Enciclopedia NASA

Presentación

Leonardo Montero Flores

Hola, estimado navegante. Hoy, en Axxón, comenzamos a publicar una serie de artículos de divulgación científica y tecnológica denominada enciclopedia NASA. Este proyecto surge a partir del deseo de estudiar la astronomía y la astronáutica con dinamismo, repasando los hitos más importantes en la historia de la exploración espacial.
¿Qué encontrarás en Enciclopedia NASA?, pues básicamente mucha tecnología espacial, datos históricos relevantes y grandes anécdotas. Estará compuesta por una serie de artículos que acompañarán semanalmente a las noticias de la NASA, y que pretenden llegar a formar una enciclopedia de la exploración espacial.
El material se irá trasladando gradualmente al español desde su publicación original en inglés en el sitio http://www.nasa.gov/worldbook/

En esta ocasión podrás leer el artículo Exploración Espacial - Primera Parte. Al cabo de algunas entregas ya estará disponible el índice de la enciclopedia.

Si deseas realizar alguna consulta o sugerencia no dudes en escribirme.

Leonardo Montero Flores
San Juan - Argentina

Exploración Espacial - Primera Parte

La exploración espacial es la respuesta humana a la curiosidad sobre la Tierra, la luna, los planetas, el sol y otras estrellas, y las galaxias. Vehículos espaciales tripulados y no tripulados se aventuran más allá de los límites de la Tierra para recoger información valiosa sobre el universo. Los seres humanos han visitado la luna y han vivido en estaciones espaciales por largos períodos. La exploración nos ayuda a ver a la Tierra en su verdadera relación con el resto del universo. Esta exploración podría revelar cómo es que el sol, los planetas y las estrellas se han formado, y si la vida existe más allá de nuestro propio mundo.

La era espacial comenzó el día 4 de octubre de 1957. Ese día, la Unión Soviética lanzó el Sputnik (más tarde referenciado como Sputnik 1), el primer satélite artificial para orbitar la Tierra. El primer vuelo espacial tripulado fue realizado el 12 de abril de 1961, cuando Yuri A. Gagarin, un cosmonauta soviético orbitó la Tierra en la nave espacial Vostok (más tarde llamada Vostok 1).

Los vehículos no piloteados llamados sondas espaciales han expandido enormemente nuestro conocimiento del espacio exterior, los planetas y las estrellas. En 1959, una sonda soviética pasó cerca de la luna y otra se estrelló en ella. Una sonda norteamericana voló más allá de Venus en 1962. En 1974 y 1976, los Estados Unidos lanzaron dos sondas alemanas que pasaron por dentro de la órbita de Mercurio, cerca del sol. Otras dos sondas norteamericanas aterrizaron sobre Marte en 1976. Además de estudiar todos los planetas excepto Plutón, las sondas espaciales han investigado cometas y asteroides.

El primer viaje tripulado a la luna comenzó el 21 de diciembre de 1968, cuando los Estados Unidos lanzaron la nave espacial Apolo 8. Esta nave orbitó la luna 10 veces y retornó sin daño alguno a la Tierra. El 20 de julio de 1969, los astronautas norteamericanos Neil A. Armstrong y Buzz Aldrin aterrizaron el módulo lunar Apolo 11 sobre la luna. Armstrong se convirtió en la primera persona en poner un pie en la luna. Astronautas norteamericanos hicieron cinco aterrizajes más sobre la luna antes de que el programa lunar Apolo finalizara en 1972.

Durante los años 70, los astronautas y cosmonautas desarrollaron habilidades para vivir en el espacio a bordo de las estaciones espaciales Skylab y Salyut. En 1987 y 1988, dos cosmonautas soviéticos pasaron 366 días consecutivos en órbita.

El 12 de abril de 1981, el transbordador espacial Columbia, de los Estados Unidos, encendió sus motores. El transbordador fue la primera nave espacial reutilizable y capaz de aterrizar en un aeropuerto ordinario. Pero el día 28 de enero de 1986, un trágico accidente ocurrió. El transbordador espacial norteamericano Challenger se destruyó en el aire, matando a sus siete tripulantes. El transbordador fue rediseñado, y los vuelos se reanudaron en 1988. Una segunda tragedia sacudió al transbordador el 1 de febrero de 2003. El Columbia se destrozó en el reingreso a la atmósfera terrestre, provocando la muerte de los siete miembros de la tripulación.

