Cinco innovaciones tecnológicas que se remontan a la carrera espacial

Gran parte de la tecnología de la que disponemos hoy en día tiene su origen en el afán del hombre por llegar a la Luna, un incesante impulso que alcanzó su cénit cuando, hace 50 años, Neil Armstrong descendió del módulo lunar Eagle para pisar la superficie del satélite por primera vez.

Debido a mi experiencia como parte del programa Airborne Astronomy Ambassadors de la NASA, que compagino con la dirección del Planetario Manfred Olson de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee, sé que las tecnologías que hacen posible la previsión meteorológica, los sistemas GPS e incluso los smartphones se remontan a la carrera espacial.

1. Cohetes

El 4 de octubre de 1957 dio comienzo la era espacial cuando la Unión Soviética puso en órbita el Sputnik 1, el primer satélite fabricado por el hombre. Los soviéticos fueron pioneros en el desarrollo de lanzaderas espaciales potentes al adaptar misiles de largo alcance de la Segunda Guerra Mundial, como el V-2 alemán.

Desde entonces, la tecnología satelital para la propulsión espacial se desarrolló a pasos agigantados: el Luna 1 abandonó el campo gravitatorio de la Tierra para sobrevolar las inmediaciones de la Luna el 4 de enero de 1959; el Vostok 1fue el encargado de llevar al primer humano al espacio, Yuri Gagarin, el 12 de abril de 1961; y el Telstar, el primer satélite comercial, emitió señales de televisión al otro lado del océano Atlántico el 10 de julio de 1962.

El alunizaje de 1969 se sirvió de la experiencia de numerosos científicos alemanes, entre los que se encontraba Wernher von Braun, para lanzar cargas al espacio. Los motores F-1 del Saturno V, el cohete lanzadera del programa Apolo, consumieron un total de 2 800 toneladas de combustible, a una velocidad de 12,9 toneladas por segundo.

El Saturno V sigue siendo el mejor cohete jamás construido, pero debemos tener en cuenta que en la actualidad el lanzamiento espacial es mucho más barato de lo que era entonces. El coste del Saturno V fue de 185 millones de dólares (unos mil millones de dólares de 2019), mientras que el Falcon Heavy, la lanzadera de SpaceX, no supera los 90 millones. El cometido de estos vehículos de lanzamiento es sacar de la órbita terrestre astronautas, sondas y todo tipo de naves espaciales para continuar obteniendo información procedente de otros mundos.

2. Satélites

El tenaz empeño por aterrizar en la Luna llevó a la construcción de vehículos capaces de lanzar cargas desde la superficie terrestre a distancias de entre 34 100 y 36 440 kilómetros. A semejante altitud, la velocidad orbital de los satélites se alinea con la velocidad a la que rota el planeta, por lo que los satélites permanecen en un punto fijo que recibe el nombre de órbita geosíncrona, desde donde gestionan las comunicaciones y aseguran la conectividad a internet y la señal de televisión.

A principios de este año, se encontraban orbitando alrededor de la Tierra 4 987 satélites. Solo en 2018 se llevaron a cabo 382 lanzamientos en todo el mundo. De los satélites que se encuentran operativos actualmente, aproximadamente el 40% gestiona las comunicaciones, el 36% observa la Tierra, el 11% pone a prueba diferentes tecnologías, el 7% mejora el posicionamiento y la navegación, y el 6% contribuye al progreso de las Ciencias el Espacio y de la Tierra.

3. Miniaturización

Las misiones espaciales tenían y tienen estrictas limitaciones sobre el tamaño y el peso del equipamiento, ya que precisan de una gran cantidad de energía para despegar y alcanzar la órbita. Estas restricciones impelieron a la industria espacial a encontrar la manera de elaborar versiones más pequeñas y ligeras de casi todo: hasta el grosor de las paredes del módulo lunar fue reducido al de un par de folios.

Desde finales de la década de los 40 hasta finales de los 60, el peso y el consumo de energía de los componentes electrónicos fueron sintetizados en una proporción de varios cientos: se pasó de las 30 toneladas y 160 kilovatios del Integrador y Calculador Eléctrico Numérico (ENIAC, por sus siglas en inglés) a los apenas 32 kilos y 70 vatios del Ordenador de Navegación del Apolo (AGC, por sus siglas en inglés). La inmensa diferencia de peso equivale a la que hay entre una ballena jorobada y un armadillo.

Las misiones tripuladas necesitaban sistemas más complejos que las anteriores que carecían de tripulación. Por ejemplo, en 1951 el UNIVAC I, la primera computadora comercial de Estados Unidos, era capaz de completar 1 905 instrucciones por segundo, frente a las 12 190 del sistema de navegación del Saturno V.

