domingo, 20 de julio de 2014

Porqué capturar un asteroide no es una buena idea

Autor: Alberto González Fairén

NASA va a intentar capturar un pequeño asteroide cercano a la Tierra y resituarlo en una órbita estable más próxima a nuestro planeta, con el propósito final de que pueda ser visitado por astronautas. ¿Es este un proyecto viable y, sobre todo, necesario?

El 21 de marzo de este año, NASA anunció oficialmente el proyecto de capturar un asteroide de unos 7 a 10 metros de diámetro y 500 toneladas, y reposicionarlo cerca de la Tierra: la misión ARM (Asteroid Redirect Mission). El calendario concreto para esta iniciativa está aún sin definir, pero las fechas que se manejan incluyen el lanzamiento alrededor de 2019 de una nave capaz de recoger un asteroide de ese tamaño, y la visita de astronautas al asteroide en 2021 o 2022. La nave recogería el asteroide y lo situaría en un punto gravitacionalmente estable entre la Tierra y la Luna, o directamente en órbita lunar.

NASA ha comenzado ya los trabajos para identificar asteroides candidatos, y ha solicitado proyectos para definir el diseño de la nave. Todo ello enmarcado en el objetivo de la Administración Obama de enviar humanos a un asteroide antes de 2025. NASA considera más factible tecnológica y económicamente acercar un asteroide a los astronautas que llevar astronautas a un asteroide más lejano. El coste de ARM, hasta el punto de tener anclado el asteroide cerca de la Tierra, está presupuestado en un billón de dólares. Ciertamente una figura menor si se compara con el coste de desarrollar el programa Orión de naves tripuladas capaces de llevar astronautas más allá de la Luna, actualmente en proceso, y que está estimado en 35 billones de dólares. La cuestión es: ¿el proyecto ARM es necesario? ¿Va a aportar un avance científico significativo? Vamos a examinar las tres fases de la misión: identificación de asteroides, captura y reposicionamiento, y análisis in situ con astronautas.

La fase de identificación de asteroides parece, a priori, la más interesante del proyecto. Ya se han identificado 6 posibles candidatos para ARM (Figura 1), y se espera que la lista se incremente en uno más por año, aproximadamente, durante los próximos 4 años. La fase de captura y reposicionamiento está aún en proceso de definición, porque depende del tipo de objeto que finalmente sea seleccionado. Si se trata de un asteroide pequeño, se empleará un receptáculo capaz de englobar el objeto completamente y llevarlo hasta su nueva ubicación (Figura 2). Si se trata de un asteroide más grande, se empleará un sistema de agarre para extraer un bloque individual del tamaño requerido (Figura 3). En cualquier caso, el asteroide y la nave se llevarán hasta un punto donde puedan permanecer gravitacionalmente estables durante al menos mil años. Y la fase de análisis in situ con astronautas se realizará con una nave Orión, en una fecha aún sin definir claramente. El plan es realizar estudios directamente sobre la superficie y recoger muestras para traerlas de vuelta a laboratorios de la Tierra.

Figura 1: El asteroide 2011MD, un candidato para ARM.
(© NASA / JPL-Caltech / Northern Arizona University / SAO)

Figura 2: Captura de un asteroide pequeño.
(© NASA)

¿Qué problemas plantea, entonces, la misión ARM? En primer lugar, nadie duda de la importancia de rastrear nuestro entorno cósmico y conocer los objetos que nos rodean, para poder anticipar y evitar posibles grandes impactos. Pero esto es algo que ya se viene haciendo desde hace tiempo. El programa de búsqueda de objetos cercanos a la Tierra que actualmente tiene en marcha NASA está identificando cerca de 100 asteroides al mes, empleando telescopios terrestres (como el Catalina Sky Survey en Arizona o el Space Surveillance Telescope en Nuevo México) y telescopios en órbita (como NEOWISE). El programa SSA-NEO de ESA persigue objetivos similares.

Además, el anuncio de la misión ARM tuvo lugar apenas dos meses después de la caída de un asteroide en la región rusa de Chelyabinsk, que provocó heridas a más de mil personas y causó diversos daños materiales (Figura 4). Pero el asteroide de Chelyabinsk medía unos 17 metros de diámetro, demasiado grande para ARM. Por lo tanto, el rango de tamaños que puede considerar el programa de identificación de asteroides de ARM no incluye objetos que puedan suponer un peligro real para nuestro planeta. De hecho, la experiencia obtenida con la nave Hayabusa, de la Agencia Espacial Japonesa, en su misión al satélite Itokawa en 2005, confirmó que los asteroides grandes no son masas sólidas y uniformes, sino que están constituidos por una miríada de bloques de muy distintos tamaños unidos gravitacionalmente. Por lo tanto, cualquier experiencia que se obtenga con ARM sobre asteroides pequeños no servirá para incrementar nuestro conocimiento acerca de cómo proteger a la Tierra del impacto de cuerpos de gran tamaño, a los que sólo cabría intentar destruir.

