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13 de junio de 2011

Inmortalidad, naturalmente

Los bonobos, o chimpancés pigmeos, envejecen bien.

Viejos primates, almejas ancianas y medusas que nunca mueren revelan cómo algunas especies tratan de extender sus propios plazos de vida.

Desde el momento en que se nacen, el reloj biológico comienza a marcar un inexorable conteo regresivo para cualquier bebé.

Un estudio reciente, publicado en la Revista Ciencia, reveló que todos los primates -desde el hombre al mono- envejecen más o menos de la misma manera: tienen un alto riesgo de muerte en la infancia, uno menor en la adolescencia y un riesgo creciente de morir a medida que envejecen.

Algunas especies han encontrado algunos trucos que les han ayudado a manejar el proceso de envejecimiento y a extender sus períodos de vida naturales.

Así, logran vivir por cientos de años.

Y unas pocas criaturas, a la luz de ciertas definiciones, se han transformado en inmortales.

clic Vea el gráfico del promedio de vida de diversas especies

De pequeño a grande

La mayor parte de nuestro conocimiento sobre la edad de las especies animales proviene de estudios relativos a las de corta vida, tales como las moscas de la fruta y los ratones.

La investigación de laboratorio ha demostrado que alterando genes únicos se puede extender la vida de especies de gusanos y moscas de la fruta.

Por ejemplo, hace dos años, los científicos de la Universidad de Brown, en Estados Unidos, duplicaron el promedio de vida de una mosca de la fruta de 35 a 70 días, mediante la alteración del gene indy, que reduce la producción de radicales libres.

Pero incluso esto no iguala la capacidad de los animales salvajes y plantas para desarrollar una larga vida.

En términos generales, los animales más grandes viven más que los pequeños.

Como promedio, un ratón puede vivir dos años, mientras que la ballena de Groenlandia puede vivir unos 200 años.

Estas diferencias se producen debido a una cantidad de diferencias fisiológicas, incluyendo las tasas de crecimiento y desarrollo, metabolismo y detalles de la composición del cuerpo.

Sin embargo, algunas especies pueden dar pasos especiales, ya sea cambiando su comportamiento o fisiología, para vivir más tiempo de lo que lo harían de otro modo.

Sin Sol

Rata topo lampiña

Crías de rata topo lampiña.

Vive hasta 24 años

Forma comunidades como las abejas, hormigas y termitas

Cada colonia tiene un "roedor" reina que produce todas las crías

El resto son ratas estériles colaboradoras que sirven a la colonia

Son originarias de áreas áridas en todo el este de África

La rata topo lampiña vive 5.3 veces más tiempo de lo previsto para el tamaño de su cuerpo, una hazaña que ha llamado la atención de los científicos en años recientes.

No está claro cómo lo hacen, pero los estudios de la profesora Rochelle Buffenstein y sus colegas del Centro de Ciencia para la Salud, de la Universidad de Texas, indica que vivir bajo tierra ayuda.

Eso puede contribuir a limitar la exposición del animal a la luz y ayuda a eliminar ciertos peligros que podrían costarles la vida a una edad menor.

La vida comunal puede reducir sus posibilidades de morir, y además presentan un sistema inmunológico fuerte y no parecen desarrollan cáncer.

Estos factores hacen que la mortalidad de la rata topo lampiña no aumente con la edad, lo que les permite desarrollar los genes de la longevidad, le dijo la profesora Buffenstein a la BBC.

Siesta en la sombra

Otros animales también pasan la mayor parte de su vida en la oscuridad, incluyendo especies de murciélagos que pueden vivir por décadas.

La reducción del tiempo que uno pasa al sol disminuye la exposición a la radiación ultravioleta

El murciélago de Brandt

Par de murciélagos

El murciélago de Brandt puede vivir hasta los 41 años

Los murciélagos macho generalmente viven más

La hibernación le alarga la vida al murciélago en seis años

Los murciélagos también pasan gran cantidad de tiempo en un estado de torpor (estado fisiológico caracterizado por una gran disminución de los niveles metabólicos y de la temperatura corporal, que puede ser diario, como en los colibríes y los murciélagos, o estacional, como en la hibernación de los osos).

