Historia de la Astronomía/Unidad IV

Astronomía Contemporánea

Comprende todos los desarrollos astronómicos ocurridos después del comienzo de la revolución francesa en el año 1789, en la última década del siglo XVIII hasta nuestros días.

Astronomía a finales del siglo XVIII

Durante el siglo XVIII uno de los objetivos de los estudios astronómicos fue el de calcular las distancias en el universo. El sistema de medición fue la paralaje en donde se mide el movimiento de una estrella con respecto a las estrellas vecinas cuando se observa desde dos puntos diferentes.

William Herschel

Fue uno de los primeros astrónomos en estudiar las nebulosas, músico de profesión finalmente abandonó las notas por las estrellas, su hermana Caroline Herschel, trabajó con él realizando barridos de zonas del cielo, con lo cual dibujaron un mapa de nuestra galaxia con un gran número de estrellas observadas. Herschell también realizo otros importantes descubrimientos como Urano, Sus lunas Titania y Oberon y las lunas de Saturno Enceladus y Mimas.

La primera distancia a una estrella medida con nuevo método de triangulación o paralaje fue realizada por Friedrich Bessel en el año de 1838 fue a 61 del Cisne (constelación) obteniendo una distancia de 11 años luz y, posteriormente, alfa Centauro con una distancia de 4.3 años luz.

Aumenta el interés de los astrónomos por los cometas y el cálculo de sus órbitas con el regreso del famoso cometa de Halley, en el año 1835 Schiaparelli descubrió la conexión entre los enjambres de meteorito y los cometas.

Charles Messier

Publicó un valioso catálogo de nebulosas.

Pierre-Simon Laplace

Laplace publica en 1799 su libro Mecánica Celeste y descubre la invariabilidad del eje mayor de las órbitas planetarias.

Astronomía del siglo XIX

El análisis instrumental maduró en el siglo XIX, se estudia el espectro de la luz, se crea el análisis espectral, además se introducen los métodos de fotografía y nuevos equipos como los fotómetros en la segunda mitad del siglo XIX surge la astrofísica.

Leverrier y Adams

Predijeron la existencia de Neptuno por las perturbaciones que sufre Urano, Neptuno es descubierto en 1846 en el Observatorio de Berlín.

Joseph Fraunhofer

Detectó rayas verticales en el espectro del Sol, la Luna y los Planetas.

Max Planck

Max Karl Ernest Ludwig Planck nació en Alemania el 23 de abril de 1858, físico alemán considerado como el fundador de la teoría cuántica y galardonado con el Premio Nobel de Física en 1918.

Se matriculó para el curso 1874/75 en la Facultad de Filosofía de la Universidad de Múnich. El curso 1877/78 lo realizó en Berlín, en la Universidad Friedrich-Willhems, donde recibió las enseñanzas de los célebres físicos Hermann von Helmholtz y Gustav Kirchhoff. En esta época se dedicó paralelamente por su cuenta al estudio de la obra de Rudolf Clausius, sobre los principios de la termodinámica, fue en este tema en el que trabajó para preparar su tesis de doctorado, que llevó por título «Sobre el segundo principio de la termodinámica» y que presentó en 1879 En Múnich, con 21 años. En 1889, volvió a Berlín, donde desde 1892 fue el director de la cátedra de Física teórica.

En 1900 Max Planck formuló su teoría donde Planck establece que la energía se radia en unidades pequeñas separadas denominadas cuantos, descubrió una constante fundamental, la denominada Constante de Planck, usada para calcular la energía de un fotón

Ley de Planck: La intensidad de la radiación emitida por un cuerpo negro con una temperatura T viene dada por la ley de Planck:

$I(\nu ,T)={\frac {2h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{\exp({h\nu }/kT)-1}}$

El Poder emisivo espectral de un cuerpo es la cantidad de energía radiante emitida por la unidad de superficie y tiempo entre las frecuencias, Se trata por tanto de una potencia. De la Ley de Planck se derivan la ley de Stefan-Boltzmann y la ley de Wien.

La ley de Planck relaciona que la energía de cada cuanto es igual a la frecuencia de la radiación multiplicada por la constante universal (Constante de Planck). Un año después descubrió la ley de radiación del calor, denominada Ley de Planck, que explica el espectro de emisión de un cuerpo negro. Esta ley se convirtió en una de las bases de la teoría cuántica, que emergió unos años más tarde con la colaboración de Albert Einstein y Niels Bohr.

Desde 1905 hasta 1909, Planck fue la cabeza de la Deutsche Physikalische Gesellschaft (Sociedad Alemana de Física). En 1913, se puso a la cabeza de la universidad de Berlin. En 1918 recibió el Premio Nobel de física por la creación de la mecánica cuántica, que proporciono los cimientos para la investigación en campos como el de la energía atómica.

Max Planck no fue un astrónomo, pero sus aportes fueron de mucha utilidad para los astrónomos modernos, la constante de Planck ayuda a explicar que el universo es cuántico y no continuo.

Si aplicamos la Ley de Planck a la Tierra con una temperatura superficial de unos 288 K (15 °C) nos lleva a que el 99% de la radiación emitida está entre las longitudes de onda 3 μm (micrómetros o micras) y 80 micras y su máximo ocurre a 10 micras. La estratosfera de la Tierra con una temperatura entre 210 y 220 K radia entre 4 y 120 micras con un máximo a las 14,5 micras.

Desde 1930 hasta 1937, Max Planck estuvo a la cabeza de la Sociedad del emperador Guillermo para el Avance de la Ciencia, entre sus obras más importantes están "Introducción a la física teórica" (1932-1933) y Filosofía de la física (1936). Muere en Göttingen a los 90 años, el 4 de octubre de 1947.

