sábado, 21 de mayo de 2011

HELP! (y no me refiero a la canción de The Beatles)

En la ciencia pasa algo con la instrumentación, el desarrollo de nuevos instrumentos suele ser obedeciendo a la necesidad de observar algún fenómeno en particular de manera especifica. Siempre es observar cosas mas tenues, grabar datos mas rápido, ver en otra longitud de onda, etc. Pero suele suceder que en cuanto se logra utilizar algún nuevo instrumento para recolectar datos se descubre algo nuevo, no esperado, que cambia la ciencia.



Telescopio Espacial Kepler, puede tomar mediciones de brillo (y por lo tanto de su variación) con una precisión mucho mayor que cualquier otro instrumento.

Casos de esto son la clave de algunos de los descubrimientos y desarrollos mas importantes en la ciencia. Por ejemplos tenemos al telescopio y el tubo de vació (o de rayos catódicos). En el caso del primero, Galileo se dio cuenta de que el cielo era tan natural como las piedras y en el caso del segundo, su uso llevo al descubrimiento del electrón. Lo inesperado es siempre parte del desarrollo científico y es lo que lleva a nuevos descubrimientos y al subsecuente progreso en el conocimiento humano. Bien, ol inesperado también puede meter a los científicos en aprietos, aunque sea un tipo de problema muy bienvenido. Tal es el caso de la misión Kepler.

Ya en una entrada anterior hablamos sobre la misión Kepler (ver Hagan sus apuestas), la misión que pondría un telescopio en el espacio especialmente diseñado para buscar planetas al rededor de otras estrellas y que seria el primero con la posibilidad de descubrir un planeta tan pequeño como la Tierra. Bueno, Kepler a estado en el espacio ya algún tiempo y ya tiene 15 exoplanetas confirmados y 1,200 candidatos lo que hace de esta misión un rotundo éxito y aun tiene tiempo adelante para continuar operando. Pero por la forma de trabajar de Kepler, tomar mediciones increíblemente precisas del brillo de miles de estrellas, a originado el "problema" de que ahora tienen una enorme cantidad de datos, mas de los que los astrónomos contratados para el proyecto Kepler (que bajo contrato, solo se puede dedicar a buscar exoplanetas) pueden procesar , así que están ansiosos de que alguien trabaje con esos datos buscando.....lo que sea. Ya se han encontrado algunos ejemplos de sistemas estelares que van de lo "poco usual" a los "realmente raro" (los astrónomos de la misión Kepler los llaman los OQD por Objetos "¡¿¿¿Qué Demonios???!" ).


Zona del cielo estudiada por Kepler, calculada para maximizar la posibilidad de encontrar planetas. Y donde encontró una enorme cantidad de sistemas estelares curiosos y OQDs.

Así que si alguien tiene algo de tiempo libre puede visitar el sitio en Internet de la misión Kepler y tener acceso a los datos y ser uno mas de los aficionados a la astronomía que descubren sistemas peculiares entre los OQDs y de esta forma ayudar al progreso de la ciencia. No es que les este dando ánimos, pero como ya se dijo, el descubrimiento de lo imprevisto es de las mejores formas que tiene la ciencia de avanzar, y con la resolución en a toma de datos que puede obtener Kepler no es de sorprender que aparezcan toda clase de cosas nuevas.

Así que, por favor, ayuden a la pobre gente de Kepler que sufrieron una inundación de datos.


lunes, 9 de mayo de 2011

Tocando piso

Uno de los aparatos que mas me han llamado la atención son los Ekranoplanos, si los hidroaviones son cruzas entre barcos y aviones, los ekranoplanos son una forma rara de hidroavion. Lo llamativo de estos extraños aparatos, pues estoy seguro que pocos lectores habrán escuchado de ellos es su extraña forma de desplazarse.


Ejemplo de un Ekranoplano, como se imaginarán, esto le llamaría la atención a cualquier niño (como me pasó la primera vez que vi uno en un libro).

Tal como los hidroaviones, se desplazan por el aire, pero no "vuelan" tal como los hidroaviones o los aviones normales. Sino que utilizan algo llamado efecto piso (o efecto suelo) que les permite volar muy cerca de una superficie de forma muy controlada y energeticamente económica. Para empezar hablemos un poco sobre la forma en la que el aire fluye alrededor del ala de un avión.


Ave marina utilizando el efecto piso para acuatizar de forma suave, noten la disposición de las alas, con las puntas hacia abajo igual que en un ekranoplano.

