5 innovaciones en el alunizaje que cambiaron la vida en la Tierra

El astronauta Buzz Aldrin en la luna durante la misión Apolo 11. Imagen vía Neil Armstrong / NASA.

Jean Creighton, Universidad de Wisconsin-Milwaukee

Gran parte de la tecnología común en la vida cotidiana se origina en el impulso de poner a un ser humano en la luna. Este esfuerzo alcanzó su punto culminante cuando Neil Armstrong bajó del módulo de aterrizaje del Águila a la superficie lunar hace 50 años.

Como embajador de la astronomía en el aire de la NASA y director del Planetario Manfred Olson de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee, sé que las tecnologías detrás del pronóstico del tiempo, el GPS e incluso los teléfonos inteligentes pueden rastrear sus orígenes hasta la carrera hacia la luna.

Un cohete Saturno V que transportaba al Apolo 11 y su tripulación hacia la luna despega el 16 de julio de 1969. Imagen a través de la NASA.

1. cohetes

El 4 de octubre de 1957 marcó el comienzo de la era espacial, cuando la Unión Soviética lanzó el Sputnik 1, el primer satélite hecho por el hombre. Los soviéticos fueron los primeros en fabricar potentes vehículos de lanzamiento adaptando misiles de largo alcance de la Segunda Guerra Mundial, especialmente el V-2 alemán.

A partir de ahí, la tecnología de propulsión espacial y satélite se movió rápidamente: Luna 1 escapó del campo gravitacional de la Tierra para volar más allá de la luna el 4 de enero de 1959; Vostok 1 llevó al primer humano, Yuri Gagarin, al espacio el 12 de abril de 1961; y Telstar, el primer satélite comercial, envió señales de TV a través del Océano Atlántico el 10 de julio de 1962.

El alunizaje de 1969 también aprovechó la experiencia de los científicos alemanes, como Wernher von Braun, para enviar cargas masivas al espacio. Los motores F-1 en Saturno V, el vehículo de lanzamiento del programa Apollo, quemaron un total de 2, 800 toneladas de combustible a una velocidad de 12.9 toneladas por segundo.

Saturno V sigue siendo el cohete más poderoso jamás construido, pero hoy en día los cohetes son mucho más baratos de lanzar. Por ejemplo, mientras que Saturno V costó US $ 185 millones, lo que se traduce en más de $ 1 mil millones en 2019, el lanzamiento actual de Falcon Heavy cuesta solo $ 90 millones. Esos cohetes son cómo los satélites, los astronautas y otras naves espaciales salen de la superficie de la Tierra, para continuar trayendo información y percepciones de otros mundos.

2. Satélites

La búsqueda de suficiente empuje para aterrizar a un hombre en la luna condujo a la construcción de vehículos lo suficientemente potentes como para lanzar cargas útiles a alturas de 21, 200 a 22, 600 millas (34, 100 a 36, 440 km) sobre la superficie de la Tierra. A tales altitudes, la velocidad de órbita de los satélites se alinea con la velocidad a la que gira el planeta, por lo que los satélites permanecen sobre un punto fijo, en lo que se llama órbita geosíncrona. Los satélites geosíncronos son responsables de las comunicaciones, proporcionando conectividad a Internet y programación de TV.

A principios de 2019, había 4, 987 satélites orbitando la Tierra; Solo en 2018, hubo más de 382 lanzamientos orbitales en todo el mundo. De los satélites actualmente operativos, aproximadamente el 40% de las cargas útiles permiten las comunicaciones, el 36% observa la Tierra, el 11% demuestra tecnologías, el 7% mejora la navegación y el posicionamiento y el 6% avanza en el espacio y las ciencias de la tierra.

La computadora de orientación Apollo junto a una computadora portátil. Imagen vía piloto automático / Wikimedia Commons.

3. Miniaturización

Las misiones espaciales en aquel entonces e incluso hoy en día tienen límites estrictos sobre cuán grande y pesado puede ser su equipo, porque se requiere mucha energía para despegar y alcanzar la órbita. Estas restricciones empujaron a la industria espacial a encontrar formas de hacer versiones más pequeñas y ligeras de casi todo: incluso las paredes del módulo de aterrizaje lunar se redujeron al grosor de dos hojas de papel.

Desde finales de la década de 1940 hasta fines de la década de 1960, el peso y el consumo de energía de la electrónica se redujo en un factor de varios cientos al menos de las 30 toneladas y 160 kilovatios del Integrador Numérico Eléctrico y la Computadora a las 70 libras y 70 vatios de la computadora de guía Apollo. Esta diferencia de peso es equivalente a la que existe entre una ballena jorobada y un armadillo.

Las misiones tripuladas requerían sistemas más complejos que los anteriores, no tripulados. Por ejemplo, en 1951, la computadora automática universal era capaz de recibir 1, 905 instrucciones por segundo, mientras que el sistema de guía del Saturno V realizaba 12, 190 instrucciones por segundo. La tendencia hacia la electrónica ágil ha continuado, con dispositivos portátiles modernos rutinariamente capaces de realizar instrucciones 120 millones de veces más rápido que el sistema de guía que permitió el despegue del Apolo 11. La necesidad de miniaturizar las computadoras para la exploración espacial en la década de 1960 motivó a toda la industria para diseñar computadoras más pequeñas, más rápidas y con mayor eficiencia energética, que han afectado prácticamente a todas las facetas de la vida actual, desde las comunicaciones hasta la salud y desde la fabricación hasta el transporte.