Astronomía del siglo XX

A principios del siglo siglo XX la teoría heliocéntrica llega en todo su esplendor, el sol es el centro del universo y todo gira alrededor de él incluidos todos los objetos del espacio profundo dentro de los cuales se encontraban unas nebulosas muy especiales llamadas nebulosas espirales.

Revivía la teoría de los universos isla esbozada por Kant en la cual las nebulosas espirales eran universos islas separados de la vía láctea a la cual pertenecía el sol, esta teoría fue fuertemente apoyada por Herschel pero no se tenían pruebas que la sustentaran, estas pruebas llegarían a partir de las observaciones de Edwin Hubble realizadas en el observatorio de Monte Wilson.

Harlow Shapley

Nació Nashville (Misouri, EEUU), en 1907, con 22 años, Shapley va a la Universidad de Misouri donde estudió Astronomía, obtuvo la licenciatura (Bachelor of Arts) en 1910 y el máster (Master of Art) en 1911. Posteriormente, Shapley fue a la Universidad de Princeton gracias a una beca Thaw para realizar los estudios de doctorado con Henry Norris Russell, director del departamento de astronomía.

A la llegada de Shapley, Russell se había embarcado en un nueva forma de análisis de las curvas de luz de las variables eclipsantes para tratar de obtener las propiedades de las estrellas que constituían el sistema binario. En 1914 obtuvo su doctorado con una tesis sobre 90 estrellas binarias eclipsantes que crearía de golpe una nueva rama en la astronomía de las estrellas dobles.

Una vez obtenido el doctorado, ese mismo año, entró a trabajar en el Observatorio del Monte Wilson gracias al ofrecimiento por parte del director, George Ellery Hale, de un puesto de investigador. Allí propuso la teoría de la pulsación para las estrellas cefeidas como variaciones intrínsecas de su brillo y no como sistemas eclipsantes, como se había pensado hasta entonces.

Sin embargo, el interés de Shapley pasó de las estrellas variables a los cúmulos gloabulares. Observando estrellas variables Cefeidas en dichos cúmulos y haciendo uso de la relación periodo-luminosidad de las estrellas variables Cefeidas descubierta por Henrietta Swan Leavitt, pudo determinar las distancias a los cúmulos globulares, esto le permitió descubrir que la Vía Láctea era mucho más grande de lo que se creía hasta entonces y que la posición del Sol en la misma no era en absoluto una posición especial. Participó en el "El Gran Debate" con Heber D.Curtis sobre la naturaleza de las nebulosas y de las galaxias y sobre el tamaño del universo, Shapley defendía las ideas de que el Sol no se encontraba en el centro de la Vía Láctea y que los cúmulos globulares y las nebulosas espirales eran parte de la mismo, en el primer caso llevaba la razón, en el segundo estaba equivocado.

Encontró que los cúmulos globulares, grupos de millones de estrellas que forman un cumulo compacto y redondo que giran alrededor de los centros galacticos, están mucho más alejados del Sol que del centro de la galaxia y de esta manera el sistema solar debería estar localizado en la periferia lejos del centro del universo alrededor del cual giran los cumulos globulares y los demás astros observados.

Después fue contratado como director del Observatorio del Colegio Universitario de Harvard, plaza que ocupaba el recién fallecido Edward Charles Pickering, ocuparía esa plaza desde 1921 hasta 1952, durante ese tiempo, contrató a Cecilia Payne-Gaposchkin, que se convertiría en la primera persona en obtener un doctorado en la Universidad de Harvard en el campo de la astronomía.

El descubrimiento y estudio de las estrellas variables (estrellas que varían en brillo periódicamente), iniciado principalmente por Harlow Shapley llevó a descubrir un tipo especial de ellas cuya característica era que los cambios de brillo estaban relacionas con su luminosidad intrínseca, como la estrella prototipo que se encontró en la constelación de cefeo, por lo que se les denominó Cefeidas.

Al conocer la luminosidad de un objeto celeste basta aplicar la ley del cuadrado inverso que dice que el brillo disminuye de acuerdo al cuadrado de la distancia para calcular la distancia a la que se encuentra del observador.

Fue responsable de la adición de la letra "S" en Unesco, que en inglés corresponde a la palabra science, es decir, ciencia. En 1952 se retiró del puesto de director aunque siguió impartiendo clases hasta 1956, murió el 20 de octubre de 1972 en Boulder, Colorado, cuando hacía una visita a su hijo.

Edwin Hubble

Edwin Powell Hubble (Marshfield, Misuri, 20 de noviembre de 1889 - Pasadena, California, 28 de septiembre de 1953) fue uno de los más importantes astrónomos estadounidenses del siglo XX, famoso principalmente por haber demostrado la expansión del universo midiendo el desplazamiento al rojo de galaxias distantes. Hubble es considerado el padre de la cosmología observacional aunque su influencia en astronomía y astrofísica toca muchos otros campos.

En 1929, Hubble publicó un análisis de la velocidad radial de las nebulosas cuya distancia había calculado; se trataba de sus velocidades respecto a la tierra. Lo que estableció fue que, aunque algunas nebulosas extragalácticas tenían espectros que indicaban que se movían hacia la Tierra, la gran mayoría, mostraba corrimientos hacia el rojo que solo podían explicarse asumiendo que se alejaban. Más sorprendente fue su descubrimiento de que existía una relación directa entre la distancia de una nebulosa y su velocidad de retroceso.

