¿Qué ocurrió el 7 de agosto en la historia de la ciencia y la tecnología? Esta fecha conecta la química, la informática, la exploración oceánica, la observación de la Tierra, la investigación de Marte y la astronomía de rayos X. El 7 de agosto de 1802 nació Germain Henri Hess, creador de una ley fundamental para calcular la energía de las reacciones químicas; en 1944 IBM presentó formalmente a la Universidad de Harvard el gigantesco ordenador electromecánico Harvard Mark I; en 1947 la expedición Kon-Tiki completó una travesía de 101 días por el océano Pacífico; en 1959 despegó Explorer 6, el satélite que enviaría la primera imagen de la Tierra tomada desde una órbita; en 1976 Viking 2 entró en órbita alrededor de Marte; y en 1999 el observatorio Chandra alcanzó la órbita desde la que comenzó a estudiar agujeros negros, supernovas y gas a millones de grados.
1802: nace Germain Henri Hess, fundador de la termoquímica
El 7 de agosto de 1802 nació en Ginebra Germain Henri Hess, químico y médico de origen suizo que desarrolló gran parte de su carrera científica en el Imperio ruso.
Su nombre permanece unido a una de las reglas más útiles de la química:
la ley de Hess
Esta ley permite calcular el cambio de energía de una reacción aunque no podamos medirla directamente.
Su idea fundamental es sencilla:
¿Qué estudia la termoquímica?
La termoquímica analiza la energía que se libera o absorbe durante:
- Reacciones químicas.
- Cambios de estado.
- Disoluciones.
- Combustiones.
- Formación de compuestos.
- Procesos industriales.
Cuando una reacción libera energía hacia el entorno se denomina exotérmica.
Cuando necesita absorber energía se denomina endotérmica.
La cantidad de calor intercambiada a presión constante se relaciona normalmente con el cambio de entalpía, representado mediante:
ΔH
Reacciones exotérmicas y endotérmicas
En una reacción exotérmica:
ΔH < 0
El sistema termina con una entalpía menor y libera energía.
Algunos ejemplos son:
- Combustión de combustibles.
- Neutralización entre determinados ácidos y bases.
- Oxidación de metales.
- Respiración celular considerada globalmente.
En una reacción endotérmica:
ΔH > 0
El sistema absorbe energía del entorno.
Entre los ejemplos pueden encontrarse:
- Algunas descomposiciones térmicas.
- Determinadas disoluciones.
- Procesos de fotosíntesis.
- Fusión o vaporización de sustancias.
¿Qué afirma exactamente la ley de Hess?
Imaginemos que una sustancia A se transforma en una sustancia C.
La reacción podría realizarse directamente:
A → C
También podría dividirse en dos pasos:
A → B → C
La ley de Hess indica que:
ΔHA→C = ΔHA→B + ΔHB→C
El resultado total es el mismo siempre que las condiciones y los estados inicial y final sean equivalentes.
Un ejemplo cotidiano: subir una montaña
Podemos imaginar una montaña con varias rutas.
Una persona puede llegar desde el valle hasta la cima:
- Por un sendero directo.
- Pasando por un refugio.
- Rodeando una ladera.
La distancia recorrida puede cambiar, pero la diferencia de altura entre el punto inicial y la cima es la misma.
La entalpía se comporta de manera semejante.
Es una función de estado: depende del estado en el que comienza y termina el sistema.
Cómo se utilizan las ecuaciones termoquímicas
Para aplicar la ley de Hess pueden combinarse varias reacciones conocidas.
Las reglas fundamentales son:
- Si una reacción se invierte, cambia el signo de ΔH.
- Si todos los coeficientes se multiplican, ΔH se multiplica por el mismo número.
- Las ecuaciones pueden sumarse y cancelar sustancias intermedias.
Por ejemplo, si conocemos:
A → B ΔH1
B → C ΔH2
al sumar ambas ecuaciones, B aparece como producto en una y reactivo en otra, por lo que se cancela:
A → C ΔH = ΔH1 + ΔH2
Por qué resulta tan útil
Algunas reacciones son difíciles de estudiar directamente porque:
- Se producen demasiado rápido.
- Son peligrosas.
- Generan varios productos.
- No pueden aislarse fácilmente.
- Necesitan condiciones extremas.
La ley de Hess permite calcular su energía mediante procesos alternativos que sí pueden medirse.
Entalpías de formación
Los químicos utilizan tablas de entalpías estándar de formación.
Estas indican el cambio de entalpía producido al formar un mol de una sustancia a partir de sus elementos en estados de referencia.
Para una reacción general puede calcularse:
ΔH°reacción = ΣΔH°f productos − ΣΔH°f reactivos
Las letras griegas sigma indican que deben sumarse los valores de todas las sustancias, teniendo en cuenta sus coeficientes estequiométricos.
