Con destino a las estrellas.

La película de 1950 Destination Moon explica exhaustivamente la hazaña del primer viaje tripulado hasta nuestro satélite ¡casi 20 años antes de que éste ocurriera! Y es que el hombre siempre ha soñado con adentrarse en lo profundo del Universo y viajar hasta los cuerpos que lleva observando miles de años. Sin embargo, a pesar de los impresionantes avances de la tecnología, se ha encontrado siempre una importante limitación: la velocidad. Actualmente nuestras naves siguen siendo excesivamente lentas en comparación con la inmensidad del Espacio. 

Tras los pasos de la velocidad de la luz.

Es bien sabido que hasta que el hombre no consiga viajar por el Cosmos a una velocidad igual o superior 

a la de la luz, el área del espacio explorable será tan solo una ínfima parte de la observable. Hasta el momento, estamos todavía lejos de conseguir alcanzar los 300 000 km/s. Para hacernos una idea de lo arduo de esta tarea, diremos que nuestro único satélite -la Luna- está situado a 384.400 kilómetros. Las misiones Apollo en la década de los años 70 realizaron el viaje a la Luna en un tiempo entorno a las 72 horas. Si tuviésemos la capacidad de viajar a una velocidad cercana a la luz, el viaje tardaría pocos segundos, estando la Luna situada tan sólo a 1,38 segundos luz.

Nuestro sistema solar más cercano es Alfa Centauri; en él podemos encontrar también el planeta extra-solar

 más cercano, situado a 4,36 años luz de nosotros (41,3 billones de km). Es decir: el viaje a la estrella más próxima al Sol, aún viajando a la velocidad de la luz, duraría más de 4 años. Este dato demuestra  que para una exploración efectiva del espacio observable necesitaríamos una velocidad muy superior a la de la luz.

Si quisiésemos realizar el viaje a Alpha Centauri en 30 minutos ¡necesitaríamos una velocidad casi 80.000 veces superior a la de la luz!

Área explorable Vs. Área Observable.

Los objetos más lejanos del universo han sido observados por el telescopio Hubble, lanzado y puesto en órbita por la NASA en el año 1990. Es por ello que la imagen más profunda del universo es conocida como Campo Ultra Profundo del Hubble (Hubble Ultra Deep Field o HUDF) y la proyección de 

su luz se emitió hace más de 13.000 millones de años, cuando el Universo tenía sólo 800.

Sin embargo el área explorable del universo es mucho más reducida. El objeto hecho por el hombre más alejado de la Tierra es la sonda Voyager 1, lanzada en 1977, que actualmente se encuentra a unos 20 millones de kilómetros del Sol (es decir, unas 14 horas luz).

El cociente es devastador: (Área explorable)/(Área observable) = 1,6 × 10-3 / 1,3 x 10^10  = 1,23 x 10-13 es decir hemos sido capaces de ver tan sólo un 0,00000000000123% del Universo. Quizás el cociente entre Área existente / Área observable sea aún mas pequeño... Así pues, si deseamos conocer algún día el mapa completo del Universo sin duda necesitaremos encontrar formas de desplazamiento infinitamente más rápidas e inimaginables que la de la velocidad de la luz, ya de por sí inalcanzable para nosotros.

¿Sueñan los robots con cerebros positrónicos?

<< Las Tres Leyes de la Robótica:

1. Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño.
2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la Primera Ley.
3. Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.>>

    Isaac Asimov es, sin duda, uno de los grandes nombres de la ciencia ficción. Entre sus obras maestras destacan novelas, tales como aquellas que componen la trilogía de La Fundación, y publicaciones de divulgación científica, como, por ejemplo, El monstruo subatómico. Además, Asimov ha demostrado con el paso de los años que no solamente es un prolijo escritor de ciencia ficción, sino también un profundo conocedor de materias como la historia o la filosofía, lo cual demuestra en libros sobre la Edad Media, la Antigüedad, la formación de América del Norte, etc. Sin embargo, lo que aquí nos ocupa son sus numerosos relatos sobre robots, en lo cuales el cine ha encontrado siempre inspiración llevando a la pantalla obras como Yo, robot o El hombre bicentenario. 