Sin embargo, los murciélagos hacen algo más que dormir para reducir el proceso de envejecimiento.

El doctor Asish Chaudhuri, del Instituto para los Estudios de la Longevidad y el Envejecimiento Sam y Ann Barshop, de San Antonio, Texas, cree que la explicación subyace en la manera en que los murciélagos se protegen del daño proteico, utilizando moléculas especiales llamadas chaperonas de proteínas.

"Las proteínas juegan un papel esencial en virtualmente toda función celular", le dijo el doctor Chaudhuri a la BBC.

Las proteínas tienen una forma especial, y si pierden la forma, no funcionan del todo bien. Además, si se deforman "puede producirse la formación de agregados de proteínas tóxicos, a los que se asocia con el envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad", afirma.

Renovando lo viejo

Y los murciélagos no son los únicos que se protegen del daño proteico.

Los estudios de la langosta americana (Homarus americanus) han demostrado que su extrema longevidad puede estar relacionada con la secreción de telomerasa, la enzima responsable por la reparación de pequeñas secciones de ADN.

Altas concentraciones de telomerasa se encuentran en células que necesitan dividirse regularmente, tales como órganos y células madre de embrión.

El acceso a un suministro de telomerasa elevado equiparía a este crustáceo con la capacidad para reconstruir las células desgastadas por el envejecimento.

La habilidad para reparar células de esta manera puede explicar por qué las langostas pueden vivir hasta cien años y tienen la capacidad de desarrollar nuevos miembros, incluso cuando son de edad avanzada.

Contra los radicales libres

Almejas islándicas

Las almejas islándicas pueden vivir hasta 400 años.

Una teoría alternativa propone que los ataques de los radicales libres pueden ser la principal causa del envejecimiento.

Otro residente oceánico, la almeja islándica, es descrita como uno de los más longevos metazoos conocidos.

Un reciente estudio, llevado a cabo por el doctor Iain Ridgway de la Universidad de Bangor, de este antiguo molusco que vive más de 400 años, demuestra que tiene una mayor resistencia a la oxidación generada por el estrés.

No obstante, "las razones para la excepcional longevidad de la almeja islándica podrían no tener nada que ver con la resistencia al estrés oxidativo (un tipo particular de estrés químico inducido por la presencia de elevadas cantidades de compuestos peligrosos llamados radicales libres)", le dijo a la BBC el doctor Ridgway.

En vez de eso, como ocurre con la rata topo lampiña, puede ser que la integridad de las proteínas del animal sea la clave, en vez de los dañinos radicales libres o los antioxidantes utilizados para defenderse contra ellos.

Colonia clonal

Las plantas pueden incluso ser más capaces de conseguir la longevidad extrema.

El árbol más viejo del Reino Unido es un antiguo tejo cuya edad oscila entre los 4.000 y 5.000 años.

Algunas especies también se benefician de la vida en grupo.

Ciertos árboles, por ejemplo, están interconectados bajo tierra por medio de un complejo sistema de raíces.

Uno de estos árboles grupales, conocido como pando, o álamo temblón del altiplano del Colorado, tiene un sistema de raíces vivas que se estiman en más de 80.000 años.

El enorme sistema de raíces que alimenta a la colonia de álamos temblones les permite soportar los frecuentes incendios forestales y almacenar vitales cantidades de agua y nutrientes para un crecimiento sostenido, y llegar a madurar.

Versión más joven

La medusa (Turritopsis dohrnii)

Medusa.

Los hidrozoos pueden ser pequeños animales que existen como pólipos, ya sea en forma individual o en una colonia

Una medusa es la fase reproductiva del pólipo, que libera huevos y esperma

Los huevos fertilizados se transforman en larvas y se apostan en el lecho marino, transformándose en pólipos.

Los pólipos se reproducen de manera asexual, produciendo una nueva colonia de medusas.

Pero no es un residente en la tierra el que parece haber conquistado la eterna juventud.

El secreto de la inmortalidad puede que se halle bajo las olas del mar.

El hidrozoo Turriptosis dornii tiene un ciclo de vida que le permite retroceder hacia un estadio anterior de su desarrollo, esencialmente hacia una reversión del proceso de envejecimiento.