En los primeros años de la era espacial, el éxito en el espacio se convirtió en una medida del liderazgo de un país en los campos de la ciencia, la ingeniería y la defensa nacional. Los Estados Unidos y la Unión Soviética estaban inmersos en una intensa rivalidad llamada Guerra Fría. Como resultado, las dos naciones compitieron entre sí en el desarrollo de programas espaciales. En las décadas del 60 y 70, esta "carrera espacial" condujo a ambas naciones hacia tremendos esfuerzos de exploración. La carrera espacial se debilitó a finales de los años 70, cuando los dos países comenzaron a perseguir metas independientes en el espacio.

El prototipo del aeroplano Helios, alimentado con energía solar y piloteado por control remoto, remonta su vuelo sobre las islas Hawai. En agosto de 2001, este avión alcanzó un récord, sobrepasando la altitud de 29.524 mts (96.863 pies). Helios, diseñado por ingenieros de la NASA, ha probado conceptos que podrían ser aplicados a un avión diseñado para volar en la delgada atmósfera marciana o en la atmósfera terrestre superior. Helios se estrelló durante un vuelo de prueba en junio de 2003. Crédito: NASA.

Una mayor disputa en el desarrollo de programas espaciales ha sido el balance apropiado entre la exploración con tripulación y sin ella. Algunos expertos favorecen a las sondas sin tripulación porque éstas pueden ser más baratas, seguras y rápidas que los vehículos tripulados. Ellos señalan que las sondas pueden realizar travesías que serían muy riesgosas para los seres humanos. En el otro extremo, las sondas no tripuladas por lo general no pueden reaccionar ante sucesos inesperados. Hoy en día, la mayor parte de los planificadores espaciales están a favor de una combinación de ambas tendencias, llegando a un balance entre sondas no tripuladas y expediciones piloteadas. Las sondas pueden visitar regiones del espacio inexploradas o patrullar regiones familiares donde los datos sean recogidos dentro de los límites esperados. Pero en algunos casos, es la gente la que debe oficiar de sondas y usar virtudes humanas como el ingenio, la adaptabilidad y el coraje para explorar los misterios del universo.

¿Qué es el espacio?

El espacio es el vacío casi absoluto en el cual todos los objetos del universo se mueven. Los planetas y las estrellas son pequeños puntos comparados con la vastedad del espacio.

El comienzo del espacio

La Tierra está rodeada por aire, el cual constituye su atmósfera. El aire se enrarece a medida que la distancia desde la superficie de la Tierra se incrementa. No hay un límite claro entre la atmósfera y el espacio exterior. Pero los expertos dicen que el espacio comienza aproximadamente a los 95 kilómetros (60 millas) de altura.

El espacio exterior justo sobre la atmósfera no está enteramente vacío. Contiene algunas partículas de aire, polvo espacial y ocasionales fragmentos de materiales rocosos o metálicos llamados meteoritos; además, varios tipos de radiación fluyen ahí libremente. Cientos de naves espaciales conocidas como satélites artificiales han sido puestas en órbita en esta región del espacio.

El campo magnético terrestre, el espacio alrededor del planeta en el cual el magnetismo puede ser observado, se extiende mucho más allá de la atmósfera. El campo magnético atrapa partículas cargadas eléctricamente, que provienen del espacio exterior, formando zonas de radiación llamadas cinturones de Van Allen.

La región del espacio en la cual el campo magnético de la Tierra controla el movimiento de partículas cargadas se denomina magnetosfera. Tiene la forma de una lágrima que cae en el aire, con su vértice extendiéndose en las lejanías del sol. Más allá de esta región, el campo magnético de la Tierra es vencido por el del sol. Pero aun estas vastas distancias no están fuera del alcance de la gravedad terrestre. A una distancia tan lejana como 1,6 millones de kilómetros (1 millón de millas) de la Tierra, esta gravedad puede mantener a un satélite orbitando el planeta, en lugar de dejarlo escapar hacia las profundidades del espacio.

El espacio entre los planetas es llamado espacio interplanetario. La gravedad del sol controla el movimiento de los planetas en esta región. Esa es la razón por la cual los planetas orbitan el sol.