Aplicaciones industriales
Conocer la energía intercambiada ayuda a diseñar:
- Motores.
- Calderas.
- Reactores químicos.
- Baterías.
- Procesos metalúrgicos.
- Sistemas de refrigeración.
- Producción de fertilizantes.
Una fábrica necesita saber si una reacción calentará excesivamente el reactor o si será necesario suministrar energía para mantenerla.
La conservación de la energía
La ley de Hess fue formulada en 1840, antes de que la primera ley de la termodinámica adoptara su forma moderna.
Su trabajo anticipaba la idea de que la energía no puede aparecer o desaparecer sin explicación.
Puede transformarse entre:
- Energía química.
- Calor.
- Trabajo.
- Electricidad.
- Radiación.
La suma total debe conservarse.
Hess también fue médico y mineralogista
Hess estudió medicina en la Universidad de Dorpat, actualmente Tartu.
También investigó minerales y sustancias naturales.
El mineral conocido como hessita, un telururo de plata, recibió ese nombre en su honor.
Además, escribió un influyente manual de química que fue utilizado durante años en Rusia.
1944: IBM presenta formalmente el Harvard Mark I
El 7 de agosto de 1944, IBM presentó formalmente a la Universidad de Harvard el Automatic Sequence Controlled Calculator, conocido posteriormente como Harvard Mark I.
Era una gigantesca calculadora electromecánica desarrollada mediante la colaboración entre IBM y el matemático de Harvard Howard Aiken.
Fue uno de los primeros sistemas capaces de ejecutar automáticamente largas secuencias de operaciones matemáticas.
Un ordenador que ocupaba una habitación
El Harvard Mark I medía aproximadamente:
- 15 metros de longitud.
- Más de 2 metros de altura.
- Decenas de centímetros de profundidad.
Su estructura contenía miles de componentes:
- Relés electromagnéticos.
- Contadores.
- Interruptores.
- Engranajes.
- Cables.
- Motores.
- Lectores de cinta perforada.
En lugar de microchips, utilizaba piezas mecánicas y eléctricas que se abrían, cerraban y giraban.
La inspiración de Charles Babbage
Howard Aiken conocía las ideas del matemático británico Charles Babbage.
Durante el siglo XIX, Babbage había diseñado la Máquina Analítica, un dispositivo mecánico programable que nunca llegó a completarse plenamente.
Aiken pensó que la tecnología electromecánica de IBM podía convertir conceptos semejantes en una máquina real.
¿Cómo recibía las instrucciones?
El Mark I leía programas mediante una cinta de papel perforada.
La posición de los agujeros representaba instrucciones.
La máquina avanzaba por la cinta y ejecutaba las operaciones en el orden indicado.
Podía realizar:
- Sumas.
- Restas.
- Multiplicaciones.
- Divisiones.
- Logaritmos.
- Funciones trigonométricas.
Datos e instrucciones separados
Las instrucciones procedían de cintas perforadas, mientras que los datos se introducían y almacenaban mediante otros mecanismos.
El programa no estaba guardado en una memoria electrónica interna como ocurre en los ordenadores modernos.
Cambiar de cálculo podía requerir preparar una nueva cinta o modificar interruptores.
¿Era rápido?
Para su época, automatizaba cálculos impresionantes.
Sin embargo, comparado con un dispositivo actual era extremadamente lento.
Podía efectuar aproximadamente:
- Tres sumas o restas por segundo.
- Una multiplicación en unos seis segundos.
- Una división en unos quince segundos.
- Un logaritmo en más de un minuto.
Un teléfono moderno puede ejecutar miles de millones de operaciones por segundo.
La importancia del Mark I no estaba únicamente en su velocidad, sino en que podía trabajar automáticamente durante horas sin que una persona realizara manualmente cada cálculo.
Una memoria formada por ruedas
La máquina podía almacenar 72 números.
Cada número podía contener hasta 23 cifras decimales.
Los valores se representaban mediante mecanismos giratorios.
Cuando una operación modificaba un número, motores y relés cambiaban físicamente la posición de sus componentes.
La informática durante la Segunda Guerra Mundial
El Mark I comenzó a utilizarse durante la guerra.
Realizó cálculos relacionados con:
- Tablas matemáticas.
- Trayectorias.
- Diseño naval.
- Balística.
- Problemas de ingeniería.
- Investigación militar.
El matemático John von Neumann utilizó la máquina para efectuar cálculos vinculados al estudio de diseños de implosión nuclear.
El hecho muestra que la historia de la computación estuvo estrechamente relacionada con los grandes proyectos científicos y militares del siglo XX.
Grace Hopper y la programación
Una de las personas que trabajaron con el Mark I fue Grace Murray Hopper, oficial de la Marina y matemática.
Hopper participó en:
- Preparación de programas.
- Documentación.
- Comprobación de resultados.
- Elaboración del manual de funcionamiento.