Hubble concluyó que la única explicación consistente con los corrimientos hacia el rojo registrados, era que, dejando aparte a un "grupo local" de galaxias cercanas, todas las nebulosas extragalácticas se estaban alejando y que, cuanto más lejos se encontraban, más rápidamente se alejaban. Esto sólo tenía sentido si el propio universo, incluido el espacio entre galaxias, se estaba expandiendo. Junto a Milton Humason postuló la Ley de Hubble acerca de la expansión del universo.

El 19 de Febrero de 1924, escribió a Shapley su contradictor quien defendía la existencia de una sola galaxia: "Seguramente le interesará saber que he hallado una variable cefeida en la nebulosa de Andrómeda". De esta manera se reveló que las nebulosas espirales no eran simples cúmulos de gas dentro de la vía láctea sino verdaderas galaxias independientes o como Kant describió “universos isla”.

Albert Einstein

Albert Einstein ( Ulm, Alemania, 1879 - Princeton, Nueva Jersey, 1955 ) Fue un físico alemán de origen judío, que amaba la música y que mientras trabajaba en la Oficina de Patentes en Suiza expuso su Teoría de la Relatividad General de la que se deduce que el universo no es estático sino que se expande, Einstein sin embargo le introdujo una constante llamada cosmológica para “detener” la expansión y adecuar su teoría a los conocimientos del momento.

La Gran Explosión

Los descubrimientos de Hubble estimularon el estudio de las nebulosas espirales, el joven Vesto Slipher quien trabajaba en el observatorio Lowell bajo las órdenes del tristemente célebre Percival Lowell, estaba encargado de su estudio, durante sus investigaciones encontró que dichas nebulosas espirales tenían un corrimiento al rojo persistente en sus espectros (un objeto que se aleja del observador alarga las longitudes de onda por él emitidas corriéndose hacia el rojo en el espectro estudiado). Sin embargo Slipher no encontró la explicación a su hallazgo. En un trabajo independiente Hubble al medir las distancias de 25 galaxias encontró una correlación directa entre su distancia y el grado de corrimiento o en otras palabras la velocidad a la que se alejan. Expansión del Universo.

El hombre que fusionó los resultados de la investigaciones de Slipher, Hubble y Einstein fue un matemático sacerdote llamado Georges Lemaitre quien en 1927 publicó un artículo donde desarrollaba la relación del corrimiento al rojo con un universo en expansión, cuando su artículo se divulgó la comunidad científica concluyó que si el universo se encuentra en expansión alguna vez debió estar unido en un punto de luz al cual llamó singularidad o "átomo primordial" y su expansión "Gran Ruido". El astrónomo Fred Hoyle contradictor de esta teoría la llamó despectivamente "Big Bang" que es como se conoce en la actualidad a la teoría más aceptada como origen del universo.

Si se tiene que el universo se expande hacia todos lados a partir de un momento inicial se cree que esta expansión puede ser constante o detenerse en algún momento determinado, una u otra posibilidad dependerá de la cantidad de materia presente en el universo y si la fuerza de gravedad entre ella será suficiente para contraer la materia o no, esta cantidad no se ha determinado.

En la actualidad se ha demostrado que la expansión del universo se está acelerando. Estos últimos hallazgos aun están bajo intenso estudio para lograr aclarar el futuro del Universo, nuestra galaxia, nuestro Sol y nuestra Casa: La Tierra.

Cohetes Espaciales

Los cohetes espacials son máquinas que, utilizan un motor de combustión que produce la energía cinética necesaria para la expansión de los gases, que son lanzados a través de un tubo propulsor (llamada propulsión a reacción). Por extensión, el vehículo, generalmente espacial, que presenta motor de propulsión de este tipo es denominado cohete o misil. Normalmente, su objetivo es enviar artefactos (especialmente satélites artificiales y sondas espaciales) o naves espaciales y hombres al espacio (véase atmósfera).

Un cohete está formado por una estructura, un motor de propulsión a reacción y una carga útil. La estructura sirve para proteger los tanques de propelente y oxidante y la carga útil. Se llama también cohete al motor de propulsión en sí mismo. El origen del cohete es probablemente oriental. La primera noticia que se tiene de su uso es del año 1232, en China, donde fue inventada la pólvora.

Los alemanes, liderados por Wernher von Braun, desarrollaron durante la Segunda Guerra Mundial los cohetes V-1 y V-2 (A-4 en la terminología alemana), que fueron la base para las investigaciones sobre cohetes de los EE.UU. y de la URSS en la posguerra.

Inicialmente se desarrollaron cohetes específicamente destinados para uso militar, normalmente conocidos como misiles balísticos intercontinentales, los programas espaciales que los estadounidenses y los rusos pusieron en marcha se basaron en cohetes proyectados con finalidades propias para la astronáutica,

Otros países que han construido cohetes, en el marco de un programa espacial propio, son Francia, Gran Bretaña (que lo abandonó), Japón, China, Argentina, Brasil y la India, así como el consorcio europeo que constituyó la Agencia Espacial Europea (ESA), que ha construido y explotado el cohete lanzador Ariane.

Un motor revolucionario, que puede hacer avanzar la tecnología astronáutica, es el motor Scramjet, capaz de alcanzar velocidades hipersónicas de hasta 15 veces la velocidad del sonido. El motor Scramjet no posee partes móviles, y obtiene la compresión necesaria para la combustión por el aire que entra de frente, impulsado por la propia velocidad del vehículo en el aire. La NASA probó con éxito un motor de este tipo en 2004. El cohete, llamado X-43A, fue llevado a una altitud de 12.000 m por un avión B-52, y lanzado de un cohete Pegasus a una altitud de 33.000 m. Alcanzó la velocidad récord de 11.000 km/h.

Otra posibilidad de adelanto en la tecnología de motores de cohetes es el uso de propulsión nuclear, en que un reactor nuclear calienta un gas produciendo un chorro que se usa para producir empuje. O la idea de construir un cohete en forma de vela, impulsado por la presión de radiación solar, lo que permitiría viajes interplanetarios a distancias mayores.