Usualmente, enormes distancias separan los objetos que se mueven a través del espacio interplanetario. Por ejemplo, la Tierra gira alrededor del sol a una distancia aproximada de 150 millones de kilómetros (93 millones de millas). Venus se mueve en una órbita de 110 millones de kilómetros (68 millones de millas) del sol. Venus es el planeta que se aproxima más a la Tierra (40 millones de kilómetros, o 25 millones de millas, de distancia) siempre que transita entre la Tierra y el sol. Pero esto es todavía 100 veces más lejos que la distancia a la luna.

El espacio entre las estrellas es llamado espacio interestelar. Las distancias en esta región son tan grandes que los astrónomos no las describen en kilómetros o millas. En lugar de ello, los científicos miden las distancias entre estrellas en unidades denominadas años-luz. Por ejemplo, la estrella más cercana al sol es Próxima Centauri, a 4,2 años luz de distancia. Un año luz equivale a 9,46 billones de kilómetros (o sea, 9,46x10¹²). Esta es la distancia que recorre la luz en un año. Para llegar a este resultado recuerda que la velocidad de la luz es de 299.792 kilómetros por segundo y que un billón en español equivale a 10¹².

Diferentes gases, delgadas nubes de gas extremadamente frío, y unos pocos cometas flotan entre las estrellas. El espacio interestelar también contiene numerosos objetos que aún no han sido descubiertos.

Ir el espacio y volver

Vencer la gravedad es el problema más grande para una misión espacial. Una nave espacial debe ser lanzada a una velocidad y dirección muy precisas.

La gravedad permite que todas las cosas de la Tierra tengan un cierto peso y que se aceleren cuando se dejan descender en caída libre. Sobre la superficie de la Tierra, la aceleración debida a la gravedad, llamada g, está cerca de los 10 metros (32 pies) por segundo.

Los vehículos de lanzamiento usados por Estados Unidos incluyen a los cohetes Titán 4 y Atlas 5, y al transbordador espacial. Estos vehículos transportan sondas espaciales y satélites artificiales hasta el espacio exterior. El transbordador espacial también ha transportado personas y módulos para la Estación Espacial Internacional. Crédito: Ilustraciones de Oxford Illustrators Limited para World Book.

Un poderoso cohete llamado vehículo de lanzamiento ayuda a la nave espacial para vencer la gravedad. Todos los vehículos de lanzamiento poseen dos o más secciones de cohetes conocidas como etapas. La primera etapa debe proveer el suficiente empuje para abandonar la superficie de la Tierra. Para esto, el empuje de la etapa debe exceder el peso completo del vehículo de lanzamiento y la nave espacial. Los cohetes generan empuje quemando combustible y expeliendo los gases de esta combustión. Los motores de cohete se encienden con una mezcla especial denominada propelente. El propelente consiste en un combustible sólido o líquido y un oxidante, una sustancia que provee el oxígeno necesario para lograr que el combustible se encienda en un medio sin aire como lo es el espacio exterior. Lox, u oxígeno líquido, es un oxidante usado frecuentemente.

La velocidad mínima requerida para vencer la gravedad y permanecer en órbita es la llamada velocidad orbital. A un ritmo de aceleración de 3 g, o tres veces la aceleración debida a la gravedad, un vehículo alcanza la velocidad orbital en aproximadamente nueve minutos. A una altitud de 190 kilómetros (120 millas), la velocidad que necesita una nave espacial para mantener la velocidad orbital y, de ese modo, seguir en órbita está cercana a los 8 kilómetros (5 millas) por segundo.

En muchos lanzamientos de cohetes, un camión o tractor transporta el cohete hasta la plataforma de lanzamiento. Una vez allí, el cohete es ubicado sobre un foso diseñado para recibir las flamas de los motores, y varios trabajadores cargan propelente en el cohete a través de tubos especiales.

En el momento del lanzamiento, el motor de la primera etapa se enciende hasta que su empuje excede el peso total del cohete. Esta fuerza provoca el despegue del vehículo de la plataforma de lanzamiento. Si el cohete es un modelo multi-etapa, la primera etapa se desprende unos minutos después, luego de que todo su propelente ha sido usado. Entonces, la segunda etapa comienza a quemar su combustible. Pocos minutos después, esta etapa también agota su combustible y se desprende del cohete para caer lejos. Si es necesario, una pequeña etapa superior se enciende hasta que la velocidad orbital es alcanzada.