- Desarrollo posterior de otros ordenadores.
Su carrera la convertiría en una figura fundamental de la programación y del desarrollo de lenguajes informáticos.
¿Fue el primer ordenador?
No existe una única máquina aceptada universalmente como el primer ordenador.
La respuesta depende de la definición utilizada:
- ¿Debía ser digital?
- ¿Electrónico?
- ¿Programable?
- ¿De propósito general?
- ¿Tener el programa almacenado?
- ¿Funcionar completamente?
Antes o durante la misma época existieron máquinas como:
- Zuse Z3.
- Atanasoff-Berry Computer.
- Colossus.
- ENIAC.
El Mark I fue una pieza decisiva en la transición desde las calculadoras mecánicas hacia la computación automática.
El ruido de miles de componentes
Cuando funcionaba, la máquina producía un sonido continuo de:
- Relés.
- Ruedas.
- Engranajes.
- Motores.
- Impresoras.
Los programas podían necesitar horas o días.
Un fallo mecánico obligaba a detener la operación, localizar el componente y reiniciar o reconstruir parte del cálculo.
El famoso “bug” no apareció en el Mark I
Grace Hopper suele relacionarse con la palabra informática bug.
En 1947, una polilla quedó atrapada en un relé del Harvard Mark II y fue pegada en el cuaderno de operaciones.
La palabra bug ya se utilizaba antes para designar problemas técnicos.
La anécdota ayudó a popularizar los términos:
- Bug: error o fallo.
- Debugging: proceso de localizar y corregir errores.
Por tanto, la polilla pertenecía al Mark II, no al Mark I presentado en 1944.
Del Mark I a los ordenadores actuales
El Harvard Mark I utilizaba piezas visibles y móviles.
Los ordenadores actuales integran miles de millones de transistores microscópicos dentro de chips.
Sin embargo, ambos sistemas comparten principios:
- Recibir datos.
- Seguir instrucciones.
- Realizar operaciones.
- Almacenar resultados.
- Producir una salida.
1947: la expedición Kon-Tiki completa 101 días de navegación por el Pacífico
El 7 de agosto de 1947, después de 101 días en el océano, la balsa Kon-Tiki llegó al atolón de Raroia, dentro del archipiélago de las Tuamotu, en la Polinesia Francesa.
La expedición había partido desde Callao, Perú, el 28 de abril.
La tripulación estaba dirigida por el explorador noruego Thor Heyerdahl.
Su objetivo consistía en comprobar si una embarcación construida con materiales y técnicas preindustriales podía viajar desde Sudamérica hasta la Polinesia aprovechando vientos y corrientes.
Una balsa construida con troncos
La estructura principal estaba formada por grandes troncos de madera de balsa.
Los elementos se unieron principalmente mediante cuerdas, sin utilizar una construcción naval moderna.
La embarcación incluía:
- Nueve grandes troncos principales.
- Travesaños de madera.
- Una pequeña cabaña de bambú.
- Una vela cuadrada.
- Una larga pala de gobierno.
- Tablas verticales utilizadas como orzas.
La expedición recibió el nombre de Kon-Tiki por una figura relacionada con tradiciones andinas interpretadas por Heyerdahl.
Los seis tripulantes
El equipo estuvo formado por:
- Thor Heyerdahl.
- Herman Watzinger.
- Knut Haugland.
- Torstein Raaby.
- Erik Hesselberg.
- Bengt Danielsson.
Cada persona desempeñaba funciones relacionadas con navegación, radio, meteorología, ingeniería, documentación o mantenimiento.
¿Cómo podía flotar la madera de balsa?
La madera de balsa posee una densidad muy baja.
Su estructura contiene numerosos espacios llenos de aire.
Un objeto flota cuando desplaza una cantidad de agua cuyo peso equivale al suyo.
La fuerza ascendente se explica mediante el principio de Arquímedes.
Los grandes troncos podían sostener:
- A la tripulación.
- Agua potable.
- Alimentos.
- Instrumentos.
- Equipos de radio.
- Material cinematográfico.
El agua penetraba en los troncos
Durante el viaje, la madera absorbió agua.
La balsa quedó parcialmente sumergida y se volvió más pesada.
Sin embargo, los troncos no se desintegraron como algunos especialistas temían.
Las cuerdas se adaptaron al movimiento y evitaron parte de las tensiones que podría haber sufrido una estructura completamente rígida.
Vientos y corrientes
Kon-Tiki no podía controlar su dirección como un barco moderno.
Dependía principalmente de:
- Los vientos alisios.
- Las corrientes ecuatoriales.
- La orientación de la vela.
- Las orzas insertadas entre los troncos.
La corriente ecuatorial del sur transporta agua generalmente hacia el oeste a través del Pacífico.
Los vientos predominantes empujaron también la balsa en esa dirección.