"La medusa normal muere tras la reproducción. La medusa Turriptosis dohrnii, sin embargo, cuando enfrenta condiciones adversas tales como lesiones físicas o falta de alimento, en vez de morir, se hunde hasta el fondo del mar", explica la doctora María Pía Miglietta, bióloga marina de la Universidad de Notre Dame, Indiana, Estados Unidos.

"Se tornan en una bola de células, reordenan sus células por medio transdiferenciación y se convierten en un nuevo pólipo. El nuevo pólipo, a su vez, puede producir otros pólipos y formar una colonia".

Durante la estación apropiada, la nueva colonia producirá varias medusas nuevas y así recomienza la vida del inmortal.

Promedio de vida de diversas especies

China oculta un tesoro de miles de huellas de dinosaurios

Martin G. Lockley, junto a un rastros de dinosaurios en China.| M.L.

Martin G. Lockley, junto a un rastros de dinosaurios en China.| M.L.

La carrera científica de Martín Lockley tuvo su primer giro importante el día que un alumno suyo de la Universidad de Colorado le llevó a ver la huella de un dinosaurio que había encontrado en una mina de carbón cercana a Denver (Estados Unidos). Hoy, este galés está considerado uno de los mayores expertos del mundo en icnitas (huellas fósiles) de los animales del Jurásico y ha logrado reunir la mayor colección del mundo, copias de 2.500 rastros, en un museo en su universidad.

Lockley, que ha visitado recientemente Dinópolis (Teruel) para trabajar conjuntamente con sus responsables científicos, ha centrado su búsqueda en los últimos años en China, donde tiene abiertos en la actualidad 50 yacimientos con sus colegas chinos. "Allí ya he trabajado en mitad de las provincias porque es impresionante la cantidad y la calidad de los hallazgos. Algunas huellas tienen hasta impresiones de la piel del dinosaurio", afirma en una entrevista con ELMUNDO.es.

En uno de los últimos viajes, en septiembre de 2010, en Shaanxi, donde en 1929 se encontró la primera huella de dinosaurio, logró 'mapear' hasta 12 rastros diferentes de estegosaurios. En Liaioning, otra región fosilera, afirma que "hay un lugar con tantas huellas de ave que los locales la llaman 'Pozo de oro'".

Hallazgo en una mina

El paleontólogo llegó a Colorado con la intención de estudiar fósiles del Ordovícico, como los trilobites, casi 300 millones de años antes de que aparecieran los dinosaurios. Pero después de visitar la mina de Denver, y tener éxito con el artículo que publicaron, sus intereses fueron cambiando.

"En los 80 poca gente buscaba estas icnitas. Pero son muy interesantes porque permiten averiguar cosas sobre su comportamiento que no nos dicen los fósiles. Por ejemplo, determinar su velocidad. Hoy sabemos que podían correr 100 metros en 10 segundos, como Bolt. Antes de conocer sus rastros, se pensaba que eran lentos y pesados", explica.

También permitieron averiguar que iban en manadas, como hoy lo hacen casi todos los herbívoros, lo que indica un comportamiento social determinado. Incluso sirvieron para confirmar que habían sido animales de sangre caliente, porque corrían como las avestruces e incluso algunos volaban.

Desde aquellos inicios Lockley ha estudiado más de 12.000 rastros, algunos de ellos tienen hasta un millar de huellas, como los que ha descubierto en Colorado (EE. UU.). Los más interesantes ha conseguido exponerlos en el Museo de las Huellas en su ciudad, donde la mitad son originales y la otra mitad copias.

"Aunque ya había estado antes, fue en el año 2000 cuando empecé a trabajar fuerte en China, pero compaginándolo con proyectos en otros lugares, como Teruel ó Muja (Asturias) porque la paleontología es global", apunta.

Curiosamente, en estos momentos reconoce que está dando una nueva vuelta de tuerca a sus investigaciones: compagina sus trabajos con fósiles con otros sobre la evolución de la conciencia en el ser humano, cuyas tesis acaba de publicar, en inglés, en su libro "The evolution of conscience".