Programa Apolo

El Programa Apolo comenzó en julio de 1960 cuando la NASA anunció un proyecto a continuación de las misiones Mercury que tenía como objetivo el sobrevuelo de astronautas alrededor de nuestro satélite, destinadas a localizar una zona de alunizaje para conseguir un vuelo a la Luna, pero los planes iniciales se vieron modificados en 1961 con el anuncio del presidente John F. Kennedy de enviar un hombre a la Luna y regresarlo a salvo antes de que finalizara la década.

Apolo 11 es el nombre de la misión espacial que los Estados Unidos enviaron al espacio el 16 de julio de 1969; fue la primera misión tripulada en llegar a la superficie de la Luna. El Apolo 11 fue impulsado por un cohete Saturno V, desde la plataforma LC 39A; y lanzado a las 10:32 hora local del complejo de Cabo Kennedy, en Florida (Estados Unidos), oficialmente se conoció a la misión como AS-506, la meta de llegar a la luna se alcanzó con 17 meses de sobra cuando el 20 de julio de 1969 Neil Armstrong y Edwin Buzz Aldrin a bordo de la Apolo 11 alunizaron en el Mar de la Tranquilidad de la Luna.

El módulo lunar Apolo fue la primera nave diseñada para volar en el vacío sin ninguna capacidad aerodinámica. El módulo estaba unido al módulo de comando y el módulo de servicio, y se separaba de éstos en la órbita lunar para emprender su descenso a la Luna con dos astronautas a bordo. Tenía unas patas tan débiles que no podían cargar el peso del módulo en gravedad terrestre. Al final de su estadía en la superficie, la etapa superior del módulo lunar despegaba para volver a unirse a los dos módulos en órbita lunar.

La forma del módulo de mando era distinta de las cápsulas Mercury y Gemini, el módulo de comando Apolo tenía espacio para una tripulación de 3 astronautas y estaba fijado al módulo de servicio que proveía de abastecimiento y contenía el motor del Sistema de Propulsión de Servicio que ubicaba a la nave dentro y fuera de la órbita lunar.

Apolo fue uno de los triunfos más importantes de la tecnología moderna. Seis misiones lograron posarse sobre la superficie lunar con un sólo fallo: la misión Apolo 13 no pudo concretar su meta por la explosión del tanque de oxígeno líquido del módulo de servicio, pero la tripulación regresó a salvo. Antes de esto se probaron los sistemas de vuelo en varios lanzamientos automáticos, y solamente hubo dos pruebas tripuladas del sistema Apolo en órbita terrestre y dos misiones orbitales a la Luna. Ver Apolo 1, Apolo 2, Apolo 3, Apolo 4, Apolo 5, Apolo 6.

Otra de las novedades de este programa fue la implementación de un sistema de encuentro y acople con otra nave en órbita lunar, tal sistema se lo conoció como Lunar Orbit Rendezvous (LOR) (Encuentro de Órbita Lunar) el cual fue ideado por John C. Houbolt, un ingeniero espacial de la NASA. A pesar de la peligrosidad que implicaba su uso, el LOR permitió a la NASA reemplazar el descomunal cohete NOVA planeado para este tipo de misiones lo cual llevó a un significativo ahorro de dinero.

Para que las naves Apolo llegaran a su destino fue necesario la construcción del cohete Saturn 5, el más grande construido por la NASA que medía 110,64 m de altura. El Saturn 5 lleno de combustible pesaba unas 2700 t al despegue. El vehículo tenía tres etapas: S-IC, S-II y S-IVB. La última etapa se quemaba para enviar a la nave Apolo fuera de la órbita terrestre y ubicarla en camino a la Luna. El diseño del Saturn 5 estuvo a cargo del científico alemán Werner von Braun y su equipo.

El Saturn 5 utilizaba RP-1 (inglés Refined Petroleum: Petróleo Refinado) que era una combinación de oxígeno y kerosén. Este combustible era quemado por la etapa S-IC que con la ayuda de cinco motores F-1 y proveía del impulso necesario para alcanzar la velocidad de escape (11,2 km/s). Las últimas dos etapas, la S-II y la S-IVB, utilizaban una combinación de oxígeno líquido (LOX) e hidrógeno líquido (LH2) que eran quemados por seis motores J-2; cinco eran usados en la segunda etapa y otro en la última.

Para diciembre de 1972 el Programa Apolo llegaba a su fin. Durante su duración se lograron importantes avances en la astronáutica y la adquisición de conocimiento de la geología lunar. Las tres últimas misiones fueron mucho más sofisticadas que las primeras tres, en gran parte porque los astronautas llevaron el rover lunar LRV que les permitió desplazarse varios kilómetros del lugar de aterrizaje. En la misión Apolo 11 Armstrong y Aldrin solamente estuvieron 2 horas y media caminando sobre la superficie, mientras que en la Apolo 17 las caminatas llegaron a un total de 22 h permaneciendo durante 3 días en el valle de Taurus-Littrow.

Por otra parte, la misión del Apolo 17 fue la primera en incluir a un científico. Se trataba del geólogo Harrison Schmitt. Hasta su asignación, las tripulaciones de las misiones Apolo estaban compuestas mayoritariamente por militares.