Una expedición conectada por radio
Aunque la balsa imitaba parcialmente tecnologías antiguas, la tripulación transportaba equipos modernos de seguridad y comunicación.
Los operadores de radio enviaban mensajes a radioaficionados y estaciones situadas a miles de kilómetros.
La expedición también llevaba:
- Instrumentos de navegación.
- Relojes.
- Cámaras.
- Equipos meteorológicos.
- Material de emergencia.
No fue una reconstrucción completamente libre de tecnología contemporánea.
La llegada a Raroia
Después de recorrer aproximadamente 7.000 kilómetros, la balsa se aproximó al atolón de Raroia.
Los arrecifes de coral representaban un enorme peligro.
Las olas empujaron a Kon-Tiki contra la barrera y la embarcación quedó varada.
Los seis tripulantes consiguieron alcanzar tierra y sobrevivieron.
La travesía había terminado.
¿Qué demostró realmente Kon-Tiki?
La expedición demostró que una balsa de ese tipo podía desplazarse desde la costa sudamericana hacia la Polinesia mediante vientos y corrientes.
Sin embargo, demostrar que una ruta es físicamente posible no demuestra que un acontecimiento histórico sucediera realmente.
Para reconstruir el poblamiento de una región se necesitan evidencias procedentes de:
- Arqueología.
- Lingüística.
- Genética.
- Tradiciones de navegación.
- Datación de restos.
- Distribución de plantas y animales.
El origen de los pueblos polinesios
La evidencia científica indica que el poblamiento principal de la Polinesia estuvo relacionado con navegantes austronesios que avanzaron desde el oeste.
Estas poblaciones desarrollaron embarcaciones y técnicas de orientación muy sofisticadas.
Podían interpretar:
- Estrellas.
- Oleaje.
- Vientos.
- Aves.
- Nubes.
- Corrientes.
La hipótesis completa defendida por Heyerdahl sobre el origen sudamericano de los polinesios no está respaldada por la evidencia actual.
¿Hubo contacto entre América y Polinesia?
Las investigaciones genéticas y arqueológicas indican que pudo existir contacto entre poblaciones polinesias y sudamericanas antes de la llegada europea.
La dirección exacta de los viajes y la interpretación de todos los datos continúan estudiándose.
La existencia de contacto no significa que la población polinesia procediera principalmente de Sudamérica.
También es posible que navegantes polinesios llegaran a América y regresaran al Pacífico.
La arqueología experimental
Kon-Tiki se considera un ejemplo temprano de arqueología experimental.
Esta disciplina intenta comprender tecnologías antiguas mediante:
- Reconstrucción de herramientas.
- Fabricación de embarcaciones.
- Pruebas de navegación.
- Reproducción de técnicas.
- Medición del rendimiento.
Una prueba experimental puede mostrar las capacidades y limitaciones de una tecnología.
No sustituye las pruebas históricas, pero ayuda a formular mejores preguntas.
Una gran influencia cultural
Heyerdahl publicó un libro que se convirtió en un éxito internacional.
La película documental de la expedición ganó un premio Óscar.
El viaje despertó interés por:
- Exploración.
- Antropología.
- Navegación tradicional.
- Historia del Pacífico.
- Arqueología experimental.
1959: despega Explorer 6, precursor de las imágenes orbitales de la Tierra
El 7 de agosto de 1959, un cohete Thor-Able lanzó desde Cabo Cañaveral el satélite estadounidense Explorer 6.
La nave recibió también el apodo de Paddlewheel, rueda de paletas, por la forma de sus paneles solares.
Su misión consistía en estudiar:
- Radiación atrapada alrededor de la Tierra.
- Campo magnético terrestre.
- Micrometeoritos.
- Propagación de ondas de radio.
- Cobertura nubosa.
Una órbita muy alargada
Explorer 6 fue colocado en una órbita elíptica.
En el punto más cercano pasaba a pocos cientos de kilómetros de la Tierra.
En el más lejano se alejaba decenas de miles de kilómetros.
Esta trayectoria permitía atravesar y estudiar diferentes regiones de la magnetosfera.
Los cinturones de radiación
Explorer 1 había proporcionado los datos que condujeron al descubrimiento de los cinturones de Van Allen.
Son zonas en las que el campo magnético terrestre atrapa partículas cargadas, principalmente:
- Protones.
- Electrones.
Las partículas pueden proceder del viento solar o de interacciones producidas en la atmósfera.
Los cinturones afectan a:
- Satélites.
- Instrumentos.
- Astronautas.
- Comunicaciones.
- Planificación de misiones.
Los paneles solares
Explorer 6 incorporaba paneles cubiertos con células solares.
Estas transformaban parte de la luz en electricidad mediante el efecto fotovoltaico.
Los paneles permitían recargar baterías y prolongar el funcionamiento del satélite.
Era una tecnología todavía relativamente nueva dentro de las misiones espaciales.