Figura 3: Captura de un fragmento de un asteroide mayor.
(© NASA)






Por último, es cierto que el proyecto ARM va a dar un nuevo impulso al plan de exploración espacial con astronautas, y que está enmarcado en el desarrollo del programa Orión que devolverá a NASA su capacidad perdida de enviar humanos al espacio, aparte de que la misión tripulada de ARM sería la primera más allá de la Luna. Pero no es cierto que el programa ARM vaya a proporcionar nuevas experiencias útiles para abordar viajes tripulados a Marte, ya que al acercar el asteroide a la Tierra no habrá una diferencia significativa respecto a las experiencias adquiridas previamente en la Estación Espacial Internacional o en la Luna. ARM tampoco va a conllevar un incremento específico en nuestro conocimiento sobre el origen de la Tierra o de la vida: con el presupuesto de la misión ARM se podrían financiar varias misiones pequeñas no tripuladas a asteroides y varias decenas de campañas de exploración en la Antártida, que tendrían un retorno científico mucho más significativo.

En definitiva, existen diversas razones de peso para considerar que la captura de un asteroide y su reposicionamiento cerca de la Tierra no es una idea muy acertada. Y esta es una opinión bastante extendida entre la comunidad de científicos planetarios.

Figura 4: Rastro del meteorito de Chelyabinsk.
(© Adler Planetarium)

domingo, 29 de junio de 2014

Elbrus-8S, uno de los microprocesadores más poderosos del mundo

La firma rusa para el desarrollo de microprocesadores “MCST Elbrus”, ha anunciado que la fase de pruebas de su nuevo microprocesador Elbrus-8S comenzará en el mes de octubre del corriente año.

El Elbrus-8S es un microprocesador de 64 bits de propósito general. Contiene 8 núcleos «Elbrus» y corre a 1,3 GHz. Es un dispositivo fabricado con avanzada tecnología de 28 nm, seguramente de la firma taiwanesa TSMC. Su rendimiento es de ~250 GigaFLOPS, en precisión simple (32 bits).

En base al microprocesador Elbrus-8S, está previsto lanzar la producción en masa de servidores, estaciones de trabajo y otros medios informáticos, para su uso en instituciones públicas y organizaciones empresariales con altas exigencias de seguridad de la información, así como para su uso en computación de altas prestaciones, procesamiento de señales y telecomunicaciones.

Por último, una computadora conteniendo en su placa madre a cuatro microprocesadores Elbrus-8S, será probada a fines de este año. Se espera que esta computadora tenga un rendimiento aproximado de 1 TeraFLOPS.

Esquema del nuevo microprocesador Elbrus-8S.
(© MCST)

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miércoles, 4 de junio de 2014

¿Qué lugares van a estudiar los próximos rovers marcianos?

Autor: Alberto González Fairén

La Agencia Espacial Europea (ESA) enviará el rover ExoMars a Marte en 2018. NASA lanzará su próximo rover hacia Marte en 2020. Este año se han empezado a buscar los lugares idóneos de amartizaje para ambas misiones.

El programa ExoMars de la Agencia Espacial Europea está constituido por dos misiones complementarias para estudiar Marte, programadas para 2016 y 2018. La misión de 2016 consiste en un orbitador que analizará la composición de la atmósfera de Marte (con el objetivo fundamental de aclarar definitivamente si hay o no metano en la atmósfera marciana) y un módulo de descenso diseñado para probar la tecnología necesaria para posar un robot sobre la superficie de Marte. La misión de 2018 tiene como objetivo llevar hasta la superficie marciana una plataforma inmóvil de investigación y un vehículo móvil o rover (Figura 1). Los objetivos científicos del rover serán la búsqueda de evidencias de vida pasada o presente en Marte, así como estudiar el entorno geológico y geoquímico en función de la profundidad. Para cumplir estos objetivos, el rover portará un conjunto de instrumentos de análisis químico y mineralógico y un perforador capaz de llegar hasta los dos metros de profundidad. El rover estará preparado para recorrer varios kilómetros durante el transcurso de su misión.

