores, como el realizado de manera pionera por Joseph Norman Lockyer 1878, lo hacían en el plano.

55 Cancri, el primo cercano del Sistema Solar

55 CancriAl ser una estrella más vieja y por ende menos brillante que nuestro Sol, 55 Cancri permite órbitas más cercanas en su zona de habitabilidad.Si de buscar vida más allá de la Tierra se trata, no solo el planeta viable debe ser tenido en cuenta, sino el sistema planetario en en el que se encuentra. Afortunadamente, para la vida claro, la Tierra habita un vecindario VIP. La misma se encuentra a una distancia óptima de una estrella enana amarilla bastante estable, ideal para la existencia de agua líquida, y sus gigantescos vecinos gaseosos, en vez de amenazarla con devorarla con cada órbita, son lo suficientemente corteses como para atraer y desviar con sus masivas gravedades miles de asteroides de gran tamaño.

En los últimos años, la búsqueda de exoplanetas, es decir planetas que orbitan otros soles, ha sido una de las actividades más provechosas de la astronomía moderna. Búsqueda que está a punto de comenzar una edad dorada gracias al reciente lanzamiento del KEPLER, un telescopio espacial especialmente diseñado para este fin. Como no es de extrañar, la búsqueda se centra en estrellas similares a la nuestra (al rededor del 10% de las estrellas de la Vía Láctea son enanas amarillas, y de las cuales solo unas pocas son consideradas análogas solares) con la esperanza de poder hallar un sistema planetario, no casualmente, parecido al nuestro.

La buena noticia es que ya se a encontrado uno bastante parecido gracias al incesante trabajo del Carnegie Planet Search Team. Este sistema solar, a unos 41 años luz del nuestro (rumbo a la constelación de Cáncer) es el único sistema planetario, además del Sistema Solar claro, del que se sabe hay cinco o más planetas. No solo eso, sino que la configuración de los planetas, como podemos ver en las gráficas, se asemeja bastante a la nuestra. Contando con un gigante gaseoso, llamado 55 Cancri b, devorador de asteroides y una serie de planetas más cercanos a la estrella dentro de la denominada “zona de habitabilidad” -es decir zona del sistema planetario capaz de dar las condiciones para la vida tal y como la conocemos.- Uno de estos planetas, 55 Cancri f, con la mitad de la masa de Saturno, si bien se cree incapaz de albergar vida, puede llegar a poseer lunas capaces de mantener, como mínimo, vida microbiológica.

55 Cancri
Planetas del sistema 55 Cancri

La búsqueda continua ciertamente, y durante los próximos años se espera hallar sistemas planetarios aun más similares a nuestro propio Sistema Solar. Sobretodo, como ya hemos dicho, ahora que el KEPLER espiará durante 3 años y medio con su agudo ojo una porción definida del espacio plagada de estrellas. Estrellas cuya antigua historia y secretos viajan desde hace millones de años por el espacio a manera de fotones.

Nota curiosa: 55 posee 2 estrellas, la principal enana amarilla y una muy pequeña enana roja alejada del sistema principal a unas mil veces la distancia entre el Sol y la Tierra, que si mi cuenta rápida no falla, equivale aproximadamente a 0,0158 años luz…

55 Cancri, ocupa el puesto 63 en la lista de sistemas planetarios de interés.

El rey de la caída libre

Joseph Kittinger es uno de esos pocos aventureros en el lugar y el momento justos para hacer historia. Comandante de la USAF, veterano de Vietnam y prisionero de guerra, durante toda su carrera volaría en cientos de misiones aéreas. Completando exitosamente todo tipo de tareas tanto de combate como experimentaciones que aumentarían el conocimiento humano sobre la aerodinámica y la capacidad de los aviones con propulsión a jet.

Esto lo llevaría a trabajar en conjunto con personajes como el gran Paul Stapp, de quien ya hemos hablados, sirviendo de observador aéreo en su viaje récord en los que alcanzara los 1,017 km/h en su tren-cohete.