La cámara de Explorer 6
La nave no transportaba una cámara digital como las actuales.
Utilizaba un sistema de exploración con una célula fotosensible.
Mientras el satélite giraba, el instrumento medía el brillo de diferentes regiones.
Los valores se convertían en señales de radio y eran enviados hacia estaciones terrestres.
Los técnicos reconstruían la imagen línea por línea.
La primera imagen de la Tierra desde un satélite en órbita
El 14 de agosto de 1959, una semana después del lanzamiento, Explorer 6 obtuvo una imagen desde unos 27.000 kilómetros de altura.
Mostraba una zona iluminada del océano Pacífico central y parte de su cobertura nubosa.
La imagen era:
- Pequeña.
- Borrosa.
- En blanco y negro.
- Difícil de interpretar.
Sin embargo, fue la primera imagen de la Tierra transmitida por un satélite que se encontraba en órbita.
No fue la primera fotografía terrestre desde el espacio
En 1946, un cohete V-2 había tomado fotografías de la Tierra desde una trayectoria suborbital.
La diferencia es importante:
- El V-2 subió y volvió a caer sin completar una órbita.
- Explorer 6 permanecía girando alrededor del planeta.
La misión inauguró una forma de observación continua que acabaría transformando la meteorología y las ciencias terrestres.
De una mancha borrosa a imágenes diarias
Actualmente, los satélites pueden observar:
- Huracanes.
- Incendios.
- Sequías.
- Hielo polar.
- Vegetación.
- Temperatura del océano.
- Contaminación atmosférica.
Algunos proporcionan imágenes cada pocos minutos.
Otros miden regiones del espectro que nuestros ojos no pueden detectar.
¿Cómo se forma una imagen satelital?
Un sensor mide radiación reflejada o emitida por la superficie y la atmósfera.
La información se divide en pequeñas unidades asociadas a zonas del terreno.
Cada valor puede representar:
- Brillo visible.
- Temperatura infrarroja.
- Humedad.
- Concentración de gases.
- Propiedades de la vegetación.
Un ordenador combina los datos y construye una imagen.
La importancia de observar desde arriba
Desde la superficie solo podemos estudiar una región limitada.
Un satélite permite analizar sistemas completos:
- Una tormenta oceánica.
- Una cordillera.
- Una masa de hielo.
- Una corriente marina.
- Un continente.
- La atmósfera global.
Explorer 6 demostró que una plataforma orbital podía convertirse en una herramienta para estudiar nuestro propio planeta.
1976: Viking 2 entra en órbita alrededor de Marte
El 7 de agosto de 1976, la nave Viking 2 encendió su motor y entró en órbita alrededor de Marte.
Había sido lanzada desde la Tierra el 9 de septiembre de 1975.
La misión estaba formada por dos partes:
- Un orbitador.
- Un módulo de aterrizaje.
Viking 1 ya había aterrizado en Marte el 20 de julio de 1976.
Viking 2 debía estudiar otra región para comparar las condiciones de distintos lugares del planeta.
Frenar para entrar en órbita
Una nave que llega a Marte posee una gran velocidad.
Si no frena, pasa junto al planeta y continúa alrededor del Sol.
Viking 2 tuvo que encender su motor en el momento adecuado para reducir velocidad.
La gravedad marciana pudo entonces capturarla.
Una maniobra orbital necesita conocer con precisión:
- Posición.
- Velocidad.
- Dirección.
- Masa de la nave.
- Empuje del motor.
- Gravedad del planeta.
Buscar un lugar seguro para aterrizar
El orbitador fotografió regiones candidatas.
Los científicos buscaban una zona que fuera:
- Relativamente llana.
- Sin grandes rocas.
- Con una altitud adecuada.
- Interesante científicamente.
- Compatible con las comunicaciones.
El lugar elegido estaba en Utopia Planitia, una enorme llanura del hemisferio norte.
El aterrizaje del 3 de septiembre
El módulo se separó del orbitador y entró en la atmósfera marciana.
Para reducir velocidad utilizó:
- Escudo térmico.
- Paracaídas.
- Retrocohetes.
- Radar.
Viking 2 aterrizó con éxito el 3 de septiembre de 1976.
Las primeras imágenes mostraron una llanura cubierta de rocas y suelo rojizo.
Un Marte diferente al de Viking 1
Viking 1 se encontraba en Chryse Planitia, mientras Viking 2 trabajó mucho más al norte.
La comparación permitió estudiar:
- Diferencias meteorológicas.
- Tipos de rocas.
- Propiedades del suelo.
- Cambios estacionales.
- Presencia de hielo o escarcha.
Escarcha sobre la superficie
Las cámaras de Viking 2 fotografiaron depósitos brillantes sobre el terreno durante el invierno.
Parte del material se interpretó como escarcha de agua.
Las observaciones mostraron que el ciclo del agua marciano seguía activo, aunque el planeta fuera frío y seco.