Los vehículos de lanzamiento utilizados por naciones asiáticas incluyen a los cohetes PSLV, de la India, Long March 3B, de China y H-IIA, de Japón. Estos vehículos transportan sondas espaciales y satélites artificiales hasta el espacio. El cohete Long March también transporta la nave espacial Shenzhou, que se utiliza para misiones tripuladas. Crédito: Ilustraciones de Oxford Illustrators Limited para World Book.

El lanzamiento de un transbordador espacial es ligeramente diferente. El transbordador posee cohetes de propelente sólido además de su cohete principal, el cual enciende con propelente líquido. Los cohetes de combustible sólido combinados con el motor principal proveen el empuje para despegar el vehículo de la plataforma de lanzamiento. Después de poco más de dos minutos de vuelo, los cohetes adicionales se separan del transbordador y regresan a la Tierra mediante el uso de paracaídas. El motor principal continúa la combustión hasta que el transbordador casi ha alcanzado la velocidad orbital. Pequeños motores en la parte trasera del transbordador lo empujan en el resto del camino hacia la velocidad orbital.

Para alcanzar una gran altitud, una nave espacial debe hacer que otro cohete se encienda para incrementar su velocidad. Cuando la nave espacial alcanza una velocidad casi 40 por ciento mayor que la velocidad orbital, alcanza la velocidad de escape, la velocidad necesaria para vencer totalmente la gravedad terrestre.

Retornar a la Tierra involucra el problema de disminuir la gran velocidad de la nave espacial. Para lograr esto, una nave espacial en órbita usa pequeños cohetes que redirigen su ruta de vuelo en la atmósfera superior. Esta acción es llamada desorbitación. Una nave espacial regresando a la Tierra desde la luna u otro planeta también debe dirigir su ruta para rozar ligeramente la atmósfera superior. La resistencia del aire provee el resto de la desaceleración necesaria.

A las altas velocidades asociadas con la reentrada a la atmósfera desde el espacio, el aire no puede fluir fuera del camino de la nave espacial lo suficientemente rápido. En lugar de ello, las moléculas de aire se apilan en la parte de la nave que embiste la atmósfera y se comprimen enormemente. Este apretón calienta el aire hasta una temperatura superior a los 5.500 grados Celsius (10.000 °F). El calor que recubre la nave espacial podría incinerar en segundos un vehículo desprotegido. Planchas de fibra de cuarzo pegadas a la superficie de algunas naves crean un escudo térmico que las protege frente al embate del calor. La refrigeración también puede ser usada. Las primeras naves espaciales tenían escudos que absorbían el calor quemándose y, capa por capa, se vaporizaban.

Los vehículos de lanzamiento usados por las naciones europeas incluyen a los cohetes Ariane 5, de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) y Protón y Clase A, de Rusia. Estos vehículos transportan sondas espaciales y satélites artificiales hasta el espacio exterior. El cohete Clase A también ha llevado personas al espacio, y el cohete Protón ha transportado módulos de la Estación Espacial Internacional. Crédito: Ilustraciones de Oxford Illustrators Limited para World Book.

Muchas personas creen equivocadamente que la superficie de la nave espacial se calienta debido a la fricción con el aire. Técnicamente, esta creencia no es precisa. El aire es demasiado tenue y su velocidad a través de la superficie de la nave espacial es demasiado baja como para causar mucha fricción.

Para sondas espaciales no tripuladas, las fuerzas de desaceleración pueden ser tan grandes como 60 a 90 g, o 60 a 90 veces la aceleración debida a la gravedad, manteniéndose éstas por intervalos de tiempo que van de 10 a 20 segundos. Los transbordadores espaciales usan sus alas para deslizarse en la atmósfera y dilatar el período de descenso a más de quince minutos, y de eso modo reducir la fuerza de desaceleración a, aproximadamente, 1 y 1/2 g.

Cuando la nave espacial pierde mucha velocidad, puede caer libremente a través del aire. Paracaídas ayudan en esta tarea, y pequeños cohetes pueden encenderse en los segundos finales del descenso para suavizar el impacto del aterrizaje. El transbordador espacial utiliza sus alas para dirigirse a una pista y aterrizar como un aeroplano. Las primeras cápsulas espaciales norteamericanas usaban la amortiguación del agua y caían en el océano.