No obstante, la hora dorada de Kittinger llegaría en 1957, cuando recomendado por el mismo Stapp, como “un gran hombre y un magnífico piloto,” para formar parte del programa médico de la USAF que buscaba investigar la capacidad corporal y salud humana en el espacio.

El trabajo de Kittinger sería muy arriesgado, como miembro de los proyectos Man High y Excelsior, se elevaría hasta la atmósfera en cápsulas presurizadas, como la vista en la imagen, utilizando balones atmosféricos para así estudiar el efecto de los rayos cósmicos en el cuerpo humano.

Si bien participaría en varios saltos, serían los más importantes el Man High I, donde saltaría de 29500 metros de altitud, y el Excelsior III, en los que alcanzaría los 31300 metros de altitud. Tras saltar al vacio, Kittinger descendería en caída libre por 4 minutos y 26 segundos, alcanzando una increíble velocidad de 988,3 Kilómetros por hora. A poco más de 5500 metros de altitud abriría su enorme paracaídas. Si bien saldría ileso, una falla en su guante le haría sufrir una veloz despresurización, hinchando su mano a casi el doble de su tamaño.

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Kittinger aun mantiene el récord de ser el humano en viajar a mayor velocidad sin un vehículo, el salto a mayor altura, el récord en caída libre y el récord de vuelo englobo a mayor altura.

La bala humana

1095-2.jpgEsta historia ya la conocía, y gracias a esta entrada pude recordarla. Se trata de las “aventuras” del cirujano John Paul Stapp, quien a finales de los 40s y 50s donó su cuerpo a la ciencia, estando aun vivo, para estudiar los efectos de velocidades supersónicas, aceleración y desaceleración sobre el cuerpo humano.

Sus estudios comenzaron en 1947, cuando la creencia de “la barrera de los 18g” era considerada una prácticamente una ley. Esta barrera, hacía referencia al límite de aceleración o desaceleración que el cuerpo humano podía soportar antes de que colapsen sus órganos. Sin embargo, Stapp probaría la falsedad de la misma. De hecho, llegaría a los 46,2g, convirtiéndose en “El hombre más rápido del mundo”.

1095-1.jpgUno de los focos principales de la investigación realizada por Stapp y sus colegas, consistió en mejorar las condiciones de supervivencia de los asientos eyectores en los aviones de alta velocidad. Para esto utilizarían distintos vehículos especialmente preparados para la misión, siendo el Sonic Wind I y más especialmente el “El desacelerador humano” los más importantes. El último de los mencionados, fue un vehículo de 648 kg montado sobre una vía de 610 metros, que gracias a una serie de cohetes en su parte trasera y un freno mecanismo de múltiples etapas lograba acelerar y desacelerar el vehículo a distintas intensidades.

A lo largo de sus investigaciones, sufriría roturas de huesos y hasta un doloroso desprendimiento de retinas. Pero valdrían la pena. Stapp demostraría que un humano era capaz de soportar de frente una aceleración de 46g (récord que lograría el 10 de Diciembre de 1954 con la Sonic Wind, segunda imagen), y los datos obtenidos servirían para dar forma desde las siguientes generaciones de asientos de eyección hasta en la construcción y diseño de los marcos para choques en automóviles. Los hallazgos servirían además para mejorar el diseño de los cinturones de seguridad, desarrollando el sistema de cinturones extensibles con los que contamos hoy en día.

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El piloto que experimentó 40g involuntariamente
El siguiente video pertenece a una filmación de un F-15 Eagle, en la cual tras desorientarse el piloto experimentaría primeraramente una fuerza de 15 a 20g durante 3 segundos y luego, en menos de 5 segundos, debería experimentar una fuerza cercana a los 40g. Es realmente impresionante escuchar el sufrimiento del piloto en los segundos finales. Por fortuna podría recobrar el mando de la nave antes de estrellarse.