Asegura que una de las conclusiones científicas más importantes a la que ha llegado es que la evolución de las especies no es lineal, "sino en espiral" y que "hay patrones paralelos en escalas de 50 a 100 millones de años, así que es difícil que se evolucione por adaptación a la presión externa, como decía Darwin, sino que hay poderosas fuerzas biológicas internas".

Pero este es un camino relativamente nuevo para el investigador, que continúa viajando por el mundo, rastreando los lugares por donde hace más de 65 millones de años se movían aquellos legendarios gigantes.

Fuente:

El Mundo Ciencia

Logran que una célula viva emita rayos láser

Usos de los rayos láser en medicina

Rayo láser
  • Tratamiento de algunos tipos de cáncer
  • Diagnóstico de cáncer
  • Diseño de tratamientos a medida (en desarrollo)
  • Pinzas láser para cirugía (proyectadas)

Los láser uniceulares tienen un diámetro inferior a 20 millonésimos de metro.

Una célula viva fue inducida a producir luz láser, según reporta un grupo de investigadores de Estados Unidos en la publicación clic Nature Photonics.

La técnica comienza con el desarrollo de una célula capaz de producir una proteína que emite luz, tomada originalmente de medusas incandescentes.

Al iluminarla con luz azul débil, se logra que emita un haz láser de color verde.

El trabajo puede implicar futuras mejoras en el desarrollo de microscopios y en el campo de la fototerapia.

La luz láser difiere de la luz común en que su espectro de colores es más reducido y sus ondas lumínicas oscilan todas en forma sincrónica.

La mayor parte de los láser modernos utilizan materiales sólidos cuidadosamente elaborados para producir dispositivos utilizados en supermercados -para leer códigos de barra-, reproductores de DVD o robots industriales.

El trabajo de Malte Gather y Seok Hyun Yun, del clic Centro Wellman de Fotomedicina, perteneciente al Hospital General de Massachusetts en EE.UU., es el primero en el que este fenómeno ocurre en un sistema vivo.

Los investigadores utilizaron proteína verde fluorescente (GFP, por sus siglas en inglés) como el "medio activo" del láser, donde ocurre la amplificación de la luz.

La GFP es una molécula conocida, bien estudiada. Fue aislada por primera vez de medusas y ha revolucionado la biología al ser utilizda como una "linterna" a medida que puede iluminar un sistema vivo desde dentro.

Bañadas en luz

En la investigación del Centro Wellman se utilizaron células de riñón a las que se modificó genéticamente para que produjeran GFP.

Luego las células se colocaron, de una en una, entre dos minúsculos espejos de apenas 20 millonésimos de metro de ancho. Los espejos actuaron como la "cavidad láser" en que la luz rebotó, atravesando repetidamente cada célula.

Al bañar cada célula con luz azul se la vio emitir un haz intenso de láser verde.

Las células se mantuvieron vivas durante el proceso y luego de fuera completado.

En una entrevista que acompaña el trabajo publicado en Nature Photonics, los autores comentaron que su experimento produjo un láser con propiedades "autocurativas", ya que si las proteínas emisoras de luz son destruidas durante el proceso, la célula simplemente produce más.

"Podríamos ses capaces de detectar procesos intracelulares con una precisión sin precedente", dijeron respecto a las implicaciones que su investigación puede tener en el campo de la medicina.

"En general se está investigando cómo hacer que una fuente láser externa pueda penetrar tejido de forma profunda para mejorar terapias, diagnóstico y técnicas de imagen basadas en luz. Ahora podemos resolver este problema de otra forma, amplificando la luz que se encuentra en el propio tejido".