Si han sido observadores, se habrán fijado que las alas de los aviones tienen una marcada curvatura en la cara superior mientras que la inferior se plana, lo que implica que la parte de arriba es mas larga que la de abajo, es decir si rodamos una pelota por arriba del ala recorrerá mas camino que si lo hacemos por abajo. Sin embargo el aire que pasa por el ala va a una cierta velocidad, lo que implica que el aire que pase sobre el ala tendrá que ir mas rápido que el que pase bajo el ala. Y según el efecto Bernoulli, esto implica que la presión del aire arriba del ala será menor. Esto genera una fuerza que empuja el ala hacia arriba. Cuando la velocidad del aire es suficientemente alta, la fuerza generada por la diferencia de presiones es suficiente como para contrarrestar el peso del avión entero y lo hará despegar.


Gráfica mostrando el flujo del aire al rededor de un ala de avión, las zonas rojas son las de alta presión y las que mas "empujan" al ala.

Pero el flujo del aire por las alas no es tan bonito como nos gustaría, se suelen crear turbulencias, en particular en las puntas, estas turbulencias son una forma de disipar energía lo que hace que el avión sea mas lento y consuma mas combustible, por lo que los ingenieros aeronáuticos se devanan los cesos buscando formas de evitarlas (las aletitas en la punta de las alas de los jets modernos son una forma de reducirlas). El efecto de ese flujo irregular es comprimir el aire debajo del avión, cuando sucede cerca de una superficie es el llamado efecto piso, lo que da al avión una ayuda momentánea para elevarse, esto causa esa sensación de "rebote" cuando un avión se acerca al suelo al aterrizar y hace al aterrizaje mas suave (si el piloto no tiene la mano muy pesada y no está de malas).


Uso del efecto piso al aterrizar un avión para hacerlo tener un acercamiento mas suave al suelo.

Ahora, ¿que pasaría si diseñamos un ala que desvíe esa turbulencia hacia abajo del avión y ademas diseñamos el ala de forma de genere un importante flujo hacia abajo? El resultado sería que en la parte inferior del vehículo se generaría una zona de alta presión y el efecto piso será muy notable. Recuerden a típica escena de una gaviota apunto de aterrizar (o acuatizar) extiende sus alas y las deja quietas con las plumas de las puntas ligeramente curvadas hacia abajo y se desplaza una considerable distancia a una misma altura unos centímetros sobre el mar antes de acuatizar. Bueno, un vehículo con ese diseño de ala, que haga lo mismo que la gaviota al acuatizar es un ekranoplano.


Otro modelo de un Ekranoplano, imaginen estar pescando en el Volga y ver pasar a este monstruo volando unos metros sobre las olas a cientos de kilómetros por hora.

Desarrollados en la antigua Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS) como un medio de transporte que combinaba la capacidad de carga y economía de un barco con la velocidad de un avión, los ekranoplanos tomaron diversas formas. Mientras que la mayoría tenían uso militar como lanza-misiles o transportes de tanques y tropas, poniendo de nervios a expertos de la OTAN, ya que podían transportar cargas considerables a altas velocidades y no solo sobre el mar, sino sobre terreno seco mientras sea relativamente plano (piensen en Florida, Luisiana, Missisipi y Texas), algunos entraron en servicio como medio de transporte de pasajeros por los ríos de la URSS. El uso de los ekranoplanos inicio si final cuando un accidente causo la destrucción de un prototipo de investigación, en este accidente el piloto, acostumbrado a volar aviones sintió al aparato inestable y en lugar de descender (como se debe hacer en un ekranoplano) subió (como se debe hacer en un avión) lo que desestabilizó aun mas el aparato causando un choque y la destrucción del aparato.


Ekranoplano para servicios de transporte.

Aún con el triste destino del ultimo Ekranoplano soviético, el concepto no ha desaparecido, y ahora que la guerra fría terminó se están planeando nuevos diseños de ekranoplanos y vehículos similares que usen el efecto piso para separase unos centimetros del suelo (o el mar). Este es un buen ejemplo del uso de efectos no deseados, como la turbulencia generada por las alas para lograr algo útil, sustentación y un consecuente medio de transporte con prestaciones difíciles de igualar (el vehículo equivalente desarrollado en occidente fue el aerodeslizador, que a pesar de poder cargar mucho no desarrolla la misma velocidad). También es un buen ejemplo de como la observación de la naturaleza nos puede llevar a mejorar diseños ya establecidos.