   Pero, ¿cómo llego Asimov a plantearse crear unas descripciones tan originales de estas máquinas, las cuales incluso inspiran a la industria robótica de hoy en día? En primer lugar, como él mismo explica en el prólogo de la compilación de relatos El Robot Completo, cuando alcanzó los veinte años ya era un arduo lector de novelas de ciencia ficción, de tal forma que su conocimiento le llevó a dividir las historias de robots en dos categorías:

1. Los Robots-como-Amenaza: en esta categoría entrarían todos aquellos relatos en los que los seres humanos presentan una desconfianza, que en la mayoría de los casos conlleva un enfrentamiento, hacia estas máquinas. Algunos de los ejemplos más sofisticados serían el de los replicantes de Blade Runner o el de Hall 9000 de la famosa “odisea” de Kubrick, aunque sin duda el caso más claro sería el presentado en la triología de Matrix.
   
   
2. Los Robots-como-Pathos: en estas historias son los robots, habitualmente de carácter afable, los que se ven sometidos a las crueles órdenes y caprichos de los seres humanos. Tal podría ser, en parte, el caso del film de Steven Spielberg “Inteligencia Artificial” y de la mayoría de los relatos de Asimov.

       Finalmente, Asimov acabó combinando las dos vertientes, diseñando robots que eran verdaderas obras de arte de ingenieria, que realizaban tareas para las que no se precisaba el “pathos”humano y que estaban dotados de dispositivos de seguridad (de ahí su formulación de las Tres Leyes de la Robótica, desarrolladas por primera vez en Círculo Vicioso). Así, estas historias han sido tan transcendentales en el campo de la robótica que el presidente Josep F. Engelberger de una de las grandes firmas de fabricación, Unimation Inc., dedicó su vida al desarrollo de estas máquinas fascinado por las que Asimov describía en sus relatos.

      No obstante, sin duda la auténtica aportación del escritor ha sido la invención imaginaria de robots dotados de verdadera inteligencia artificial a los cuales denominó “positrónicos”. Dicho término hace referencia a una partícula subatómica denominada positrón o antielectrón, que es un electrón con carga positiva. Por lo tanto, un cerebro positrónico estaría compuesto de una malla de platino e iridio en la que las conexiones, equivalentes a las neuronales de nuestro cerebro se realizarían mediante el flujo de estas partículas y no de electrones. Así, los robots dotados con este cerebro artificial conservan cierta forma de conciencia, llegando incluso a poseer capacidades tan “humanas” como la creatividad o la reflexión metafísica. Por ejemplo, en la novela de Asimov El hombre positrónico (derivada del relato El hombre bicentenario) la máquina protagonista, llamada Andrew, presenta extraordinarias dotes artísticas, y su pensamiento va desarrollándose y evolucionando con el paso del tiempo. Otros casos de robots positrónicos son, por ejemplo, el de Sonny, protagonista de Yo, Robot, o Data, de Star Trek.

                                  

     Llegados a este punto cabe preguntarnos si es realmente posible que nuestra ciencia avance tanto como para convertir los sueños de Asimov en realidad. Ciertamente, ya hay ejemplos de inteligencias artificiales muy avanzadas que están en funcionamiento: tal es el caso de Google, que ha unido 16.000 procesadores para configurar un gran cerebro que realice las búsquedas cibernéticas de forma más eficiente. Por otra parte, las redes neuronales artificiales, llamadas RNA, comenzaron a construirse de forma pionera por los neurólogos McCulloch y Pitts a mediados del siglo XX. Poco después, Widrow y Hoff  desarrollaron la primera aplicación industrial real denominada ADALINE. 

    Hoy en día, las RNA están bastante avanzadas, e incorporan propiedades del cerebro humano como la capacidad de aprendizaje. Incluso existen algoritmos genéticos que se están intentando desarrollar dentro del campo de la Robótica Evolutiva. Así pues, con la ayuda de la nanotecnología -aún en pleno proceso experimental- y la posible creación de ordenadores cuánticos en unas décadas (los cuales no elegirían entre 0 o 1, sino entre una hilera de posibilidades numéricas comprendida entre el 0 y el 8), es posible que nuestro nietos tengan la suerte de conocer robots positrónicos tan encantadores como los que pueblan las historias de Asimov.

