dijous, de gener 27, 2011

Aterrar sobre un asteroide, ... o com salvar una missió

Fa uns dies, vaig llegir un article que parlava d’una de les missions de la NASA que més problemes ha tingut. L’objectiu era, ni més ni menys, que aterrar una sonda sobre un asteroide.

La història em va cridar l’atenció, no només per les dificultats, sinó per l’ensenyament que se’n desprèn, i que, com veure-ho, apropa aquest món de ciència i màxima tecnologia a les misèries i èxits del món mortal.

Tot va començar el 17 de febrer de 1996, a Cap Canyaveral, quan es llençava a l’espai la sonda NEAR. El seu destí era aterrar sobre l’asteroide Eros, a finals de l’any 1998, per a estudiar la seva composició.

Com fan quasi totes les missions espacials, el primer que va fer la sonda va ser encerclar la Terra, buscant aquell efecte que ja alguna vegada hem comentat en el què la gravetat del planeta que s’encercla acaba expulsant a gran velocitat a l’intrús. D’aquesta forma, les missions guanyen velocitat: típics són els encerclaments a la Terra, o a Júpiter.

Quan la nau s’apropava a Eros, el pla era que els seus coets havien de disparar-se 4 vegades, breument, durant 4 setmanes. Així, es frenaria la velocitat de la sonda per a que es pogués posar en òrbita al voltant de l’asteroide.

Però alguna cosa va fallar, i en lloc del què estava previst, els coets es van apagar 2 segons després d’engegar-se.

El resultat va ser terrible: NEAR va perdre el control, es va desviar de la seva trajectòria prevista, i, a més, va perdre tot contacte amb la Terra. Un desastre.

Imagineu-vos el que costa, econòmicament, una missió com aquesta. I no només el cost directe, sinó la pèrdua de credibilitat dels creadors del projecte i l’enorme probabilitat de no tornar a aconseguir finançament en el futur immediat per a un altre intent o, pitjor encara, per a altres missions.

El contacte es va recuperar passades 27 hores, gràcies als sistemes d’emergència de la sonda, que estaven programats per a “trucar” a la Terra al cap de cert temps de no saber res d’ella (és, si fa o no fa, un mecanisme similar al que tenim els pares quan fa només hores que no sabem res dels fills)

Quan els científics van tornar a tenir el control, amb esgarrifança, van veure que l’aparell es trobava uns 3.000 Kms desviat, i que la fallada general havia provocat que els coets es disparessin més de 600.000 vegades de forma automàtica tractant de corregir el desviament. Allò era una autèntica catàstrofe, ja que, ara, quasi no quedava ja combustible per a poder aplicar correccions.

Per acabar-ho d’arreglar, la desestabilització de la sonda també havia fet que els seus panells solars no enfoquessin al Sol, i les bateries d’abord estaven pràcticament descarregades.

Amb aquest panorama, poc podrien fer els responsables de la missió per salvar-la. NEAR va passar uns 3.800 Kms per sobre de l’asteroide el dia 23 de desembre.

A pesar de les calamitats, l’equip tècnic es va posar a treballar frenèticament. No volien donar-se per vençuts sense, abans, haver avaluat les poques opcions que poguessin quedar... si és que en quedava alguna.

En un intent desesperat, el dia 3 de gener van fer que els coets de la sonda s’engeguessin el just com per a fer que NEAR seguís a Eros en la seva òrbita al voltant del Sol. El just com per a que, poc a poc, l’aparell anés recuperant distància i s’anés apropant lentament pel darrera. Afortunadament, aquest cop els coets van respondre sense dificultats.

El dia 14 de febrer, la sonda ja es trobava orbitant al voltant de l’asteroide, i així va estar durant un any, prenent fotografies i mesures d’Eros.

Finalment, els científics van donar el pas definitiu. El dia 12 de febrer de 2001 van fer-lo aterrar sobre el petit planeta, en una baixada “suïcida” de la què esperaven fotografies espectaculars però poca cosa més.

Davant la sorpresa de tots, NEAR va sobreviure a l’aterrament, i va estar enviant dades valiosíssimes durant setmanes.

Aquesta missió, al final, es va convertir en un èxit absolut, assolint tots els objectius que s’havien marcat a l’inici, només que amb un any de retràs.

Com us deia al començament de l’article, em va impactar força aquest relat. Pensar en com de malament ho devien passar els responsables de la missió, i la frustació de tot l’equip. Com es van posar a treballar en trobar una escletxa, una petita opció que pogués quedar per a, ja no completar la missió, cosa que semblava del tot impossible, sinó com a mínim treure el que es pogués.

I em puc imaginar també la satisfacció de la feina ben feta. Encara més satisfacció que si la missió hagués funcionat tal com estava previst.

Si, en lloc d’una sonda robotitzada, s’hagués tractat d’una missió tripulada ja tindríem un bonic argument de pel•lícula d’èxit de Hollywood, oi?