4. Red mundial de estaciones terrestres.

Comunicarse con vehículos y personas en el espacio era tan importante como llevarlos allí en primer lugar. Un avance importante asociado con el aterrizaje lunar de 1969 fue la construcción de una red global de estaciones terrestres, llamada Red del Espacio Profundo, para permitir que los controladores en la Tierra se comuniquen constantemente con misiones en órbitas terrestres altamente elípticas o más allá. Esta continuidad fue posible debido a que las instalaciones terrestres se ubicaron estratégicamente a 120 grados de longitud para que cada nave espacial estuviera al alcance de una de las estaciones terrestres en todo momento.

Debido a la capacidad de potencia limitada de la nave espacial, se construyeron antenas grandes en la Tierra para simular "orejas grandes" para escuchar mensajes débiles y actuar como "bocas grandes" para transmitir comandos fuertes. De hecho, la Red del Espacio Profundo se usó para comunicarse con los astronautas en el Apolo 11 y se usó para transmitir las primeras imágenes dramáticas de televisión de Neil Armstrong al pisar la luna. La red también fue crítica para la supervivencia de la tripulación en el Apolo 13 porque necesitaban orientación del personal de tierra sin desperdiciar su valioso poder en las comunicaciones.

Varias docenas de misiones usan la Red del Espacio Profundo como parte de la exploración continua de nuestro sistema solar y más allá. Además, la Red del Espacio Profundo permite las comunicaciones con satélites que se encuentran en órbitas altamente elípticas, para monitorear los polos y enviar señales de radio.

'Earthrise', una vista de la Tierra mientras orbita la luna. Imagen vía Bill Anders, Apollo 8 / NASA.

5. Mirando hacia atrás en la Tierra

Llegar al espacio ha permitido a las personas dirigir sus esfuerzos de investigación hacia la Tierra. En agosto de 1959, el satélite no tripulado Explorer VI tomó las primeras fotos crudas de la Tierra desde el espacio en una misión de investigación de la atmósfera superior, en preparación para el programa Apolo.

Casi una década después, la tripulación del Apolo 8 tomó una famosa imagen de la Tierra elevándose sobre el paisaje lunar, llamada acertadamente "Earthrise". Esta imagen ayudó a las personas a entender nuestro planeta como un mundo compartido único e impulsó el movimiento ambiental.

Tierra desde el borde del sistema solar, visible como un minúsculo punto azul pálido en el centro de la franja marrón más a la derecha. Imagen vía Voyager 1 / NASA /

La comprensión del papel de nuestro planeta en el universo se profundizó con la foto del "punto azul pálido" de la Voyager 1, una imagen recibida por la Red del Espacio Profundo.

Las personas y nuestras máquinas han estado tomando fotos de la Tierra desde el espacio desde entonces. Las vistas de la Tierra desde el espacio guían a las personas a nivel mundial y local. Lo que comenzó a principios de la década de 1960 como un sistema de satélites de la Marina de los EE. UU. Para rastrear sus submarinos Polaris a menos de 600 pies (185 metros) se ha convertido en la red de satélites del Sistema de Posicionamiento Global que proporciona servicios de ubicación en todo el mundo.

Las imágenes de una serie de satélites de observación de la Tierra llamados Landsat se utilizan para determinar la salud de los cultivos, identificar las floraciones de algas y encontrar posibles depósitos de petróleo. Otros usos incluyen identificar qué tipos de manejo forestal son más efectivos para frenar la propagación de incendios forestales o reconocer cambios globales como la cobertura de los glaciares y el desarrollo urbano.

A medida que aprendemos más sobre nuestro propio planeta y sobre los exoplanetas, planetas alrededor de otras estrellas, nos damos cuenta de cuán precioso es nuestro planeta. Los esfuerzos para preservar la Tierra misma pueden encontrar ayuda de las celdas de combustible, otra tecnología del programa Apollo. Estos sistemas de almacenamiento de hidrógeno y oxígeno en el módulo de servicio Apollo, que contenía sistemas de soporte vital y suministros para las misiones de aterrizaje lunar, generaban energía y producían agua potable para los astronautas. Fuentes de energía mucho más limpias que los motores de combustión tradicionales, las celdas de combustible pueden desempeñar un papel en la transformación de la producción mundial de energía para combatir el cambio climático.

Solo podemos preguntarnos qué innovaciones del esfuerzo por enviar personas a otros planetas afectarán a los terrícolas 50 años después del primer Marswalk.

Jean Creighton, Director del Planetario, Embajador de Astronomía Aerotransportada de la NASA, Universidad de Wisconsin-Milwaukee

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original.

En pocas palabras: las innovaciones del alunizaje del Apolo 11 que cambiaron la vida en la Tierra.