Vivir en el espacio

Cuando las personas orbitan la Tierra o viajan a la luna, deben vivir temporalmente en el espacio. Allí, las condiciones difieren mucho de las que se presentan en nuestro planeta. El espacio no tiene aire, y las temperaturas alcanzan extremos de calor y frío. El sol entrega radiación peligrosa. Y varios tipos de materia también crean peligros en el espacio. Por ejemplo, partículas de polvo denominadas micrometeoritos amenazan a los vehículos con su destructivo poder de impacto. Por si fuera poco, deshechos de misiones espaciales anteriores pueden dañar a la nave espacial.

Sobre la Tierra, la atmósfera sirve como un escudo natural contra muchas de estas amenazas. Pero en el espacio, los astronautas y el equipo necesitan otras formas de protección. Los astronautas también deben soportar los efectos físicos del un viaje espacial y protegerse de las enormes fuerzas de aceleración durante el lanzamiento y aterrizaje.

Además, las necesidades básicas de los astronautas deben ser satisfechas. Estas necesidades incluyen respiración, alimentación, eliminación de desperdicios corporales y descanso.

Protección contra los riesgos del espacio

Los ingenieros trabajando con especialistas en medicina espacial han eliminado o reducido en gran medida la mayoría de los peligros conocidos de la vida en el espacio. Los vehículos espaciales usualmente poseen un doble casco para la protección frente a impactos. Una partícula que golpee el casco exterior puede dañarlo, pero este daño no afectará al casco interior.

Los astronautas están protegidos de varias maneras contra la radiación. Las misiones orbitando la Tierra se mantienen en regiones naturalmente protegidas, como el campo magnético terrestre. Filtros instalados sobre las ventanas de la nave espacial protegen a los astronautas de los enceguecedores rayos ultravioleta.

La tripulación también debe ser protegida contra el calor intenso y otros efectos físicos en el lanzamiento y el aterrizaje. Los vehículos espaciales requieren un escudo térmico para resistir altas temperaturas y una robusta construcción para aguantar fuerzas de aceleración compresoras. Además, los astronautas deben ser colocados en una posición tal que el suministro de sangre no sea empujado fuera de sus cabezas hacia la parte inferior del cuerpo, causando desvanecimientos o estados de inconsciencia.

A bordo de la nave espacial, la temperatura asciende a causa del calor entregado por los dispositivos eléctricos y los cuerpos de los miembros de la tripulación. Un conjunto de dispositivos denominado sistema de control térmico regula la temperatura. El sistema bombea fluidos calentados por el ambiente de la cabina hacia el interior de los paneles radiadores, los cuales descargan el exceso de calor en el espacio. Una vez enfriados, los fluidos son bombeados de vuelta a la cabina mediante el uso de tuberías en espiral.

Microgravedad

Una aparente pérdida de peso puede convertir en verdaderos desafíos algunas tareas rutinarias en el interior de una nave espacial. En esta fotografía, un astronauta del transbordador espacial lucha con una flotante impresión de computadora. Crédito:NASA

Una vez en órbita, el vehículo espacial, y todo en su interior, experimenta una condición denominada microgravedad. El vehículo y su contenido caen libremente, dando como resultado una aparente desaparición del peso que hace flotar a todas las cosas que no estén fijadas al casco de la nave. Por esta razón, la microgravedad es también referenciada como gravedad cero. Sin embargo, ambos términos son técnicamente incorrectos. La gravitación en órbita es sólo ligeramente menor que la gravitación en la Tierra. La nave espacial y su contenido continuamente caen hacia la Tierra. Pero debido a la tremenda velocidad de avance del vehículo, la superficie de la Tierra se curva a medida que el vehículo cae hacia ella. Esta caída continua parece eliminar el peso de todo lo que se encuentre en el interior de la nave espacial. Por esta razón, la condición descripta es referenciada como pérdida del peso. [N.T.: Una buena forma de visualizar la caída continua es imaginar que lanzamos, mediante el uso de una resortera, una piedra al aire. Si lanzamos la piedra con poca fuerza y en un ángulo pequeño con respecto a la horizontal, la piedra describirá una pequeña parábola en el aire y caerá a poca distancia. Si tomamos otra piedra y esta vez la lanzamos con más fuerza y en un ángulo mayor, la piedra recorrerá una mayor distancia antes de caer a tierra. Ahora bien, si pudiésemos fabricar una resortera gigante podríamos lanzar con tanta fuerza y velocidad una piedra al aire que no tocaría nunca la tierra, ya que el planeta comenzaría a curvarse antes de que la piedra caiga en su superficie. De este modo, tendríamos una piedra cayendo indefinidamente alrededor de la Tierra].