La agilidad de los aparatos electrónicos ha continuado aumentando sin parar. Podemos ver dispositivos móviles que ejecutan habitualmente instrucciones 120 millones de veces más rápido que el sistema de navegación que permitió el despegue del Apolo 11. El deber de miniaturizar los ordenadores para cumplir con las necesidades de la exploración espacial en la década de los 60 obligó a la industria a diseñar equipos más pequeños, más rápidos y con un consumo de energía menor. La influencia de aquella iniciativa alcanza a prácticamente cualquier faceta de la vida cotidiana en la actualidad, desde las comunicaciones hasta la salud, pasando por las manufacturas y el transporte.

4. Red global de estaciones terrestres

La comunicación con las naves y sus tripulaciones era tan importante como el paso previo de llevarlas al espacio. La construcción de la Red del Espacio Profundo (Deep Space Network), una red global de estaciones terrestres, fue fundamental para la llegada a la Luna en 1969, ya que hicieron posible que las comunicaciones fueran constantes entre los controladores en tierra y las misiones en órbita. El posicionamiento estratégico de las instalaciones terrestres, separadas entre sí por 120 grados de longitud, permitió que el flujo de información fuera ininterrumpido, ya que las naves se encontraban siempre en el radio de acción de una de las estaciones de la red.

En respuesta a la limitada potencia de los vehículos espaciales, se construyeron en tierra antenas de gran tamaño que hacían las veces de unas “grandes orejas”, para captar mensajes débiles, y de “enormes bocas” que permitían emitir órdenes audibles por los astronautas.

La Deep Space Network fue la plataforma de comunicación con la tripulación del Apolo 11, y fue utilizada para la retransmisión de las emocionantes primeras imágenes de Neil Armstrong pisando la Luna. Asimismo, la red fue capital para la supervivencia del equipo del Apolo 13, porque necesitaban la guía del personal de tierra sin desperdiciar su escasa energía en las comunicaciones.

Las misiones que aprovechan la Red del Espacio Profundo para explorar de manera continuada nuestro sistema solar (y más allá) se cuentan por decenas. Además, la red facilita las comunicaciones con los satélites de órbitas elípticas altamente excéntricas, lo que permite controlar los polos y emitir señales de radio.

5. Observando a la Tierra

La llegada al espacio permitió a los científicos centrar sus esfuerzos en nuestro planeta. En agosto de 1959, la sonda no tripulada Explorer 6 tomó las primitivas primeras imágenes de la Tierra desde el espacio en una misión de exploración de la atmósfera como parte de la preparación del programa Apolo.

Casi una década después, la tripulación del Apolo 8 realizó una fotografía que alcanzaría una fama mundial. En la imagen, llamada Salida de la Tierra, se veía emerger al planeta tras el horizonte lunar. Su efecto hizo que entendiéramos la Tierra como un lugar único que compartimos e impulsó los movimientos en defensa del medio ambiente.

La comprensión del insignificante lugar que ocupa nuestro planeta en el universo adquirió mayor dimensión al observar Un punto azul pálido, una imagen tomada por la sonda espacial Voyager 1 y recibida por la Red del Espacio Profundo.

Desde entonces, los astronautas y los dispositivos no han parado de hacer fotos de la Tierra desde el espacio, lo cual contribuye a la orientación global y local de los ciudadanos. Lo que empezó a principios de los 60 como un sistema de satélites de la Marina de los EE. UU. para hacer el seguimiento de sus submarinos Polaris hasta una distancia de 185 metros, se ha convertido en la red de satélites que conforma el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que proporciona un servicio de localización en prácticamente cualquier parte del globo.

Las sondas Landsat, lanzadas al espacio para observar la superficie terrestre, nos devuelven imágenes que se utilizan para determinar el estado de los cultivos, para reconocer la proliferación de algas y para hallar potenciales yacimientos petrolíferos. Otros usos incluyen el establecimiento de las estrategias forestales más eficaces para reducir la propagación de incendios o la identificación de cambios que afectan a todo el planeta, como el deshielo de los glaciares o el desarrollo de las ciudades.

A medida que sabemos más sobre nuestro planeta y sobre los exoplanetas (planetas que orbitan estrellas diferentes al Sol), tomamos conciencia de lo valiosa que es la Tierra. Los esfuerzos por preservarla podrían apoyarse en otra tecnología procedente del programa Apolo: las pilas de combustible. Estos sistemas de almacenamiento de hidrógeno y oxígeno del Módulo de Servicio del Apolo, que contenía sistemas de soporte vital y provisiones para las misiones de alunizaje, generaban energía y producían agua potable para los astronautas. Se trata, pues, de una fuente de energía mucho más limpia que los habituales motores de combustión. Quizá las pilas de combustible jueguen un papel importante en la lucha contra el cambio climático al transformar la producción de energía a escala mundial.

Por el momento, solo podemos preguntarnos qué innovaciones traerá el empeño por viajar a otros planetas 50 años después del primer paseo por Marte.

Este artículo se ha publicado originalmente en The Conversation