Ara només ens queda agafar el telèfon, trucar a l’equip de la missió, i demanar-los a veure si tenen un moment per venir i arreglar-nos tot això d’aquí. Igual que NEAR, som a molta distància del nostre objectiu, quasi no tenim combustible ni bateria, i anem donant tombs sense ben bé saber on anem.

Jo ja els he trucat, però comuniquen...

divendres, de gener 14, 2011

Immensos forats negres en el cor de les galàxies

Devoren matèria sense parar, res no s’escapa a la seva acció. Són les bèsties de l’univers. Els super-predadors.

Us atreviu a conèixer una mica més aquests monstres? Darrera oportunitat de deixar de llegir aquest article per a tothom poruc!

En el blog ja hem parlat dels forats negres (llegiu “Els increïbles forats negres”). Però avui ens centrarem en la cúspide de la piràmide predatòria: els gegants forats negres supermassius.

Un forat negre supermassiu és, en resum, un forat negre amb la massa equivalent a milions de Sols, i sembla que poc té a veure amb el “clàssic” forat negre que es produeix quan una estrella massiva es mor (les supernoves d’aquest tipus d’estrelles acaben produint estrelles de neutrons, com explicàvem en l’anterior article, o forats negres).

Potser un dels descobriments més interessants en el camp dels forats negres i de la dinàmica de les galàxies és el fet que, en el mateix cor de la majoria de les galàxies estudiades, hi viu, i s’alimenta, un immens forat negre.

Poc (quasi res) sabem de la seva formació. Ni tampoc no sabem si la parella galàxia-forat negre és una “regla” en l’univers. Per no saber, no tenim ni idea de si abans és una galàxia o un forat negre.

En el centre de la nostra magnífica galàxia espiral (coneguda com Via Làctia) resideix, també, un gegantí forat negre.
Potser els forats negres donen estabilitat a les galàxies? Potser és que són els elements que permeten la formació de les pròpies galàxies?

Per definició, un forat negre no deix escapar res de les seves garres. Ni tan sols la llum (i per això del seu nom).
És tanta la seva atracció gravitatòria que fins i tot els feixos de llum que hi puguin passar a prop són atrets irremissiblement al seu interior, on desapareixen, igual que tota la matèria. Les nostres lleis de la física no funcionen dins un forat negre. Igual que una divisió per zero, les fórmules es tornen inoperants per explicar què passa dins d’un fenomen com aquest.

Si això és així, com els podem detectar, si ni tan sols deixen escapar llum? Com sabem que estan allà?

Els seus efectes no passen desapercebuts. En particular, hi ha dos aspectes que els delaten i que ens permeten estudiar-los.

El primer d’ells és l’efecte de l’enorme gravetat que exerceixen al seu voltant. Les estrelles que orbiten prop del centre de la galàxia es mouen com dimonis al voltant d’aquest centre, amb velocitats molt més grans de les què es podria esperar a partir de la massa de la galàxia. Hi ha d’haver alguna cosa allà, al mig, que les fa girar així. Quelcom molt pesat, que les atrau intensament, però invisible.

El segon és el rastre que deix la matèria quan és devorada pel forat negre.

En l’espiral mortal que la matèria segueix en caure al forat, les partícules es van accelerant fins arribar a velocitats enormes, properes a la llum. En aquestes condicions, la matèria, superescalfada, emet radiació d’alta energia, que s’escapa pels pèls de caure també al forat negre (s’escapa perquè encara no ha arribat al llindar de proximitat a partir del qual ja res no escapa).
I aquesta radiació, captada pels nostres instruments, ens permet situar al devora-matèria.

Els dos experiments situen els objectes que els produeixen en el mateix punt: cossos de gravetat increïble, capaços d’accelerar la matèria, i de pertorbar intensament el seu voltant.

El forat negre que habita el centre de la nostra galàxia pesa com 4 milions de Sols junts. No està gens malament, oi? Doncs és dels petits: el forat negre conegut que pesa més equival a 18 mil milions de Sols!

La propera vegada que vegeu la Via Làctia dalt del cel, recordeu que, al centre de tota aquella serenor espera, amagat a tota observació, un dels fenòmens més inexplicables, que escapa a qualsevol llei descoberta fins ara.

Destructor de matèria, a l’hora que peça fonamental de l’harmonia de la galàxia.

Una paradoxa més d’aquest increïble univers nostre.

diumenge, de gener 02, 2011

Aquest estrany univers: les estrelles de neutrons

L’Univers on vivim és un lloc extraordinari. Molts dels fenòmens que hi passen o de les coses que hi ha són quasi inimaginables per la nostra ment. Constantment ens sorprèn. És, simplement, fascinant.

Avui és el torn d’explicar les estrelles de neutrons.

Com bé sabeu, com a seguidors del blog, les estrelles grans, aquelles molt més massives que el Sol, es moren en mig d’un espectacle al•lucinant, una explosió coneguda com a supernova (de supernoves n’hi ha de varis tipus, però avui no ens complicarem amb això).