Satélites

El 4 de octubre de 1957 fue lanzado Sputnik 1 por la Unión Soviética, fue el primer satélite artificial de la historia, obtuvo información perteneciente a la densidad de las capas altas de la atmósfera y la propagación de ondas de radio en la ionosfera, las emisiones se realizaron en grupos alternativos de 0,3 s de duración. El envío a tierra de la telemetría incluía datos de temperatura dentro y sobre la superficie de la esfera, orbitó la Tierra a una distancia de entre 938 km en su apogeo y 214 km, en su perigeo, el análisis de las señales de radio se usó para obtener información sobre la concentración de los electrones en la ionosfera, La temperatura y la presión se codificaron en la duración de los pitidos de radio que emitía, indicando que el satélite no había sido perforado por un meteorito, sus transmisores funcionaron durante tres semanas, hasta que fallaron las baterías químicas de a bordo.

El primer lanzamiento satélite por Estados Unidos Americanos fue lanzando satisfactoriamente el Explorer 1 el 31 de enero de 1958. Éste fue considerado el principio de la carrera espacial

El 3 de noviembre de 1957 la perra Laika fue el primer animal vivo en orbitar la Tierra, lo hizo a bordo de la nave soviética Sputnik 2,, un mes después de que el satélite Sputnik 1 fuera puesto en órbita, Laika murió entre cinco y siete horas después del lanzamiento, bastante antes de lo planeado, la causa de su muerte fue, probablemente una combinación del estrés sufrido y el sobrecalentamiento que, tal vez, fue ocasionado por un desperfecto del sistema de control térmico de la nave, su experiencia demostró que es posible que un organismo soporte las condiciones de microgravedad, abriendo camino así a la participación humana en vuelos espaciales, tras Laika, la URSS enviaría al espacio 12 perros de los cuales 5 llegarían vivos de vuelta a tierra.

Transbordadores Espaciales

Durante la década de 1960, la NASA había delineado una serie de proyectos en papel sobre vehículos espaciales reusables para reemplazar los sistemas de uso único como el Proyecto Mercury, el Proyecto Gemini y el Programa Apollo. La Fuerza Aérea de los EE.UU. (USAF) también tenía interés en sistemas más pequeños, con mayor capacidad de maniobrabilidad y estaba realizando su propio proyecto de avión espacial, llamado X-20 Dyna-Soar. Para poder elaborar un estado del arte en la materia, ambos equipos trabajaron juntos.

En la segunda mitad de la década de los 60, el esfuerzo para mejorar el Apollo se estaba diluyendo, y la NASA empezó a buscar el futuro del programa espacial. Su visión fue la de un programa ambicioso que contemplaba el desarrollo de una enorme estación espacial que se lanzara con grandes cohetes, y que fuera mantenida por un "transbordador espacial" reutilizable que pudiera dar servicio a una colonia lunar permanente y que eventualmente pudiera transportar personas a Marte.

Sin embargo, la realidad era otra, ya que el presupuesto de la NASA disminuyó rápidamente. En lugar de retroceder y reorganizar su futuro en función de su nueva situación económica, la agencia intentó salvar tanto como fuera posible de sus proyectos. Se descartó la misión a Marte, pero tanto la estación espacial como el transbordador todavía estaban en pie. Eventualmente solo se pudo salvar uno de ellos, que fue el transbordador por razones económicas y logísticas, ya que sin ese sistema no se podría construir una estación espacial.

A continuación se propusieron una cantidad de diseños, muchos de ellos complejos y diferentes entre ellos. Maxime Faget, diseñador de la cápsula del Mercury, entre otros, creó el "DC-3", un pequeño avión capaz de llevar una carga de 20.000 lb o menos, cuatro tripulantes, aunque con maniobrabilidad limitada. El DC-3 se constituyó en la plataforma básica con la cual se compararían los demás diseños.

El sistema de Transbordador espacial de la NASA (en inglés: Space Transport System, STS o Space Shuttle) es la primera nave espacial reutilizable y la primera capaz de poner satélites en órbita (aunque una órbita baja), y traerlos de vuelta a la superficie. Cada transbordador tiene una vida útil proyectada de 100 lanzamientos. Fue diseñado para ser el sistema bandera de exploración espacial tripulada de EE.UU., al menos durante los años 80, y para hacer realidad el sueño de construir y mantener una estación espacial; el conjunto de transbordadores espaciales, junto con vehículos soviéticos, ha transportado las partes de la Estación Espacial Internacional y llevar suministros.

Un transbordador reusable pagaría con creces el costo de su desarrollo, si se comparaba con el gasto de lanzar cohetes de uso único, el desarrollo del transbordador se hizo oficial el 5 de enero de 1972, cuando el presidente Richard Nixon anunció que la NASA comenzaría a crear un sistema de transbordador reusable, de bajo costo.

De estos, el más notable era el primer orbitador completo, que originalmente se conocería como "Constitution", sin embargo, una campaña masiva de cartas de fanáticos de la serie Star Trek convenció a la Casa Blanca de rebautizar al orbitador como "Enterprise", con bombo y platillos, el Enterprise hizo su primer carreteo el 17 de septiembre de 1976 y empezó una serie de pruebas exitosas que fueron la primera validación real del diseño.

El primer orbitador completamente funcional fue el Columbia, construido en Palmdale, California, y enviado al Centro Espacial Kennedy el 25 de marzo de 1979, dos tripulantes iban en el primer viaje del Columbia, el 12 de abril de 1981. En Julio de 1982 el CEK vio llegar al Challenger. En Noviembre de 1983 llegó el Discovery, y Atlantis en Abril de 1985. La segunda parte del proyecto, la llamada Estación Espacial Libertad, anunciada en 1984, se convirtió, con modificaciones y reducciones, en la Estación Espacial Internacional. En 1986 el Challenger explotó 83 segundos después de su lanzamiento, y la tripulación de siete personas perdió la vida. Para reemplazarlo se construyó el Endeavour, que llegó en Mayo de 1991.