Solaris y el firmamento de los planetas

“Solaris” es una de las obras que más ha marcado a la ciencia ficción tanto por sus adaptaciones cinematográficas (la más valiosa seguramente sea la de Andrei Tarkovsky, de 1972) como por su originalidad a la hora de abordar la pregunta de si hay vida en otros planetas. La novela fue editada en 1961 por el polaco Stanislaw Lem, quien ha aportado otras publicaciones de referencia al género como El Invencible, La nebulosa de Magallanes o las Fábulas de Robots.

En líneas generales la obra nos narra los conflictos internos y externos de un astronauta, Kris Kelvin, destinado en Solaris, un planeta que lleva siendo estudiado décadas por los humanos debido a sus desconcertantes particularidades físicas -y psíquicas-, no encontradas en ninguno de los otros astros explorados hasta entonces. Hipotéticamente Solaris está formado por un inmenso océano “protoplasmático” que cubre completamente su superficie y que parece tener vida inteligente. Este razonamiento surge ante la imposibilidad de ofrecer otra explicación científica plausible a fenómenos como la desviación calculada de su órbita planetaria. Solaris se muestra, así, durante toda la novela como un misterio sin resolver, capaz de interaccionar con la mente de los humanos y enviarles extraños instrumentos de observación que adquieren la forma de sus seres queridos.

Sin embargo, la gran aportación y genialidad de Stanislaw Lem no sólo fue la presentación de una forma de vida alienígena inteligente incapaz de encajar en los esquemas humanos -y, por ello, más allá de toda posibilidad de comprensión para éstos-, sino por la profusión de descripciones tanto del propio planeta como de los hipotéticos estudios que se realizaban sobre él. Seguramente, para muchos la respuesta que Lem da al “proyecto SETI” encaja mucho mejor en la imaginación de los científicos que la aparición de marcianos similares a insectos montando naves voladoras. Además, constituye una profunda reflexión acerca de los límites del conocimiento humano y su imposibilidad de comprender y conocer de forma científica aquellos fenómenos metafísicos que -como indica su nombre- están “más allá de la física” y, por ende, de nuestro limitado campo de estudio. De hecho, la gran conclusión de Solaris es sin duda ésa: sólo podemos conocer una parte del universo, ya que estamos limitados por nuestras propias capacidades y aptitudes. Todo lo demás, son sólo especulaciones, aptas para la ficción, pero no para la ciencia.

No obstante, la novela constituye la excusa perfecta para dilucidar sobre los planetas con varios soles, su funcionamiento y si realmente existen, ya que Solaris forma parte de un sistema de estrellas binario.

Sistemas de estrellas binarios

En un sistema binario (término acuñado por William Herschel en 1802) dos o más estrellas orbitan en torno a un centro de masa común y puede componerse de dos, tres, cuatro o cinco astros. Los estudiosos calculan que gran parte de las estrellas de nuestro firmamento pertenecen a sistemas con dos estrellas, si bien los demás son relativamente infrecuentes. No obstante, también se han dado casos de estrellas que ópticamente parecen ser binarias pero que no lo son en la realidad, para lo cual los científicos han tenido que desarrollar métodos específicos de observación. Asimismo, es importante señalar que en ocasiones éstos cuerpos celestes orbitan muy cerca los unos de los otros, dando lugar a movimientos de masa y al nacimiento de ciertos objetos que de otra forma serían imposibles.  

La clasificación de las estrellas binarias puede hacerse:

1. Según su modo de detección.
   
   
   1. Binarias visuales: pueden descubrirse por medio de telescopios ordinarios, suelen situarse no muy lejos de nosotros y estar bastante alejadas entre sí. Sin embargo, esta distancia entre las dos estrellas hace que los ciclos orbitales de las mismas sean extremadamente largos y, por ello, aunque son las más fáciles de observar a priori, son difíciles de clasificar porque su estudio puede necesitar de años, o incluso décadas, al ser imprescindible comprobar su período de traslación.
      
      
   2. Binarias eclipsantes: sólo son factibles de observarse cuando su órbita está alineada con la nuestra, siendo posible, de este modo, la percepción del encuentro entre las dos estrellas que hace que su luminosidad fluctúe. Así pues, la forma que tienen los científicos de detectarlas es a través del estudio de la curvatura de su luz.
   3. Binarias astrométricas: en este tipo de sistemas una de las dos estrellas tiene poca luminosidad ( por ejemplo, una enana roja o marrón) y, por ello, sólo son detectables por la fuerza gravitatoria que ejerce un cuerpo sobre otro, para lo cual se requieren mediciones muy precisas.
      