Figura 1: El rover ExoMars 2018. (© ESA)

ESA hizo una invitación pública a toda la comunidad de científicos dedicados al estudio de Marte para proponer lugares de amartizaje apropiados para completar los objetivos científicos del rover ExoMars 2018. Los lugares de mayor interés científico para esta misión son aquellos en los que existe evidencia geológica de la presencia de agua líquida en el pasado, bien durante tiempos prolongados o bien de forma recurrente; entornos donde el transporte y la deposición de materiales ha tenido lugar de forma sostenida (es decir, entornos de baja energía de deposición); zonas donde los sedimentos predominantes estén constituidos por materiales de grano fino, ya que este tipo de sedimentos preserva mejor los materiales orgánicos y aísla de forma más eficiente ante el ataque de compuestos oxidantes que pueden destruir moléculas orgánicas; lugares que hayan sido expuestos a la superficie recientemente (por erosión o por impactos meteoríticos), ya que la exposición prolongada a la radiación solar y cósmica también puede alterar los compuestos orgánicos; y terrenos donde los minerales hidratados, tales como las arcillas o las evaporitas, sean abundantes. Además, los lugares candidatos deben cumplir una serie de requisitos para asegurar un amartizaje sin problemas desde un punto de vista técnico, y este criterio redujo las posibles zonas a tres grandes áreas: Chryse Planitia, Isidis Planitia y el sur de Elysium.

ESA recibió ocho posibles candidatos como lugar de amartizaje del rover ExoMars 2018 (Figura 2), y organizó una primera reunión en su sede de Madrid en marzo de este año para evaluar las propuestas. Más de 60 científicos de una docena de países acudieron a la reunión y discutieron en profundidad las ventajas e inconvenientes de cada una de las propuestas. Un grupo de trabajo designado por ESA analizó las conclusiones de la reunión y elaboró una lista de los ocho candidatos, ordenados en función de su capacidad potencial para satisfacer los objetivos de la misión. Los resultados de estas deliberaciones, así como información sobre las novedades del programa ExoMars, se pueden consultar en esta web de ESA. La decisión final sobre el destino del rover ExoMars se tomará en 2017. 

Figura 2: Los ocho lugares propuestos para ExoMars 2018.
(© ESA-Roscosmos/LSSWG/D. Loizeau)

Por su parte, NASA está ya preparando su siguiente rover marciano (Figura 3). El plan incluye posar el robot sobre Marte en 2020, con la misión principal de recoger al menos 31 muestras de unos 15 gramos cada una (Figura 4), obtenidas perforando suelos y rocas durante los dos años que está previsto que el rover esté operativo. Una misión posterior, aún sin definir, deberá recuperar las muestras y traerlas a la Tierra para su examen en laboratorios especializados. Los dos momentos más delicados de esta misión tan ambiciosa serán la extracción de muestras y su viaje a la Tierra. La extracción será delicada porque es complicado operar un perforador sin la ayuda de lubricante: en la Tierra se suele emplear agua para lubricar y controlar la temperatura durante la perforación. Para el viaje a la Tierra se necesita un contenedor de muestras adecuado: si es de acero inoxidable se pueden producir reacciones entre las muestras y el metal; si es de zafiro u otro material inerte, puede ser demasiado quebradizo para soportar el viaje interplanetario.

Figura 3: El diseño de Mars2020 será muy similar
al de Curiosity. (© NASA/JPL)

NASA también realizó una invitación pública a toda la comunidad de investigadores dedicados al estudio de Marte para que propusieran posibles lugares de amartizaje. La respuesta en este caso fue más numerosa, y se presentaron 23 candidatos. Es cierto que el rover de NASA dispondrá de un sistema de guiado para el amartizaje mucho más preciso que ExoMars, y por lo tanto las posibles zonas de estudio incluyen áreas mucho más amplias que para el rover de ESA. Las candidaturas se presentaron en una reunión que tuvo lugar en Washington del 14 al 16 de mayo de este año y que congregó a más de 100 especialistas. NASA organizará más reuniones próximamente para empezar a perfilar el lugar definitivo de amartizaje, y la decisión final se conocerá en los próximos años. Mientras tanto, se pueden seguir las novedades en esta web.

Figura 4: Sistema de recogida de muestras
para el rover Mars2020. (© NASA)

lunes, 26 de mayo de 2014

Imágenes varias de la Armada de Rusia

Proyecto 22350: Instalación de las antenas del avanzado radar “Poliment”, del tipo AESA:






Proyecto no identificado. Posible destructor ruso de nueva generación, la supuesta “clase Líder”:




Proyecto no identificado. Posible crucero ruso de nueva generación:




Diseño propuesto para los futuros portaaviones rusos:



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sábado, 24 de mayo de 2014

La Armada de Rusia, ante el desafío de diseñar su futuro

Autor: Humberto D. Vinante (*)

La reciente revelación de detalles de un nuevo destructor ruso, el Proyecto 21956, por parte de una compañía naval rusa, ha reavivado el interés por el futuro de la Armada de Rusia. En esta nota, el autor brinda algunas pistas sobre las características que tendrán los próximos buques de superficie de esa fuerza.