Fuente:

BBC Ciencia

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Inusuales usos de los animales

Ingredientes clave

• Ambergris - calamares no digeridos vomitados por los cachalotes - se encuentra en varios perfumes de alta gama
• Placenta – serum hecho a partir de placenta de oveja, puede ser aplicado en la cara como tratamiento de belleza
• Piel de pescado - bolsos de diseño, cinturones y bikinis son fabricados con la piel del pez lobo y el salmón
• Quitina - sustancia que se encuentra en las conchas de camarones - se utiliza en muchos productos para el cabello, como la gomina
• Válvulas de cerdo - algunos pacientes cardiacos deben sus vidas a las válvulas de los corazones del cerdo
• Gelatina - producida por la ebullición de la piel o huesos de peces y animales - se usa para replicar la carne humana en las pruebas de balística



Gráfico de las partes reutilizables de una vacaAlineación al centro

Suponemos que la mayoría de los productos que usamos en el día a día están hechos artificialmente. Sin embargo, muchos artículos de hoy en día todavía utilizan partes de los animales como componente principal. Numerosas compañías encuentran innovadoras maneras de asegurarse de que ningún pedacito del animal se desperdicia.

Desde partes de oveja escondidas en tu jabón, hasta sospechosos ingredientes de tu cerveza favorita. Éste es el extraño y maravilloso mundo de los subproductos animales, en el qué dedicadas empresas han ideado astutas maneras de tomar las incomestibles partes de animales como las vacas, los cerdos o las ovejas, y usarlas para hacer fascinantes productos de consumo.

En Norfolk, Inglaterra, una empresa de este tipo colecta intestinos de vaca de los mataderos locales y los transforma en cuerdas naturales que son las favoritas de muchos de los mejores jugadores de tenis del mundo.

"Se necesitan como unos cuatro intestinos de vaca para una raqueta normal," explica Rosina, encargada de Producción.

Para producir las cuerdas, los intestinos de la vaca son limpiados y cortados en tiras de 12 metros antes de ser tratados químicamente para su conservación.

Cada cuerda esta formada por 15 tiras individuales que se hilan muy tensamente para que se unan antes de ser secadas en una habitación húmeda que previene su rotura.

Raquetas de tenis

Intestinos de vaca para las cuerdas de las raquetas.

Es un minucioso proceso que requiere de seis semanas desde que empieza hasta que acaba pero, según Rosina, la espera vale la pena.

"Con la cuerda sintética, cuando la raqueta golpea la pelota, ésta se estira y se mantiene extendida. Debido a que el intestino tiene memoria natural, siempre trata de volver a su forma original, de manera que absorbe el golpe mucho más y reduce el riesgo de sufrir codo de tenista".

La compañía, que ha estado ejerciendo este inusual negocio por más de 100 años, también usa la misma técnica para producir cuerdas para arpas y otros instrumentos.

Pezuñas contra incendios

Los intestinos son tan solo una de las muchas partes de la anatomía de la vaca a la que se le puede dar un valioso uso.

Desde que nos alimentamos de res, la piel de la vaca se ha transformado en cuero a través de un proceso de curtido. Los huesos del ganado, transformados en fina porcelana, han encontrado su función en los más delicados juegos de te y vajilla imaginables.

En una de las últimas innovaciones, las pezuñas de vaca también forman parte de un importante producto. Una proteína llamada keratina, extraída de las pezuñas, es usada para hacer extintores de incendios especialmente utilizados por equipos de bomberos y rescate en aeropuertos.

La espuma es específicamente diseñada para apagar el fuego de altísima temperatura e intensidad que provoca el combustible de los aviones al quemar.

La keratina ayuda a unir las burbujas de la espuma formando una duradera capa que hace que ésta no se desintegre al impactar con el fuego y ayuda a apagar las llamas de una manera mucho más efectiva.

"No me importa mucho de dónde proviene", dice el bombero Simon McRae. "Es una buena barrera entre el fuego y yo, así que mientras me mantenga a salvo lo utilizaré, no tengo ningún problema".

En el pub

La vaca no es el único animal a cuyas partes "sobrantes" se les da buen uso, y no todos estos subproductos provienen de los mamíferos.

La ictiocola es un producto usado en la industria cervecera como agente de mejora en algunas cervezas, ayudando a asegurar que la bebida sea clara y no turbia.

Ésta hace usando un órgano llamado vesícula biliar, encontrado dentro de algunas especies de pez. Cuando se infla, la vesícula le ayuda al pez flotar y a mantenerse vertical en el agua.

Históricamente, las vesículas biliares eran extraídas del esturión beluga.

"Se cree que la palabra inglesa de ictiocola, "isinglass", es un anglicismo de la palabra holandesa 'huizenblas', que significa "vesícula de esturión", cuenta el cervecero e historiador Peter Haydon.