La microgravedad tiene grandes efectos sobre las personas y el equipo. Por ejemplo, el combustible no sale de su tanque en la microgravedad, por eso debe ser empujado hacia fuera por un gas a alta presión. El aire caliente no asciende en la microgravedad, y la circulación de aire debe ser conducida por ventiladores. Partículas de polvo y gotitas de agua flotan por toda la cabina y se acumulan en los filtros sobre los ventiladores.

El cuerpo humano reacciona a la microgravedad de varias formas. En los primeros días de una misión, aproximadamente la mitad de todos los viajeros espaciales sufren náuseas persistentes, algunas veces acompañadas de vómitos. La mayor parte de los expertos creen que este "malestar espacial", denominado síndrome de adaptación espacial, es la reacción natural del cuerpo frente a la microgravedad. Drogas para prevenir las náuseas por movimiento pueden proveer algún alivio para los síntomas del síndrome de adaptación espacial, y esta condición generalmente pasa en pocos días.

La microgravedad también confunde el sistema vestibular de una astronauta, el cual es el órgano del equilibrio situado en el oído interno, por impedir que éste pueda sensar correctamente diferencias en las coordenadas espaciales. Después de unos pocos días en el espacio, el sistema vestibular deja de atender las señales direccionales. No obstante, poco después de que un astronauta regresa a la Tierra, el órgano del equilibrio reanuda su funcionamiento normal.

Durante un período de días o semanas, el cuerpo de un astronauta experimenta desacondicionamiento. En este proceso, los músculos se debilitan por la falta de uso, y el corazón y el sistema sanguíneo se vuelven "perezosos". Ejercicios vigorosos ayudan a prevenir el desacondicionamiento. Los viajeros espaciales montan bicicletas fijas, usan ruedas de ardilla y realizan otros tipos de actividad física.

Registrar información médica en una nave espacial permite que los médicos identifiquen cualquier cambio anormal en el cuerpo, lo que podría indicar desórdenes físicos o estrés. Crédito: NASA.

Luego de muchos meses en el espacio, un proceso llamado desmineralización debilita los huesos. La mayoría de los médicos creen que la desmineralización es el resultado de la ausencia de esfuerzo mecánico sobre los huesos en un ambiente de microgravedad. Las experiencias de cosmonautas soviéticos que pasaron largos períodos en órbita han mostrado que los ejercicios vigorosos y una dieta especial pueden minimizar la desmineralización.

Satisfaciendo las necesidades básicas en el espacio

Los vehículos espaciales tripulados tienen sistemas de soporte de vida diseñados para satisfacer todas las necesidades físicas de los miembros de la tripulación. Además, los astronautas pueden transportar sistemas de soporte de vida portátiles en sus espaldas cuando deben trabajar en el exterior de la nave espacial.

Respiración

Una nave espacial tripulada debe tener una fuente de oxígeno para que la tripulación respire y medios para remover el dióxido de carbono exhalado. Los vehículos espaciales tripulados usan una mezcla de oxígeno y nitrógeno similar a la atmósfera terrestre al nivel del mar. Ventiladores hacen circular aire a través de la cabina y sobre unos envases llenos de pastillas de un compuesto químico llamado hidróxido de litio. Estas pastillas absorben el dióxido de carbono del aire. El dióxido de carbono también puede ser combinado con otros químicos para su utilización. Y filtros de carbón vegetal ayudan a desodorizar el ambiente.

Comida y bebida

El alimento en la nave espacial debe ser nutritivo, fácil de preparar, y conveniente para almacenar. En las primeras misiones, los astronautas ingerían alimentos deshidratados y congelados; es decir, alimentos helados a los que se les ha removido el agua. Para comer esto, los astronautas simplemente agregaban agua a la comida. Los envases consistían en tubos plásticos y los astronautas usaban pajillas para agregar el agua.