Aquestes explosions són inimaginables. Alliberen una enorme quantitat d’energia, i, per unes hores, aquella estrella moribunda emet més llum que el total de la galàxia on viu (és a dir, més llum que la llum del miler de milions d’estrelles veïnes!)

També coneixeu una mica el mecanisme pel qual es produeix això. L’estrella s’ha mantingut en equilibri durant centenars o milers de milions d’anys, gràcies al procés de fusió nuclear que es produeix en el seu interior. Aquesta fusió ha alliberat molta energia, que ha contrarestat la pressió de la gravetat que impulsa (“fa caure”) el gas cap el centre. Són dos forces en sentit contrari: el pes del gas de l’estrella contra l’energia alliberada per la fusió.

Però arriba el dia en el què la fusió ja no pot continuar: el combustible al voltant del nucli de l’estrella s’ha acabat. Les reaccions de fusió han “cremat” tot el que es podia “cremar”, i han anat convertint l’hidrogen, component inicial de l’estrella, en una seqüència d’elements, fins arribar al ferro.

Al no poder continuar la fusió es trenca l’equilibri: guanya la gravetat, i el gas cau, es comprimeix. La pressió sobre el centre de l’estrella és brutal, i la temperatura creix exponencialment.

Ja es veu que això acabarà malament, oi? Per algun lloc ha de petar, pensareu.

Quan la pressió i temperatura superen un determinat llindar, el nucli de ferro fa una cosa extraordinària. En pla rebel, decideix fissionar-se. Això és el contrari de la fusió: la fissió trenca els elements, els descomposa.

Això és més que el que qualsevol cosa pot suportar. És com descobrir que els remadors del teu vaixell no tan sols han deixat de remar... sinó que ara remen en sentit contrari! Motí a bord!

L’estrella es col•lapsa súbitament. En un procés que dura potser segons, l’enorme estrella (que té una dimensió de més de 10 vegades el nostre Sol) cau a velocitats enormes cap el seu centre. Res pot aturar ja aquesta caiguda. Si la pressió era gran, ara es dispara sense fre.

No m’agradaria estar en el centre de l’estrella. Bàsicament, el col•lapsa l’acaba parant l’única cosa que pot fer-ho: la densitat de la matèria. Les coses es poden comprimir molt (de vegades més del que ens pensem, sinó que ens ho preguntin als que hem hagut de treballar en multinacionals!), però tot té un límit (també el tema de les multinacionals).

Els àtoms deixen de ser-ho, sota tanta pressió. Protons i electrons es fusionen, com en una enorme premsa, i el resultat són neutrons.

L’estrella es converteix en una estrella formada només per neutrons. Ni hidrogen, ni ferro, ni cap element. Només neutrons.

La matèria ha estat tan comprimida que, prepareu-vos per això, una cullereta de cafè plena de material de l’estrella pesaria... més de 5 mil milions de tones!!!!!

Si deixéssim caure un objecte des d’una alçada d’un metre, tocaria “terra” a una velocitat de més de 7 milions de quilòmetres per hora! Això és gravetat!

I la temperatura? No ens quedarem ara curts en això, no? Estarem a l’alçada de l’espectacularitat de tot l’anterior. Ens conformarem amb un bilió de graus. Com per a posar-se moreno, no?

Però el més fascinant és el que ara us explicaré.

Imagineu-vos un patinador sobre gel, girant sobre ell mateix amb els braços estesos, en una de les seves piruetes. Quan de sobte enganxa els braços al cos, la seva velocitat de rotació augmenta, sembla que hagi de marejar-se i caure a terra.

La nostra estrella no vol ser menys. Abans girava sobre ella mateixa, com qualsevol altre estrella o planeta. Però ara ha disminuït brutalment la seva dimensió (sabeu quan ocupa una estrella de neutrons? Només uns quants quilòmetres de radi!!!! I veníem d’una estrella més gran que el Sol), i, igual que el patinador, passa a girar amb moltíssima més velocitat. Acaba girant a centenars de vegades per segon!

Us ho imagineu? Una bola, de varis quilòmetres de grandària, que pesa com varis Sols, i que gira extraordinàriament ràpid. I jo pensava que amb la Belén Esteban ho havia vist tot!

El 4 de juliol de l’any 1054, mentre els europeus ens dedicàvem al noble ofici de barallar-nos a garrotades, els xinesos varen observar al cel una nova estrella que abans no existia. Va ser tan brillant que es podia veure de dia!

Avui, sabem que en aquell lloc del cel, que els astrònoms xinesos es van encarregar de documentar,hi ha una potent estrella de neutrons. El que varen veure va ser l’explosió de la supernova que la va originar.

Estrelles de neutrons. Culleres de cafè, patinadors sobre gel, i xinesos. El que dóna de si l’univers!

Estels i Planetes

TOP