Siete minutos de terror

Hoy tendrá lugar un acontecimiento científico histórico: el amartizaje del Phoenix Lander. El mismo es considerado como histórico ya que la manera en la que la nave descenderá a la superficie marciana será radicalmente distinta a los anteriores intentos. El Pathfinder, los rovers Spirit y Opportunity, por ejemplo, utilizaron un ya probado sistema de amortiguación por globos. Es decir, la nave perdía impulso primeramente gracias a una serie de paracaídas, para luego ser contenida dentro de una resistente “pelota” que rebotaba contra la superficie desinflándose una vez que la nave paraba de rebotar.

Con el Phoenix Lander, sin embargo, este enfoque no puede ser utilizado, ya que la nave posee tanto instrumental que su peso no lo permitiría. El método a utilizar consistirá en un paracídas que reducirá el 99% de la velocidad de descenso, y, la parte más complicada aunque cueste creerlo, vendrá a 1 kilómetro de la superficie marciana con ese 1% de velocidad restante. La nave, tras elegir un punto de aterrizaje óptimo gracias a una cámara de alta definición y una serie de complejos algoritmos, se soltará del paracaídas. En esta oportunidad, en vez de inflar una “pelota de globos” una serie de retro-propulsores intentarán depositar la nave en la superficie lo más suave posible. Un amartizaje que la NASA ha definido como “Siete minutos de terror”.

Nota: El nombre de la nave tiene un significado muy especial. El Fénix, el mitológico pájaro que renace de sus propias cenizas, ya que la misma es un reintento, aunque con una nave con mayor tecnología y mejorada, de la fallída Mars Polar Lander lanzada en el 99.

– La NASA ha dispuesto un sitio donde suministrará cobertura del suceso
– El video con mayor duración en el fantástico APOD

Video en castellano sobre la misión de la nave y varios datos adicionales.

Actualización: La sonda ha amartizado con éxito, y esta es la primer imagen que ha enviado a Tierra.

El experimento de Kellogg, o cómo experimentar con tu hijo de 10 meses

Winthrop N. Kellogg era un psicólogo doctorado en la Universidad de Columbia y profesor de la Universidad de Indiana, cuya área de especialización se hallaba en el estudio del condicionamiento, la conducta y el aprendizaje. Habiendo estudiado la capacidad del ser humano para adaptarse a la ecolocalización, decidiría extender su investigación a descubrir qué separaba al humano del animal. Es así que realizaría en 1931 su obra más famosa: “El simio y el niño” un estudio en el cual se utilizaría a un chimpacé bebé y a un humano de menos de 1 año, con el fin de hacerlos convivir como si fueran hermanos, utilizando la misma ropa, juguetes y utensilios, para así observar y estudiar la evolución y aprendizaje de ambos bajo un entorno similar.

Para el experimento Kellogg utilizaría una chimpacé recién nacida, Gua, y asombrosamente a su propio hijo de 10 meses, Donald. El experimento tenía como objetivo discernir cuándo precisamente se creaba esa brecha que, racionalmente, separaba al humano del animal. Gua sería tratada y cuidada de la misma manera que Donald, y ambos formarían una relación similar a la encontrada en hermanos de la misma edad. Sin embargo, ocurriría algo que Kellogg no imaginaba. Gua comenzaría a aprender más rápidamente que su hijo, dejando de mojar los pañales y comenzando a comer utilizando cucharas antes que Donald. Al mismo tiempo, y ocurriendo exactamente lo inverso a lo que esperaba Kellogg, no sería Gua la que se “humanizaría” sino que sería Donald quien comenzara a desarrollar las conductas de un chimpancé. Desde emitir ladridos hasta probar todo con la boca imitando el patrón característico de estos simios. Así mismo, su dominio del lenguaje se vería seriamente aletargado.

Si bien Kellogg terminaría separándolos, Donald reportaría que varios de los modismos y conductas aprendidos de Gua quedarían patente durante toda su vida.