Telescopio Espacial Hubble

El Telescopio espacial Hubble (HST por las siglas en inglés) fue puesto en órbita el 24 de abril de 1990 como un proyecto conjunto de la NASA y de la ESA inaugurando el programa de Grandes Observatorios, es un telescopio robótico localizado en los bordes exteriores de la atmósfera, en órbita circular alrededor de la Tierra a 593 km sobre el nivel del mar, con un periodo orbital entre 96 y 97 min. Denominado de esa forma en honor de Edwin Hubble.

El telescopio tiene una masa en torno a 11 toneladas, de forma cilíndrica con una longitud de 13,2 m y un diámetro máximo de 4,2 m. El coste del telescopio ascendió (en 1990) a 2000 millones de dólares US.

El telescopio puede obtener imágenes con una resolución óptica mayor de 0,1 segundos de arco. La ventaja de disponer de un telescopio más allá de la atmósfera radica, principalmente, en que de esta manera se pueden eliminar los efectos de la turbulencia atmosférica, siendo posible alcanzar el límite de difracción como resolución óptica del instrumento.

El Telescopio Espacial Hubble ha sido uno de los proyectos que, sin duda, más han contribuido al descubrimiento espacial y desarrollo tecnológico de toda la Historia de la Humanidad. Gran parte del conocimiento científico del que los estudiosos disponen del espacio interestelar se debe al Telescopio Hubble.

La cámara más sofisticada del telescopio espacial Hubble ha creado una imagen mosaico de un gran pedazo del cielo, que incluye al menos 10 000 galaxias, con el telescopio Espacial Hubble se han observado aproximadamente un millón de objetos. En comparación, el ojo humano tan sólo puede ver unas 6.000 estrellas a simple vista, unas 500 000 fotografías, ocupan 1420 discos ópticos de 6,66 GB (8,34 terabytes), tiene un índice con la posición detallada de 15 millones de estrellas (catálogo H.G.S.C. o Hubble Guide Star Catalogue) que le permite apuntar con gran precisión a sus objetivos, ha dado la vuelta a la Tierra cada 97 min, viajando casi 3000 millones de km, una distancia superior a la que supondría hacer un viaje de ida a Neptuno, da una vuelta a la Tierra a una velocidad de 28.000 kilómetros por hora, aún así es capaz de apuntar a un astro con enorme precisión, la desviación es inferior al grosor de un cabello humano visto a una distancia de un kilómetro y medio.

La astronomía en el siglo XXI

En la actualidad sabemos que habitamos un minúsculo planeta de un sistema solar que gira alrededor de nuestro Sol, que avanza en el primer tercio de su vida y que está localizado en la periferia de la Vía Láctea, una galaxia espiral barrada compuesta por miles de millones de soles.

Nuestra galaxia posee como muchas otras galaxias un agujero negro súper masivo en su centro y que forma parte de un conjunto galáctico llamado Grupo Local, el cual, a su vez, se encuentra dentro de un supercúmulo de galaxias. El universo está constituido por miles de millones de galaxias como la Vía Láctea y se le ha calculado una edad entre 13,5 y 13,9 mil millones de años, y su expansión se acelera constantemente.

Muchos adelantos científicos y técnicos nos abren nuevas ventanas al estudio del espacio tenemos poderosos telescopios terrestres y orbitales, sondas interplanetarias llegan a los confines del sistema solar y robots se encuentran en la superficie de otros planetas como marte aumentando la capacidad del hombre de su maravilloso entorno astronómico.

Los primeros turistas espaciales pagan varios millones de dólares por viajar al espacio, en el año 2009 explota el turimsmo espacial abaratándose considerablemente el precio de cada boleto.

En la segunda década siglo XXI se piensa establecer una base lunar para luego habitar al planeta vecino, Marte.

Estación Espacial Internacional

La Estación Espacial Internacional (EEI) (en inglés ISS), es un proyecto común de cinco agencias del espacio: la NASA (Estados Unidos), la Agencia Espacial Federal Rusa (Rusia), la Agencia Japonesa de Exploración Espacial (Japón), la Agencia Espacial Canadiense (Canadá) y la Agencia Espacial Europea (ESA).

La estación espacial está situada en órbita alrededor de la Tierra en una altitud de aproximadamente 360 kilómetros, un tipo de órbita terrestre baja (la altura real varía en un cierto plazo por varios kilómetros debido a la fricción atmosférica y a las repetidas propulsiones), da una órbita alrededor de la Tierra en un período de cerca de 92 minutos.

Gracias a la ISS, hay presencia humana permanente en el espacio, pues ha habido siempre por lo menos dos personas a bordo de la ISS desde que el primer equipo permanente entrara en la ISS el 2 de noviembre de 2000, la estación es mantenida sobre todo por la Soyuz, la nave espacial Progress y el Transbordador espacial.

La ISS está activa y en ella se realizan muchos estudios y experimentos científicos, todavía está actualmente bajo construcción con una fecha proyectada de terminación en 2010,Actualmente, la estación tiene una capacidad para una tripulación de tres astronautas, ha sido visitada por los astronautas de doce países y ha sido también el destino de los primeros cuatro turistas espaciales.

Cuando esté completada en 2010 tendrá una longitud de aproximadamente 108 metros sobre 88 metros de ancho y una masa de aproximadamente 415 toneladas, con un volumen habitable de unos 1300 m³, sobrepasará en complejidad, y con mucho, todo lo que se concibió hasta la fecha, podrá acoger a siete astronautas permanentemente, quienes se sucederán y relacionarán según las exigencias de las misiones, su energía será proporcionada por los paneles solares más grandes que jamás se hayan construido, de una potencia de 110 kW gira alrededor de la tierra a una velocidad de 26.000 km/h.