Los experimentos biológicos
Los módulos Viking transportaron tres experimentos diseñados para buscar posibles señales metabólicas de microorganismos.
Los equipos añadían nutrientes o gases a pequeñas muestras del suelo y observaban si se producían cambios.
Los resultados fueron complejos:
- Algunos experimentos mostraron reacciones.
- Otros no detectaron los compuestos esperados.
- La química oxidante del suelo podía explicar parte de las señales.
La comunidad científica no considera que Viking demostrara la existencia de vida.
El experimento Labeled Release
Uno de los instrumentos añadió nutrientes marcados con carbono radiactivo a una muestra.
Si existieran microorganismos que metabolizaran el alimento, podrían liberar gases marcados.
El experimento detectó una respuesta rápida.
Sin embargo, el resultado también podía deberse a reacciones químicas no biológicas.
Décadas después, el debate continúa siendo estudiado, pero no existe una confirmación aceptada de vida marciana.
El problema de buscar vida desconocida
Los experimentos se basaban en propiedades de la vida terrestre.
Pero una posible biología marciana podría:
- Utilizar otras reacciones.
- Necesitar condiciones diferentes.
- Permanecer inactiva.
- Encontrarse a mayor profundidad.
- Haber desaparecido hace millones de años.
Buscar vida exige decidir qué señales esperamos encontrar sin conocer exactamente cómo sería.
El orbitador de Viking 2
Mientras el módulo estudiaba la superficie, el orbitador fotografiaba el planeta desde arriba.
Las dos naves Viking obtuvieron decenas de miles de imágenes y permitieron cartografiar gran parte de Marte.
Los datos ayudaron a estudiar:
- Volcanes.
- Cañones.
- Canales antiguos.
- Casquetes polares.
- Tormentas de polvo.
- Las lunas Fobos y Deimos.
Preparar futuras misiones
Viking proporcionó información esencial sobre:
- Densidad atmosférica.
- Vientos.
- Temperaturas.
- Radiación.
- Composición del suelo.
- Peligros del aterrizaje.
Los rovers y módulos posteriores se diseñaron utilizando el conocimiento acumulado por estas misiones.
1999: Chandra alcanza su órbita y abre una ventana de rayos X al universo
A la 1:43 de la madrugada, hora del este de Estados Unidos, del 7 de agosto de 1999, el observatorio espacial Chandra encendió sus motores por quinta y última vez.
La maniobra lo colocó en su órbita científica prevista alrededor de la Tierra.
Chandra había sido lanzado el 23 de julio a bordo del transbordador espacial Columbia.
Es uno de los grandes observatorios espaciales de la NASA.
¿Qué son los rayos X?
Los rayos X son radiación electromagnética, igual que:
- Ondas de radio.
- Microondas.
- Luz visible.
- Ultravioleta.
- Rayos gamma.
Se diferencian por su longitud de onda y energía.
Los rayos X poseen longitudes de onda mucho más pequeñas y energías mayores que la luz visible.
El universo caliente
Numerosos fenómenos producen rayos X cuando la materia alcanza temperaturas de millones de grados o experimenta campos gravitatorios y magnéticos extremos.
Entre las fuentes se encuentran:
- Restos de supernovas.
- Estrellas de neutrones.
- Agujeros negros.
- Gas dentro de cúmulos de galaxias.
- Estrellas jóvenes.
- Sistemas binarios.
- Coronas estelares.
Por qué debe observar desde el espacio
La atmósfera terrestre absorbe casi todos los rayos X procedentes del universo.
Esto protege a los seres vivos, pero impide estudiarlos desde observatorios situados en el suelo.
Para detectar rayos X, el telescopio debe colocarse:
- En un cohete durante un vuelo breve.
- En un globo de gran altitud para ciertas energías.
- En un satélite por encima de la atmósfera.
Una órbita extremadamente elíptica
Chandra sigue una órbita que lo lleva aproximadamente desde unos 10.000 kilómetros hasta cerca de 140.000 kilómetros sobre la Tierra.
Cada vuelta necesita unas 64 horas.
La órbita permite pasar gran parte del tiempo lejos de los cinturones de radiación y realizar observaciones prolongadas.
Durante algunas fases debe proteger sus instrumentos del entorno de partículas energéticas.
¿Por qué no puede utilizar un espejo normal?
Si un rayo X choca perpendicularmente contra un espejo convencional, atraviesa el material o es absorbido.
Para reflejarlo debe llegar con un ángulo extremadamente pequeño, casi rozando la superficie.
Chandra utiliza varios espejos cilíndricos anidados.
Los rayos X rebotan mediante incidencia rasante y son dirigidos hacia los detectores.
Una precisión extraordinaria
Los espejos fueron pulidos con enorme exactitud.
Cualquier irregularidad podía dispersar los rayos X y producir una imagen borrosa.