Enlaces relacionados
The Ape and The Child – el estudio realizado por Kellogg hallado libremente en la biblioteca en línea de la Universidad de Florida (inglés)

El sauna espacial

Energía, el organismo soviético encargado de construir la mayoría de los vehículos espaciales rusos, había buscado diferentes acercamientos para brindarle más comodidad a los cosmonautas. Uno de estos se basaba en un sistema de duchas calientes, cuyos sistemas, también podían alimentar un sauna -los saunas o bayna son extremadamente populares en Europa del Este-. La construcción se realizó sin problema alguno hasta que una vez en el espacio y tras el primer uso, el control de la misión descubrió que el sauna requería mucha más energía de la esperada ya que en Tierra solo se había probado el módulo por separado y nunca en conjunto con los demás sistemas. Desesperados ante esto le ordenaron directamente a los cosmonautas desconectar el sistema de raíz. Por supuesto que éstos se negaron y se armó una gran pelea por radio, teniendo todas las de ganar los cosmonautas permanecieron toda su misión utilizando felizmente el sauna. Meses después se envió una segunda misión con órdenes de desconectar el sistema. Al llegar la nueva misión, por supuesto, lo primero que hicieron fue probar el sauna… y tras esto radiaron a Tierra “Desconectaremos el sauna luego de completar todos los experimentos”, algo que nunca hicieron y permanecieron toda la misión utilizando el conflictivo sauna. Cansados de la situación y decididos a terminar con el problema de una buena vez en la tercer misión el Comando decidió mandar un militar con la orden directa de desconectar el sauna a cualquier precio. Al llegar a la estación el militar cumplió con sus órdenes y desconectó el sauna -averiando su sistema para impedir la reconexión-.

Buscando un poco de información en Internet logré encontrar en un foro militar el post de un integrante que dice ser el hijo de Komolov Vladimir Viktorovich -uno de los ingenieros de Energia- comentando la misma historia solo que de una manera muy graciosa ya que menciona los insultos entre Tierra y la Mir. El foro está caído puede encontrarse un cache del debate -en inglés-.

En caso de extraterrestres: siga las instrucciones

El SETI, la agrupación de astrónomos y científicos asociados a la NASA que buscan vida extraterrestre de manera seria utilizando radiotelescopios para intentar captar o capturar señales o mensajes de radio en el espacio, posee un interesante protocolo escrito para ser utilizado en caso de que uno de sus científicos detecte una señal.

Que dice el protocolo

Primeramente se debe verificar que la señal no sea antropogénica -generada por el hombre-, estática cósmica o interferencia natural. Es decir se deben agotar todas las explicaciones posibles de su origen. Una vez que ya no quedan dudas que no es humana ni natural se debe hacer un chequeo en conjunto enviando la señal para análisis intensivo a los científicos que firmaron el protocolo. También deben ser avisadas las autoridades nacionales y todos los astrónomos del mundo con el fin de apuntar la mayor cantidad posible de telescopios a la fuente origen para captarla en mejor detalle. Una vez ocurrido esto la información de la detección debe ser diseminada por todo tipo de medios tanto científicos como públicos.

La Escala de Rio
Si la señal prueba no ser antropogénica se utiliza una escala denominada Rio Scale. Esta escala evalúa, numéricamente, el alcance que tendría en la sociedad el anuncio del recibimiento en base a diferentes características técnicas. En si, es una escala preestablecida por expertos que ayuda a determinar, en un primer momento, si estamos hablando de algo importante que crearía un shock a nivel mundial, como por ejemplo recibir “Hola humanos cómo están”; o de algo superfluo como podría ser la señal “Wow”.

El protocolo

1.Cualquier persona anónima, institución de investigación publica o privada o agencia gubernamental que crea haber detectado una señal o evidencia de inteligencia extraterrestre (el descubridor) deberá buscar la verificación de que esa señal no puede ser otra cosa que no sea una señal extraterrestre como un fenómeno natural o humano antes de hacer cualquier anuncio publico. Si la prueba no puede ser confirmada como señal extraterrestre, el descubridor deberá divulgar la información como corresponde al descubrimiento de un fenómeno desconocido.
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