¿Huele a pescado?

Cerveza

La ictiocola es un producto usado en la industria cervecera como agente de mejora en algunas cervezas.

Hoy en día, el esturión está en peligro, así que la mayoría de vesículas se obtienen de otras especies de pez, incluyendo el siluro Vietnamita.

Para conseguir ictiocola, las vesículas se tienen que secar, esterilizar y cortar con ácido para producir una pasta o líquido que se añade al barril durante las etapas más tardías de la elaboración de la cerveza. Esto ayuda a que la levadura que se usa para hacer la cerveza se torne en sedimento.

La ictiocola es una forma muy pura de colágeno, y son las moléculas de colágeno más largas y fibrosas las que ayudan a acelerar proceso de sedimentación natural, atrayendo a las moléculas de levadura.

La levadura y el colágeno combinados forman partículas más grandes, las cuales caen más rápidamente al fondo del barril, dejando el líquido de la parte superior más claro de manera más rápida.

El hecho de si la substancia del pescado acaba, o no, en el vaso todavía es un tema muy discutido. Los estudios han mostrado que, en la mayoría de los casos, la ictiocola es indetectable en el producto final. Aunque en cervezas no filtradas, si son servidas de demasiado cerca del fondo del barril, se pueden encontrar cantidades diminutas.

En cualquier caso, éste es uno de los muchos ejemplos de la manera en la que hemos aprendido a sacar provecho de las propiedades naturales inherentes en las partes de los animales que comemos y que, en caso contrario, se desperdiciarían.

Fuente:

BBC Ciencia

¿Por qué es tan difícil viajar a Marte? La explicación en una sola imagen

Mucha gente se suele preguntar por qué es tan difícil poner un hombre en Marte. Si hace poco más de cuarenta años fuimos capaces de pisar la Luna, ¿qué tiene Marte de especial? Algunos pueden pensar que la distancia es el factor clave, pero no es así. Aunque obviamente Marte está más lejos que la Luna, ése no es el mayor problema. El verdadero desafío queda patente en la siguiente imagen:


Masa de una misión a Marte desde la órbita baja terrestre empleando propulsión química (NASA).

Como podemos ver,
una misión a Marte desde la órbita baja terrestre (LEO) requiere nada más y nada menos que el ensamblaje de una nave de unas 4500 toneladas. O lo que es lo mismo, el equivalente a doce estaciones del tamaño de la ISS o 37 lanzamientos del cohete gigante Saturno V. ¿Cómo es esto posible? La explicación a este misterio la tenemos que encontrar en la despiadada Ecuación de Tsiolkovski, también conocida como la Ecuación del Cohete. Según las rígidas leyes de la física, un ligero aumento en la carga útil de una nave espacial requiere un aumento enorme en la masa inicial. ¿Por qué? Pues porque para lanzar esa carga extra es necesario transportar más combustible, lo que a su vez aumenta la masa inicial del vehículo haciendo necesario usar aún más combustible al lanzamiento.

Esto está muy bien, pero, ¿por qué una nave marciana debe ser tan grande? La razón es que a la Ecuación del Cohete debemos añadir otro factor que complica el poder viajar a otros planetas: la profundidad del pozo gravitatorio de la Tierra. Abandonar la gravedad terrestre es realmente difícil. Aunque parezca contraintuitivo,
una nave situada en órbita baja a unos pocos cientos de kilómetros de altura ya ha recorrido el 73% del camino a otros planetas en términos energéticos. Efectivamente, para poner un objeto en órbita terrestre debemos acelerar hasta los 8 km/s, pero para abandonar la Tierra sólo necesitamos alcanzar los 11 km/s. El problema es que esa misma nave debe frenar para entrar en órbita marciana y luego debe aterrizar en la superficie del planeta rojo. Y, por supuesto, posteriormente tenemos que volver a la Tierra, para lo cual debemos llevar el combustible necesario para todas estas maniobras. Si recordamos el principio de la Ecuación del Cohete, entenderemos ahora por qué necesitamos una nave de 4000 toneladas para alcanzar el planeta rojo.