Con el paso de los años, el alimento disponible para los viajeros espaciales se convirtió en algo más apetecible. Hoy en día, los astronautas disfrutan de alimentos listos-para-comer mucho más semejantes a los alimentos de la Tierra. Muchos vehículos espaciales tienen sistemas para calentar, congelar y enfriar comida.

El agua para beber es un importante requerimiento para una misión espacial. En los transbordadores espaciales, dispositivos llamados celdas de combustible producen agua pura cuando generan electricidad para la nave espacial. En misiones largas, el agua debe ser reciclada y reutilizada tanto como sea posible. Deshumidificadores remueven la humedad procedente del aire exhalado. En las estaciones espaciales, esta agua es usualmente reutilizada para el lavado.

Eliminando desperdicios corporales

La recolección y disposición de desperdicios corporales en la microgravedad imponen un desafío importante. Los astronautas utilizan un dispositivo que se asemeja a un retrete. Un flujo de aire produce succión, la cual mueve los desperdicios para depositarlos en un equipo de recolección debajo del asiento del retrete. En una nave espacial pequeña, los miembros de la tripulación usan embudos para la orina y bolsas plásticas para los desperdicios sólidos. Mientras trabajan en el exterior de la nave espacial, los astronautas llevan un equipo especial para contener los desperdicios corporales.

La ducha

El método de baño más simple a bordo de una nave espacial es una esponja de baño con toallas húmedas. Los astronautas en las primeras estaciones espaciales usaban una casilla de ducha hecha de plástico colapsable. Esto permitía que los astronautas rociaran agua en sus cuerpos, luego vaciaban la casilla y se secaban con toallas. Las estaciones espaciales más modernas tienen casillas de baño permanentes.

El sueño

Los viajeros espaciales pueden dormir en bolsas de dormir especiales con correas que los aprietan contra una superficie blanda y contra una almohada. Sin embargo, la mayoría de los astronautas prefieren dormir flotando en el aire, con sólo unas pocas correas para mantenerlos asidos alrededor de la cabina. Los astronautas pueden usar vendas para bloquear la luz solar que ingresa a través de las ventanas periódicamente durante la órbita. Típicamente, la duración del tiempo de sueño es aproximadamente la misma que sobre la Tierra.

Para dormir a bordo de una nave espacial, los astronautas pueden introducirse en bolsas de dormir aseguradas a la pared. Vendas para los ojos bloquean la luz solar que ingresa por las ventanas periódicamente durante la órbita. Crédito: NASA

Recreación

La recreación en largos vuelos espaciales es importante para la salud mental de los astronautas. Observar a través de las ventanas de la nave espacial es uno de los pasatiempos favoritos. Las estaciones espaciales tienen pequeñas colecciones de libros, cintas y juegos de computadora. El ejercicio también provee relajación.

El control del inventario y la basura

Conservar un registro de los cientos de artículos usados durante una misión constituye un gran desafío en el espacio. Los cajones y armarios guardan algunos materiales. Otros equipos son sujetados a las paredes, techos, y pisos. Listas generadas por computadora mantienen un registro del lugar de almacenamiento de los diversos materiales, y sistemas computarizados chequean el almacenaje y la reposición de materiales. La tripulación a bordo de la nave espacial puede estibar basura en secciones del vehículo no usadas, arrojarla de la nave para que se incinere inofensivamente en la atmósfera, o traerla de regreso a la Tierra para su tratamiento.

La comunicación con la Tierra

La comunicación entre los astronautas en el espacio y el control de la misión, el sistema en la Tierra que supervisa el vuelo espacial, ocurre en muchas formas. Los astronautas y los controladores de la misión pueden hablar entre sí por radio. Imágenes de televisión pueden viajar entre los vehículos espaciales y la Tierra. Computadoras, sensores, y otros equipos continuamente envían señales a la Tierra para el monitoreo. Máquinas de facsímil en la nave espacial también pueden recibir información desde la Tierra.

En la Tierra, el control de la misión supervisa las actividades de los astronautas en el espacio. Desde este centro, los directores de vuelo se comunican con los astronautas por medio de imágenes de televisión, transmisiones de radio, computadoras, y otros equipos de monitoreo. Crédito: NASA

Trabajando en el espacio

Una vez que el vehículo espacial alcanza su órbita, los miembros de la tripulación comienzan a trabajar sobre los objetivos de su misión. Ellos llevan a cabo una variedad de tareas dentro y fuera de la nave espacial.