      
   4. Binarias espectroscópicas: como las astrométricas, también poseen un cuerpo “invisible”, sólo que estás se detectan a través del llamado “desplazamiento de Doppler”, es decir, a través de la observación de la fluctuación periódica en las longuitudes de onda. Cuando la estrella invisible se acerca a nosotros se genera un viraje al color azul en el espectro y cuando se aleja hacia el rojo.
      
      
   5. Binarias ópticas o flasas binarias: sucede cuando visualmente las dos estrellas están muy cerca pero, en realidad, están a distancias diferentes de nosotros. Para comprobar su autenticidad es preciso observar su trayectoria durante largos períodos de años y ver si ésta es recta (con lo cual, no orbitaría con la otra) o elíptica.
      
      

2. Según la configuración del sistema:
   
   
   1. Separadas: las estrellas evolucionan separadamente. La mayoría de los sistemas pertenecen a esta clase.
   2. Semiseparadas: evolucionan conjuntamente produciéndose transferencias de masa entre ellas.
   3. En contacto: las estrellas están tan cerca que se encuentran dentro de una cobertura atmosférica común pudiendo llegar incluso a fusionarse.

Los sistemas binarios se establecen, según los científicos, en el período de formación de las estrellas y, en los casos en los que existen transferencias de masa entre ellas se pueden producir  fenómenos muy luminosos como las supernovas termonucleares. Éstas, también denominadas supernovas tipo Ia, surgen cuando una de las dos estrellas se convierte en una enana blanca mientras la otra es aún una gigante roja, con lo que esta última es atraía por la primera hasta el momento de su explosión.  

Ejemplos de planetas en sistemas binarios.

A. Planetas con dos soles.

KEPLER 16 b

El primero en ser descubierto fue el Kepler 16 b que orbita alrededor de dos estrellas y está situado a unos 200 años luz. A este tipo de planetas que orbitan alrededor de dos estrellas se les llama circumbinarios. Su ciclo es de 229 días y tiene un tamaño similar al de Saturno, al tiempo que se calcula que su temperatura es demasiado fría como para que la vida sea posible. Cuando se descubrió se comparó con el planeta Tatooine de la saga de Star Wars, en el que se aprecia un atardecer con dos soles (en Solaris se describen dos Soles- uno rojo y otro azul- y dos amaneceres y dos noches distintas).

KEPLER 47

Este sistema se compone de un planeta interior (Kepler – 47 b) y otro exterior (Kepler 47 c), y de dos estrellas que giran una alrededor de la otra cada 7,5 días. Una estrella de ellas es similar al Sol, Kepler-47A y otra más pequeña, Kepler-47B .

El planeta exterior es ligeramente más grande que Urano y su ciclo orbital comprende 303 y se sitúa a una distancia de las estrellas que se considera óptima para la existencia de agua y de las condiciones climáticas necesarias para la vida, aunque es probable que el planeta sea gaseoso y, por tanto, su atmósfera sería incompatible con un organismo similar al nuestro.

B. Planetas con tres soles:

El sistema HD 188753 está situado a 150 años luz en la constelación del Cisne y se compone de tres estrellas: una enana amarilla, HD 188753 A, una enana naranja, HD 188753 Ba, y una enana roja, HD 188753 Bb. En 2005 el astrónomo Konacki descubrió el planeta HD 188753 Ab, cuya existencia ha sido cuestionada por algunos científicos, ya que la existencia de planetas en sistemas estelares triples es complicada e improbabe. El planeta orbitaría muy cerca de la principal estrella y tendría un ciclo de 3,35 días.

Alpha centauri es nuestro sistema más cercano y también se supone que está compuesto de tres estrellas: Alfa Centauri, una amarilla muy similar al Sol, Alfa Centauri B, una naranja de tipo (éstas dos giran entre ellas en una órbita de 80 años) y Próxima Centauri, mucho más pequeña y que realizaría un ciclo de traslación alrededor de la primera y la segunda a una gran distancia. De hecho, este proceso duraría varios centenares de años, por lo que se discute si realmente este astro está ligado al sistema de Alpha Centauri.