Por estos motivos,
la dificultad en alcanzar un cuerpo del Sistema Solar no depende de la distancia, sino de la energía necesaria para realizar las maniobras orbitales. Por eso medimos el coste de una misión en términos de los cambios de velocidad necesarios para llegar al objetivo. En lenguaje astronáutico, esta diferencia de velocidades se denomina Delta-V y es la magnitud que rige la navegación por el Sistema Solar. Mientras que los marinos de antaño disponían de cartas en las que se señalaban las mejores rutas para esquivar las zonas sin viento y los arrecifes peligrosos, los planificadores de misiones espaciales cuentan en la actualidad con mapas de Delta-V.

Por ejemplo, para situarnos en órbita marciana desde LEO necesitamos una Delta-V de unos 6 km/s. O lo que es lo mismo, ¡viajar a la órbita de Marte requiere menos energía que un lanzamiento a la órbita terrestre! Poco importa que en el primer caso debamos recorrer varios millones de kilómetros mientras que en el segundo apenas tenemos que alejarnos unos pocos cientos. Pero si lo que queremos es posarnos en la superficie, la cosa cambia. Aunque el pozo gravitatorio de Marte es mucho menos profundo que el terrestre, la Delta-V total en este caso se dispara hasta alcanzar los 10,2 km/s. De ahí que la órbita marciana sea un destino muy atractivo en algunos planes de exploración del Sistema Solar, aunque se podría discutir sobre el interés que tiene mandar una nave tripulada hasta Marte y volver sin tocar la superficie.



Mapa del Delta-V necesario para viajar a algunos lugares del Sistema Solar (Wikipedia).


Una visión más gráfica de los pozos gravitatorios del Sistema Solar (xkcd.com)

Obviamente, una vez fijado el destino no podemos modificar la Delta-V, pero,
¿es posible reducir la enorme masa inicial de una nave marciana? Por supuesto, usando la ecuación del cohete a nuestro favor. Es decir, si logramos un ligero descenso en la masa final de la nave, la masa inicial disminuirá mucho más. Lo primero que podemos hacer es dividir nuestra gran nave marciana en varios vehículos, (por este motivo los cohetes tiene varias etapas), aunque a cambio aumentará la complejidad de la misión.

Otra estrategia es emplear sistemas de propulsión más eficientes. La mayor parte de misiones interplanetarias contemplan el uso de combustibles hipergólicos, fácilmente almacenables pero poco eficientes. Si usamos combustibles criogénicos (hidrógeno y oxígeno líquidos) podríamos reducir la masa de una nave marciana de forma significativa, aunque tendremos que desarrollar tecnologías que permitan almacenar estos combustibles sin que se evaporen. En caso de decantarnos por otros sistemas de propulsión más avanzados (
nuclear, iónica, VASIMR, velas solares, etc.), el tamaño de la nave se puede reducir todavía más. La eficiencia de un sistema de propulsión se mide de acuerdo con el impulso específico (Isp).


Simplemente usando un sistema de propulsión avanzado (o criogénica) podemos reducir la masa de nuestra nave marciana a la mitad (NASA).


Propuesta de nave marciana de la empresa rusa RKK Energía que hace uso de propulsión iónica solar (RKK Energia).


Eficiencia (impulso específico) de distintos sistemas de propulsión en función de su empuje. A mayor impulso específico, menor será la masa de la nave interplanetaria (NASA).


Nave marciana de la NASA que emplea propulsión nuclear térmica (NASA).

Un atajo adicional es utilizar los recursos del planeta rojo con el fin de fabricar el combustible necesario para regresar a la Tierra. Por ejemplo, se puede crear metano -un magnífico combustible- a partir del dióxido de carbono de la atmósfera marciana. Y si usamos sistemas más complejos es posible descomponer el hielo del subsuelo marciano en hidrógeno y oxígeno para procurarnos nuestra propia fuente de combustibles criogénicos. Estas técnicas para aprovechar los recursos locales se denominan
ISRU (In-Situ Resource Utilization) y son claves a la hora de diseñar una misión al planeta rojo.