La calidad permite distinguir estructuras muy pequeñas en objetos situados a enormes distancias.
Chandra posee una de las mayores resoluciones angulares logradas por un telescopio de rayos X.
El primer objetivo: Cassiopeia A
Durante agosto de 1999, Chandra dirigió sus instrumentos hacia Cassiopeia A, el resto de una estrella que explotó como supernova.
Las imágenes revelaron:
- Gas caliente expulsado por la explosión.
- Ondas de choque.
- Elementos químicos distribuidos por el remanente.
- Una fuente compacta en el centro.
La fuente central se interpretó como una estrella de neutrones formada tras la explosión.
¿Qué es una estrella de neutrones?
Cuando una estrella masiva agota su combustible, su núcleo puede colapsar.
Los protones y electrones se combinan y producen una materia dominada por neutrones.
Una estrella de neutrones puede contener una masa comparable a la del Sol dentro de una esfera de apenas unas decenas de kilómetros.
Una pequeña cantidad de su materia tendría una masa gigantesca en la Tierra.
Agujeros negros
Chandra no fotografía directamente el interior oscuro de un agujero negro.
Observa la materia que lo rodea.
Cuando el gas cae hacia el objeto:
- Se acelera.
- Choca.
- Se comprime.
- Alcanza temperaturas extremas.
- Emite rayos X.
Analizando la radiación pueden estimarse propiedades del agujero negro y de su entorno.
Cúmulos de galaxias y materia oscura
Los cúmulos contienen cientos o miles de galaxias, además de enormes cantidades de gas caliente.
El gas emite rayos X y permite estudiar:
- Temperatura.
- Densidad.
- Colisiones entre cúmulos.
- Distribución de masa.
- Evolución de grandes estructuras.
Al combinar las imágenes de Chandra con observaciones ópticas y lentes gravitatorias, los científicos pueden comparar la posición del gas con la distribución estimada de materia oscura.
El cúmulo Bala
Una de las observaciones más conocidas corresponde al llamado cúmulo Bala.
Dos cúmulos de galaxias habían atravesado una colisión.
El gas caliente quedó frenado por el choque, mientras que la mayor parte de la masa deducida mediante lentes gravitatorias continuó avanzando.
La separación se considera una evidencia importante de que la materia oscura no se comporta como el gas ordinario.
Supernovas y elementos químicos
Las explosiones estelares distribuyen elementos por el espacio.
Los espectrómetros de Chandra pueden identificar señales asociadas a:
- Oxígeno.
- Neón.
- Silicio.
- Azufre.
- Hierro.
Estos elementos formarán parte de nuevas estrellas, planetas y, en algunos casos, organismos.
Una misión diseñada para pocos años
Chandra fue diseñado con una misión principal mucho más corta que su vida real.
Ha continuado realizando ciencia durante décadas gracias al trabajo de:
- Ingenieros.
- Operadores.
- Astrónomos.
- Especialistas en software.
- Equipos de calibración.
Los sistemas envejecen y el entorno espacial deteriora componentes, por lo que deben adaptarse las operaciones.
Observar el universo en diferentes longitudes de onda
Una imagen visible solo muestra una parte de la realidad.
Los astrónomos combinan datos de:
- Radio.
- Infrarrojo.
- Luz visible.
- Ultravioleta.
- Rayos X.
- Rayos gamma.
Cada región del espectro revela fenómenos distintos.
Chandra permite estudiar los procesos más energéticos e invisibles para nuestros ojos.
¿Por qué el 7 de agosto es tan importante para la ciencia?
Las efemérides del 7 de agosto reúnen campos muy diferentes:
- Termoquímica.
- Conservación de la energía.
- Historia de la informática.
- Programación.
- Navegación oceánica.
- Arqueología experimental.
- Observación de la Tierra.
- Física espacial.
- Exploración de Marte.
- Astrobiología.
- Astronomía de rayos X.
- Estudio de agujeros negros.
Esta fecha muestra cómo la ciencia puede trabajar con realidades que no siempre vemos directamente.
Hess calculó energías mediante rutas alternativas.
El Mark I representaba números mediante engranajes y relés.
Kon-Tiki puso a prueba una posibilidad histórica mediante una reconstrucción.
Explorer 6 transformó pequeñas variaciones de luz en una imagen orbital.
Viking 2 buscó actividad biológica mediante cambios químicos.
Chandra convierte rayos X invisibles en mapas del universo.
El 7 de agosto también recuerda que una demostración debe interpretarse con cuidado.
Una reacción química calculada necesita condiciones bien definidas.
Una máquina rápida para su época no es necesariamente el primer ordenador.
Una travesía posible no prueba por sí sola una migración histórica.
Una reacción dentro del suelo marciano no demuestra automáticamente la existencia de vida.
La ciencia avanza cuando diferencia entre:
- Lo observado.