La Estación Espacial Internacional está compuesta por módulos:

Nodo 1 Unity: Es la galería de una longitud de aproximadamente 6,5 m y un diámetro de 5,5 m que conecta las áreas de alojamiento y trabajo de la ISS.[10]uctura se terminará de ensamblar en 2007.

Zarya: El módulo Zarya se convirtió en la primera pieza de la ISS en 1998, fue diseñado para proporcionar la propulsión y la energía iniciales del complejo orbital. El módulo presurizado de 19.323 kilogramos fue lanzado en un cohete ruso Protón en noviembre de 1998.

Zvezda: Proporciona los primeros habitáculos de la estación, los sistemas de soporte de vida, distribución de la corriente eléctrica, sistema de proceso de datos, sistema de mandos de vuelo y sistema de propulsión.

Destiny: Es el laboratorio de investigación primario, soporta una amplia gama de experimentos y estudios que intentarán contribuir a la salud, seguridad y calidad de vida para la gente por todo el mundo, el laboratorio de la estación ofrece a los investigadores una oportunidad sin par de probar procesos físicos en ausencia de gravedad. El objetivo de los experimentos de este laboratorio es permitir que los científicos entiendan mejor la Tierra y preparar misiones futuras a la Luna y a Marte.

Cámara Pirs: El compartimiento o cámara de descompresión Pirs posee dos escotillas para salidas extravehiculares, además de dos sistemas de acoplamiento, uno para su unión con el Zvezda, y otro, en el extremo opuesto, para naves Soyuz y Progress.

Nodo Harmony: Es un módulo de soporte vital, ya que proporciona oxígeno, electricidad, agua y otros sistemas necesarios para el correcto desarrollo de la estancia de los astronautas. Además posee capacidad para albergar dos dormitorios para tripulantes, ya que se espera que para 2009 la ISS tenga hasta 6 personas habitándola.

Columbus: Este laboratorio es un módulo cilíndrico muy similar en forma al módulo logístico de funcionamientos múltiples. El módulo contiene 10 estantes ISPR (Estantes Internacionales Estándar de Carga Útil). Hay 4 de ellos en la parte delantera, 4 laterales y 2 en el techo. Los 3 restantes se equipan con los sistemas de soporte de vida. Hay 4 estantes que pueden colocarse con experimentos en los paneles externos para someterlos al vacío espacial. Estos paneles se encuentran arriba y abajo de la escotilla. El laboratorio tiene una longitud de 6,871 m, un diámetro de 4,487 m y un peso bruto de 10,3 t, que puede llegar hasta los 19,3 t cuando el laboratorio este a su máxima capacidad. Se prevé que su vida útil sea de 10 años.

El Kibo (JEM): Módulo japonés de experimentos, o JEM, llamado Kibo (希望, kibō?), que significa esperanza en japonés es el primer complejo habitable espacial de Japón y realiza las capacidades únicas de investigación de la Estación Espacial Internacional. En el Kibo se realizan experimentos en las áreas de medicina espacial, biología, observaciones de la Tierra, producción material, biotecnología e investigación de las comunicaciones, tiene 11,2 metros de largo, Kibo está formado por varios componentes: dos instalaciones de investigación, un módulo presurizado y una instalación expuesta al espacio; llevarán un módulo de logística unido a cada uno de ellos; un sistema de manipulación alejado; y una unidad del sistema de comunicación de la inter-órbita.espacial. Fue acoplado a la Estación Espacial Internacional a través de los vuelos STS-123 STS-124 y STS-127. El montaje se concluyó en junio 2008. Su punto de conexión con la ISS es el módulo Harmony.

Futuros Componentes:

Módulo Cúpula: Está concebido para ser un observatorio y torre de control de la estación espacial. Llamado así por su forma de cúpula cuenta con siete ventanas que proporcionarán una visión panorámica a los tripulantes para observar y dirigir operaciones en el exterior de la estación. El módulo controlará terminales de trabajo y otro hardware, como el brazo robótico de la estación y podrá comunicarse con los otros miembros en otras partes de la estación o en el exterior durante los paseos espaciales. La cúpula también será utilizada como observatorio de la Tierra. Este módulo está ya almacenado en el Centro Espacial Kennedy, donde permanecerá hasta su lanzamiento en 2009 a bordo del transbordador.

Módulo laboratorio Multipropósito: La Agencia espacial rusa ha anunciado que lanzará en 2009, mediante un cohete del tipo Protón el módulo laboratorio Multipropósito, ete módulo será el más importante que Rusia ponga en órbita para fines científicos en la Estación Espacial Internacional, este módulo equipará un sistema de control de altitud que podrán usar en caso de necesitarlo los miembros de la Estación y será aclopado en el puerto de atraque del módulo Zvezda.

Node 3: El lanzamiento de este módulo está programado para el 2010, en el penúltimo vuelo de las misiones STS, será utilizado como compartimento de carga, ya que su anterior cometido estaba relacionado con los módulos, habitacional y para el de "Crew Return Vehicle", que fueron cancelados en 2001 Y 2002 respectivamente.

Módulo portuario de carga: El plan de ensamblamiento contemplaba un Módulo de investigación ruso o RM, pero éste fue cancelado por problemas en 2007 y se decidió enviar en su lugar el Módulo portuario de carga que se ensamblará a la Estación Espacial Internacional mediante la misión STS-131 con fecha prevista para el año 2010, entre las funciones que realizará cabe destacar:

Funcionará como muelle de atraque para las naves Soyuz
Módulo de carga
Traerá repuestos y piezas nuevas, como un radiador para MLM (570 kilogramos) y una sección del reemplazo del empalme de la ERA europea (150 kilogramos) entre otros.