En buques de guerra medianos los rusos han seguido estos esquemas: construyen un destructor especializado en lucha antisubmarina y uno en escolta de escuadra (los últimos fueron las clases Udaloy y Sovremenie respectivamente), y un crucero. Las funciones son bien diferentes. Los grandes buques antisubmarinos tienen la función de hacer bastiones seguros para los SSBN desde donde lancen sus misiles. Los destructores de escuadra, tienen capacidad antiaérea y antibuque y participan del despliegue de flotas o escuadras antibuque, como el Kirov o los Slava.

Normalmente de éstos se encarga el Bureau Severnoe, mientras que los buques como portahelicópteros o portaaviones los desarrolla Nevskoe (también está Krilov pensando en este segmento).

La clase Sovremenie fue construida propulsada por calderas de vapor, que proporcionaban más potencia y autonomía, pero ocupaban más espacio, y los Udaloy por turbinas de gas. En el último buque botado (Admiral Chabanenko) se hizo una fusión de ambos proyectos. Es un Udaloy, pero armado con los misiles antibuques de las Sovremenie y la artillería de éstas (el cañón de 130 doble). Tienen el sistema de defensa antiaérea de las Udaloy, e incorporaba el CIWS o CADS Kashtan de defensa de punto. Y propulsado por turbinas de gas. Tiene menos autonomía y velocidad, pero más espacio interno.

Buque ruso “Admiral Chabanenko”.
(© Benjamín Marfil)

Es muy probable que la Armada de Rusia esté evaluando el desempeño de los nuevos (y costosos) destructores norteamericanos de la clase Zumwalt. 

En su último rompehielos están probando un sistema de propulsión turboeléctrico propulsado por un reactor nuclear compacto (el RITM200), y es posible que estén pensando en propulsión mixta (Nuclear y/o Gas) para un crucero, y CODAG o COGAG (Combined Diesel and Gas o Gas and Gas) para el destructor, pero usando propulsión eléctrica. El problema de los nucleares es que el costo de recambio de los elementos combustibles es entre el 10 y el 30% del costo de la nave, por lo que al final se terminan quedando en puerto hasta el recambio, como les pasa a los tres Kirov que están en Severodvinsk.

El bureau OKBM Afrikantov, ha construido la gran mayoría de las plantas de propulsión nuclear de los buques de guerra rusos. Los reactores de los Kirov y del posible portaaviones son los KN-3, cuya versión civil es el KLT-40 y la versión en tierra es el VBER-300.

Los rusos están hablando de tener en el mar al menos tres escuadras, con seis portaviones, lo que implica al menos seis cruceros de escolta con capacidad AEGIS y unos 12 destructores de escuadra con excelente capacidad antiaérea (el Proyecto 21956 parece estupendo para esto, quizás lo desarrollaron sin que la Armada de Rusia lo pida pero con el propósito de “tentarla”), además de los cuatro buques de desembarco Mistral que han adquirido a Francia, y escoltas de buena capacidad como las recientes 22350 (pero atención, las 22350 tienen la misma capacidad operativa que un destructor; reemplazan a las fragatas de la clase Krivak que eran escoltas de escuadra).

Proyecto 21956.
Propuesta de destructor ruso de nueva generación.

Proyecto 22350.
Fragata rusa de nueva generación.

El tema es que primero la Armada de Rusia tiene que decidir si va a construir portaaviones o no y, si es así, cuántos. Luego determinará cantidades de sus cruceros y destructores de escuadra. En cuanto a las capacidades de los mismos, no tienen problemas, porque los rusos tienen excelentes sistemas de defensa aérea y ataque naval, por ejemplo las versiones navales de los S-300 y S-400, radares navales AESA, y misiles P-700 y P-800. De allí verán si les es útil una sola clase de destructores polivalentes o siguen haciendo dos, uno antisubmarino y otro antibuque y antiaéreo, y además un crucero AEGIS. Algunas fuentes dicen que van a modernizar los cuatro Kirov, y a reponerles el combustible nuclear.

Verán si siguen los pasos de utilizar propulsión eléctrica como los americanos o siguen con la tradicional con reductores y ejes.

Es posible que les instalen láser y armas de energía dirigida (consumen una cantidad de energía gigante) y de todo esto verán el costo. Seguramente serán también stealth antiradar (como los proyectos 21956 y 22350) pero deberán reducir la firma acústica (como el Zumwalt). Y no costar tanto (como el Zumwalt) que hagan que sólo puedan construir dos o tres.

Finalmente, los rusos tal vez decidan instalar en sus futuros buques –destructores y/o cruceros–, al sofisticado sistema S-400 (o incluso el S-500) como sistema de defensa y protección contra misiles balísticos, para hacer una cortina como la de los americanos.

(*) Profesor Titular, Facultad Regional Mendoza, Universidad Tecnológica Nacional
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