Propuesta de nave tripulada de la NASA que utiliza un reactor nuclear para generar metano a partir del dióxido de carbono de la atmósfera marciana (NASA).

Por último, otra medida de adelgazamiento para nuestra nave consiste en utilizar las atmósferas planetarias a nuestro favor. Si alcanzamos la órbita marciana frenando la nave mediante el rozamiento con la atmósfera del planeta rojo podremos ahorrarnos una enorme cantidad de combustible. Esta técnica se conoce con el nombre de
aerocaptura y resulta un desafío tecnológico de primer orden. De hecho, hasta la fecha ninguna misión ha llevado a cabo esta maniobra (aunque sí se ha usado el aerofrenado en varias sondas para disminuir la altura orbital). Además requiere el empleo de grandes escudos térmicos -que también tienen una masa elevada-, pero en cualquier caso compensa sobremanera incluirla en una misión tripulada.


Una sonda francesa realiza aerocaptura para insertarse en órbita marciana (Beyond Apollo).

Si aplicamos a rajatabla todas estas medidas podemos reducir la masa de nuestra nave (o naves) marciana por debajo de las mil toneladas.
La última propuesta de la NASA, denominada Mars Design Reference Architecture 5.0 (DRA 5.0), contempla una serie de naves marcianas con una masa total de "sólo" 850 toneladas. Para lograr este objetivo, DRA 5.0 hace uso de propulsión nuclear térmica, ISRU y aerocaptura.

Pese a todo, estamos hablando del equivalente a
dos estaciones espaciales como la ISS, o lo que es lo mismo, unos siete lanzamientos de un cohete gigante como el malogrado Ares V. Teniendo en cuenta que el lanzador más potente en servicio que existe en la actualidad sólo es capaz de situar 25 toneladas en órbita baja, resulta obvio que Marte nos queda aún muy lejos. Pero si queremos viajar a otros planetas durante este siglo, más nos vale encontrar una solución a este dilema.


Reducción en la masa inicial de una nave marciana mediante el empleo de distintas tecnologías (NASA).


Esquema de la misión marciana DRA 5.0 (NASA).


Una nave con propulsión nuclear térmica se aproxima a Marte (NASA).


Notas:


1- Obviamente, la Delta-V es una magnitud que simplemente mide los cambios de velocidad y no tiene dimensiones de energía. Por eso se suele usar el cuadrado de la Delta-V como magnitud para medir el coste energético de las maniobras espaciales, ya que tiene unidades de energía por unidad de masa.


2- Cuando hablamos de "combustible" en realidad deberíamos usar el término propergol. Un cohete biporpelente requiere el uso de combustibles (queroseno, metano, hidrógeno, hidrazina, etc.) y un oxidantes (oxígeno, ácido nítrico, etc.). También existen sistemas de propulsión monopropelentes.


Fuente:

Blog Eureka

10 de junio de 2011

Nuevo nanometal es capaz de cambiar su estado físico rápidamente

Descubrimiento puede resultar en materiales capaces de responder de diferentes maneras en caso de impacto.. Foto: Bajakí

Descubrimiento puede resultar en materiales capaces de responder de diferentes maneras en caso de impacto.

Foto: Bajakí

La búsqueda de materiales más resistentes siempre fue uno de los grandes objetivos de la industria. Cualquier propiedad que pueda ser modificada en dichos productos para volverlos más fuertes, o por lo menos más durables, es siempre bien recibida en ese campo.

Investigadores de la Universidad Técnica de Hamburgo y del Centro Geesthacht Helmholtz anunciaron el descubrimiento de un nanomaterial que puede pasar de una estructura quebradiza a otra maleable en pocos segundos. El compuesto es esencialmente eléctrico y puede tornarse maleable de acuerdo con la corriente eléctrica que lo atraviese.

Desafortunadamente, dicho metal todavía no es apto para integrarse a dispositivos y equipos. Sin embargo, la novedad abre un vasto campo en la búsqueda de compuestos maleables y capaces de regenerarse automáticamente.

Para crear el material, los científicos utilizaron metales como oro y platino en un baño de ácido para corroerlos. En el interior de los elementos...Vea esta y otras noticias en Bajakí .

Tomado de:

Terra Chile

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