A mediados del pasado mes de octubre se anunció, además, el descubrimiento de un planeta en órbita alrededor de Alpha Centauri B, que se denominó Alpha Centauri Bb. Éste se encontraría demasiado cerca de la estrella para ser habitable y tendría un ciclo de tan sólo 3,2 días. 

C. Con cuatro soles

El pasado octubre, asimismo, se anunció también el descubrimiento de un posible planeta con cuatro soles que se bautizó como PH 1, seis veces más grande que la Tierra. Este sistema se compone de dos estrellas binarias que a su vez son orbitadas por un segundo par circulando alrededor de ellas. La existencia de este planeta se consideraría extremadamente rara por la dificultad que entrañaría explicar su formación. Por otra parte, éste está fundamentalmente compuesto de gas, por lo que tampoco parece ser apto para la vida. 

Moon

"Hubo un tiempo en el que energía era una palabra sucia, en el que encender las luces era una decisión difícil. Las ciudades sufrían cortes de suministro, escasez de comida, 

los coches funcionaban quemando combustible. Pero eso fue en el pasado. ¿Dónde estamos ahora?, ¿cómo hemos conseguido un mundo mucho mejor?, ¿que los desiertos florezcan? Ahora mismo, 

somos el mayor productor de energía de fusión del mundo. La energía del sol, atrapada en la roca, cosechada por máquinas en la cara oculta de la luna. Hoy enviamos suficiente Helio 3 limpio 

para cubrir las necesidades energéticas del 70% del planeta. Quién lo habría pensado, toda la energía que necesitábamos justo sobre nuestras cabezas. El poder de la Luna; el poder de nuestro futuro."

Así es como comienza este largometraje Moon, estrenado en 2009 y ópera prima del director Duncan Jones (hijo del famoso músico británico David Robert Jones, más conocido como Bowie), que recibió el premio a la mejor película independiente británica de ese año.

El Helio 3 (He3), en efecto, es un isótopo del Helio que no es radioactivo y cuya principal diferencia con él es que su núcleo está formado por un neutrón menos. Otras propiedades importantes del He3 son, por ejemplo, su estabilidad y que, a nivel cuántico, el neutrón que le diferencia del Helio (He4) le convierte en un fermión en lugar de un bosón. Así, este isotopo es capaz de superar la interacción entre sus partículas con mucha menor energía térmica que el Helio 4.

Efectivamente, en concordancia con lo que se nos narra en Moon, este isótopo ha sido encontrado en las muestras lunares transportadas por la misión Apolo 17, desarrollada a finales de los 70. Los científicos del Centro Espacial Johnson creen que el Helio 3 puede reemplazar a combustibles fósiles como el petróleo. Su composición atómica, como ya hemos señalado, le hace especialmente apto para los procesos de fusión nuclear sin acarrear los problemas de radiactividad de los reactores tradicionales. Según el astronauta Gene German, el Helio 3 procede el Sol y viene transportado por el viento solar hasta la superficie lunar; al carecer el satélite de un campo mágnetico como el de la Tierra, el Helio 3 se ve atraído por su superficie adheriéndose fuertemente a ella. 

El He3 se postula, así, como uno de los posibles combustibles de reactores de fusión nuclear más limpios al reaccionar con el deuterio. D + He3 -> He4 + p.

Por desgracia, el Helio 3 es extremadamente raro en la superficie terrestre, lo que impide su obtención natural de una manera económica. El Helio3 se encuentra en estrellas, como por ejemplo el Sol, y viaja hasta nuestro planeta gracias al viento solar, pero -como ya hemos comentado- el campo  magnético de la atmósfera terrestre lo rechaza. Los yacimientos que se pueden encontrar en la Tierra datarían, por tanto, de la época de la formación del planeta y algunos más recientes serían el resultado del impacto de meteoritos.

Uno de los principales problemas para la extracción del Helio 3 es el enorme coste que supondría crear un cohete que fuera capaz de transportar el material para ello.

Otro es la construcción de un reactor nuclear apropiado para procesar el isótopo. Además, la fusión crearía temperaturas extremadamente amplias, incapaces de ser soportadas por ningún modelo de contenedor actual. No obstante, el esfuerzo y la inversión merecería probablemente la pena, ya que se estima que unas 20 toneladas de roca lunar producirían la energía suficiente para abastecer de electricidad a Estados Unidos durante un año. 

¿Será, pues, la Luna la solución a los problemas energéticos del futuro?