Brazos Robóticos:

Canadarm 2: El Canadarm2 es un brazo de fabricación canadiense que tiene, además de un tamaño y peso excepcionales, características únicas que lo colocan muy por delante de su ya viejo hermano del Transbordador Espacial.

El Canadarm2 puede contar o no con una base, según se requiera, y ella puede ser cualquiera de las dos manos. Cada una de estas manos puede sujetar unos peldaños especiales que se colocarán en puntos estratégicos de la ISS y que la proveerán de energía, datos y conexiones de video. Agarrándose de estos peldaños y soltándose coordinadamente, tal como lo hace un mono para pasar de rama en rama, este prodigio de la astronáutica será capaz de desplazarse de un extremo a otro de la ISS y llegar hasta donde se le requiera para tareas tan delicadas como enchufar conectores, o tan pesadas como ayudar a acoplarse al transbordador estadounidense. El nuevo brazo fue estrenado en junio de 2001, cuando el Atlantis trajo la cámara de descompresión Quest para los paseos espaciales de la ISS, el Canadarm2 ayudó a colocar la cámara en su sitio.

Esta es sólo la primera parte del Sistema de Servicio Móvil de la estación espacial (SSRMS), la segunda parte es el Sistema de Base Móvil se desplazará sobre raíles para llevar al brazo canadiense más rápidamente de un extremo a otro de la estación espacial, La tercera y última parte, es el Manipulador Hábil para Propósitos Especiales, es una mano inteligente equipada con luces, cámaras y pañol de herramientas que podrá instalar y reemplazar baterías, fuentes de energía y hasta delicadas computadoras. El Canadarm2 se controla desde el laboratorio Destiny y los astronautas que lo operan serán apoyados por dos subcentros de control en la Tierra, uno en Houston (EE.UU.) y el otro en Quebec (Canadá), que están en condiciones de impartirle órdenes extras en caso de que sea necesario.

Brazo Robótico Europeo: Se utilizará para instalar y sustituir placas solares, revisar y ensamblar módulos y para trasladar a los astronautas que realizan los paseos espaciales. Mide unos 11,3 m de largo y pesa 630 kg y es capaz de mover hasta 8.000 kg . En apariencia es casi como un brazo humano, con articulaciones y con la capacidad de coger, sujetar y girar como si de una verdadera mano se tratase. Es simétrico en su construcción. El brazo se puede dirigir desde el exterior, a través de un panel, o desde una sala de control en el interior de la ISS denominada Cúpula por su forma y que a través de sus siete ventanas permitirá a los astronautas ver todos los movimientos del brazo robótico, su lanzamiento está previsto para este año (2009).

Turismo Espacial

El turismo espacial es una modalidad de turismo que se realiza a más de 100 kilómetros de altura de la Tierra, lo que se considera la frontera del espacio.

El primer primer turista espacial fue el magnate norteamericano y ex ingeniero de la NASA Dennis Tito el primer ser humano en viajar al espacio únicamente por placer y previo pago, Tito pagó unos 20 millones de dólares a la Agencia Espacial Federal Rusa por el entrenamiento, el viaje y la estancia en la EEI. Tito entró en la Estación el 30 de abril de 2001, haciendo más o menos realidad una de las predicciones de Arthur C. Clarke en su libro 2001, en la ISS manejó el sistema de comunicaciones y verificó el equipo de energía del módulo ruso, además de sacar fotos, tomar películas caseras y mirar mucho por las escotillas, todo lo que se espera de un turista, regresó a la Tierra el 6 de mayo de 2001. Al aterrizar confesó: Acabo de regresar del paraíso.

El segundo turista espacial de la ISS fue el sudafricano Mark Shuttleworth, en la Misión Marco Polo que despegó del Cosmódromo de Baikonur el el 25 de abril de 2002 y alcanzó su destino el 27 de abril. Su adaptación a la ingravidez fue rápida y, además de los experimentos y las acciones propias de un turista, habló con Nelson Mandela y con Thabo Mbki, presidente de Sudáfrica, confesando siempre que estaba "divirtiéndose mucho", regresó a la Tierra el 5 de mayo sobre las estepas de Kazajistán. Quiso comprar la cápsula Soyuz, pero la cláusula para no transferir tecnología espacial lo impedía.

El tercer turista espacial de la ISS fue Gregory Olsen, visitando la Estación del 1 al 10 de octubre de 2005 en la misión Soyuz TMA-7, atracando el día 3, se le confiaron algunas misiones rutinarias en la Estación Espacial Internacional, regresó a la Tierra el 10 de octubre en la misión Soyuz TMA-7.

La cuarta turista espacial fue a la vez la primera mujer turista en viajar al espacio la estadounidense Anousheh Ansari, omo el anterior turista, Ansari era cofundadora y consejera delegada de una empresa (en este caso Prodea Systems, Inc), despegó desde Baikonur el 21 de agosto de 2006 en la misión Soyuz TMA-9, en el tiempo que vivió en la Estación realizó cuatro experimentos en colaboración con la Agencia Espacial Europea, entre ellos:

Estudiar algunos efectos de la anemia.
Estudiar los músculos de la espalda en distintas situaciones.
Comprobar los efectos de la radiación espacial en la tripulación y diferentes microorganismos.

Fue la primera persona en publicar una entrada de su blog desde el espacio, regresó el 18 de septiembre de 2006 y

El quinto turista espacial en viajar al espacio fue Charles SimonyiVoló, despegó desde el cosmódromo de Baikonur abordo de la Soyuz TMA-10 el 7 de abril de 2007 y regresó a tierra el 21 de abril abordo de la Soyuz TMA-9.

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Enlaces externos

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