Navegación, guía y control

Los astronautas utilizan sistemas de navegación computarizados y observan las estrellas para determinar su posición y dirección. En la Tierra, sofisticados sistemas de rastreo miden la localización de la nave espacial con respecto a nuestro planeta. Los astronautas típicamente encienden brevemente los cohetes propulsores de la nave para inclinar el vehículo o empujarlo en la dirección deseada. Las computadoras monitorean estos cambios para asegurar que se hagan con precisión.

Activando el equipo

Muchos de los equipos en el vehículo espacial están apagados durante el lanzamiento. Una vez en el espacio, los astronautas deben encenderlos. Al final de la misión, deben ser puestos nuevamente en un estado de seguridad para efectuar el aterrizaje.

Conduciendo investigaciones y observaciones científicas

Los astronautas usan instrumentos especiales para observar la Tierra, las estrellas y el sol. También experimentan con los efectos de la microgravedad sobre diversos materiales, plantas, animales y ellos mismos.

Acoplamiento

Cuando una nave espacial se aproxima a un objetivo, tal como una estación espacial o un satélite artificial, el radar ayuda a los miembros de la tripulación a controlar el curso y la velocidad de la nave. Una vez que la nave espacial alcanza la posición correcta con respecto al objetivo, se acopla o une con él a través de un equipo de conexión especial. Un encuentro de estas características en el espacio es llamado rendezvous. Un transbordador espacial puede también usar un brazo robótico para hacer contacto con objetivos.

Manteniendo y reparando los equipos

Las cientos de piezas de equipo en una moderna nave espacial son extremadamente confiables, pero algunas de ellas se estropean. Los accidentes pueden dañar algunos equipos, y otras unidades deben ser reemplazadas cuando llegan al límite de su vida útil. En todos estos casos, los astronautas deben encontrar la falla, localizar la unidad responsable del fallo y repararla o reemplazarla.

Ensamblando estaciones espaciales

Los astronautas deben servir como obreros de la construcción en el espacio, ensamblando una estación espacial con los componentes transportados por el transbordador. En las estaciones espaciales, las tripulaciones muchas veces deben agregar nuevas secciones o colocar nuevas antenas y paneles solares. También diversos conectores deben ser enganchados dentro y fuera de la estación.

Abandonando la nave espacial

En ocasiones, los astronautas deben ir al exterior de la nave espacial para realizar ciertas tareas. Trabajar fuera de un vehículo en el espacio es denominado actividad extravehicular (EVA, por sus siglas en inglés). Para prepararse para una EVA, los astronautas se colocan sus trajes espaciales e ingresan a una cámara especial de doble puerta denominada esclusa de aire. Luego expulsan el aire de la esclusa, abren la portezuela exterior y abandonan la nave espacial. Cuando regresan, cierran la puerta exterior y llenan de aire la esclusa. A continuación abren la puerta interior, que comunica la esclusa con el resto de la nave espacial, y se quitan los trajes espaciales.

Volando libremente en el espacio, un astronauta se convierte en un satélite humano. Un dispositivo de propulsión a chorro, que fue usado por primera vez en 1984, permite que los astronautas maniobren en el exterior de la nave espacial sin una línea o cordón de seguridad. Crédito: NASA

Un traje espacial puede mantener vivo a un astronauta por un perídodo que varía entre seis y ocho horas. El traje está confeccionado con múltiples capas de materiales flexibles y herméticos, como nylon y Teflón. Esto provee protección contra el calor, el frío y las partículas espaciales. Sellos mecánicos conectan las piezas del traje espacial. El equipo instalado en una mochila espacial provee oxígeno y remueve el dióxido de carbono y la humedad. Una radio permite al astronauta comunicarse con otros miembros de la tripulación y con la Tierra. Además, el yelmo debe permitir una buena visibilidad a la vez que bloquea la radiación solar dañina y los guantes, parte crucial del traje espacial, deben ser lo suficientemente delgados y flexibles como para que el astronauta pueda sentir pequeños objetos y asir herramientas.

Autor: James Oberg, M.S., Spaceflight Engineer; author, UFOs and Outer Space Mysteries.
Traducido al español por Leonardo Montero Flores
Fuente: http://www.nasa.gov/worldbook/