- Lo calculado.
- Lo posible.
- Lo demostrado.
- Lo que todavía permanece abierto.
Preguntas frecuentes sobre las efemérides científicas del 7 de agosto
¿Qué científico nació el 7 de agosto de 1802?
Germain Henri Hess, químico suizo-ruso considerado uno de los fundadores de la termoquímica y conocido por la ley de Hess.
¿Qué dice la ley de Hess?
Afirma que el cambio total de entalpía de una reacción depende únicamente de los estados inicial y final, independientemente de los pasos intermedios.
¿Qué ocurrió con el Harvard Mark I el 7 de agosto de 1944?
IBM presentó formalmente la calculadora electromecánica a la Universidad de Harvard durante una ceremonia de aceptación.
¿El Harvard Mark I fue el primer ordenador?
Fue uno de los primeros grandes sistemas programables y automáticos, pero no existe consenso sobre una única máquina que pueda recibir el título de primer ordenador.
¿Qué consiguió la expedición Kon-Tiki?
Demostró que una balsa construida con materiales semejantes a los disponibles en tiempos preindustriales podía viajar desde Perú hasta la Polinesia impulsada por vientos y corrientes.
¿Kon-Tiki demostró que los polinesios procedían de Sudamérica?
No. La expedición demostró una posibilidad de navegación, pero la evidencia arqueológica, lingüística y genética sitúa el origen principal de los pueblos polinesios en expansiones austronesias procedentes del oeste.
¿Cuándo tomó Explorer 6 la primera imagen orbital de la Tierra?
El satélite fue lanzado el 7 de agosto de 1959 y obtuvo la histórica imagen el 14 de agosto desde unos 27.000 kilómetros de altura.
¿Qué hizo Viking 2 el 7 de agosto de 1976?
Entró en órbita alrededor de Marte. Su módulo aterrizó posteriormente, el 3 de septiembre, en Utopia Planitia.
¿Viking 2 encontró vida en Marte?
No produjo una detección de vida aceptada científicamente. Algunos experimentos mostraron reacciones interesantes, pero podían explicarse mediante la química del suelo.
¿Qué consiguió Chandra el 7 de agosto de 1999?
Realizó el último encendido de sus motores y alcanzó la órbita científica altamente elíptica desde la que observa el universo en rayos X.
¿Por qué los telescopios de rayos X deben estar en el espacio?
Porque la atmósfera terrestre absorbe la mayor parte de los rayos X procedentes del universo antes de que puedan alcanzar la superficie.
Conclusión
El 7 de agosto es una fecha extraordinaria dentro de la historia de la ciencia y la tecnología.
Germain Hess nació para formular una ley fundamental de la energía química; el Harvard Mark I fue presentado como una de las primeras grandes máquinas automáticas de cálculo; la expedición Kon-Tiki terminó una travesía de 101 días por el Pacífico; Explorer 6 comenzó la misión que produciría la primera imagen terrestre desde una órbita; Viking 2 llegó a Marte; y Chandra alcanzó la trayectoria desde la que lleva décadas estudiando algunos de los fenómenos más violentos del universo.
El 7 de agosto reúne calor, ecuaciones, relés, troncos, corrientes marinas, paneles solares, paracaídas y espejos de rayos X.
Y demuestra que ampliar el conocimiento no siempre significa hacer lo mismo.
A veces consiste en calcular una reacción que no puede medirse directamente.
Otras veces exige construir una máquina gigantesca, cruzar un océano, observar la Tierra desde arriba, aterrizar sobre otro planeta o detectar una radiación que nuestros ojos jamás podrían ver.
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Fuentes oficiales, académicas y científicas:
- Journal of Chemical Education — Germain Henri Hess y los fundamentos de la termoquímica
- Le Moyne College — Texto y notas sobre la ley de Hess
- Computer History Museum — Presentación del Harvard Mark I
- Smithsonian National Museum of American History — Grace Hopper y el Mark I
- Smithsonian — Colección histórica de Grace Murray Hopper
- IBM History — Harvard Mark I e historia de la computación
- Museo Kon-Tiki — Llegada a Raroia el 7 de agosto de 1947
- Museo Kon-Tiki — Archivo de Thor Heyerdahl y la expedición
- Nature — Evidencias genéticas de contacto entre polinesios y americanos
- NASA — Explorer 6 y la primera imagen terrestre desde un satélite
- NASA History — Historia de las primeras imágenes de la Tierra
- NASA Space Place — Imágenes de la Tierra desde satélites
- NASA Science — Misión Viking 2
- NASA Science — Naves e instrumentos del programa Viking
- NASA Astrobiology — Experimentos de búsqueda de vida de Viking
- Chandra X-ray Center — Chandra alcanza su órbita científica
- NASA — Lanzamiento y despliegue del observatorio Chandra
- Chandra X-ray Center — Observatorio espacial de rayos X
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