A menudo se rumorea que la NASA llegó a gastar millones de dólares en desarrollar un bolígrafo que escribiera en ausencia de gravedad, pero que los rusos resolvieron el problema usando un simple lápiz. Sin embargo, no es más que una leyenda urbana.

Ahora mismo, en la Estación Espacial Internacional (ISS), los astronautas utilizan lápices. Con todo, la preocupación sobre su inflamabilidad en una atmósfera de oxígeno puro y la amenaza de trozos diminutos flotantes de grafito inspiró a Paul Fisher para desarrollar la Pluma del Espacio en 1965, un invento bastante barato.

Vuelta a los lápices

Tanto los astronautas estadounidenses como los cosmonautas soviéticos usaron inicialmente lápices en vuelos espaciales, pero esos instrumentos de escritura no eran ideales: las puntas de los lápices pueden descascararse y romperse, y tener tales objetos flotando alrededor de las cápsulas espaciales en una gravedad cercana a cero representa un daño potencial para los astronautas y el equipo.

La NASA empezó a desarrollar un bolígrafo espacial, pero los costos del proyecto se elevaron, así que el proyecto fue cancelado y los astronautas volvieron a utilizar lápices como los rusos. La NASA nunca contactó a Paul Fisher para desarrollar un bolígrafo, así como él tampoco recibió financiación alguna del gobierno para desarrollarlo.

Un AG7 Astronaut Space Pen en su estuche.

Lo curioso de todo el asunto es que para escribir en el espacio no hace falta un bolígrafo especial. A veces se usan bolígrafos especiales, pero también normales, tal y como explica en astronauta español Pedro Duque:

Estoy escribiendo estas notas en el Soyuz con un boli barato. ¿Por qué tiene eso importancia? Resulta que llevo diecisiete años trabajando en programas espaciales, once como astronauta, y siempre he creído, porque así me lo han explicado, que los bolígrafos normales no escriben en el espacio.

Habida cuenta de los líos fronterizos, jurisdiccionales, los anhelos secesionistas, los golpes de pecho patriotas y demás efectos secundarios del tribalismo, uno acaba aspirándose a reclamar la república indpendiente de su casa. O directamente excluirse en otro planeta, uno propio, pequeño, donde solo quepa él.

Tal y como hace el personaje de Kaito en el anime y manga Dragon Ball. O el caso literario más conocido: El Principito, de Antoine de Saint-Exupéry. Pero ¿sería posible vivir en un lugar tan pequeño?

El asteroide

El Principito fue escrito en el año 1942. En una época en la que aún no se sabía qué forma tenían los asteroides, pues los más grandes solo eran visibles como puntos de luz ("asteroide", de hecho, significa "con forma de estrella").

El Principito se tomó la licencia poética de imaginar un asteroide con forma planeta pequeño, con gravedad, aire y una rosa.

La pregunta sería ¿qué necesitaríamos en el mundo real para vivir así? En primer lugar, una asteroide muy denso: para tener una gravedad como la terrestre, un asteroide de 1,75 metros debería tener una masa de 500 millones de toneladas (la suma aproximada de todos los seres humanos de la Tierra).

Hasta aquí bien, pero vivir en un lugar así acarrearía algunas particularidades, tal y como las describe Randall Munroe en su libro ¿Qué Pasaría Si...?

Si te pusieras de pie en la superficie, experimentarías fuerzas de marea. Los pies te pesarían más que la cabeza, la cual sentirías como una ligera sensación de estiramento. Sentirías como si estuvieras estirado en una pelota de goma curvada o acostado en un tiovivo con la cabeza cerca del centro.

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De cómo la gravedad tiende a crear planetas (sobre todo de hielo)

También pasaría que podríamos abandonar nuestro mundo simplemente corriendo:

La velocidad de escape en la superficie sería de unos 5 metros por segundo. Eso es más lento que un esprint, pero bastante rápido de todas formas. Como normal general, si no puedes hacer un mate con una pelota de baloncesto, no podrías escapar de ese asteroide saltando. Sin embargo, lo raro de la veloidad de escape es que no importa en qué dirección vayas. Si vas más rápido que la velocidad de escape, mientras no te dirijas directamente hacia el planeta, escaparás. Eso significa que sería posible abandonar neustro asteroide corriendo horizontalmente y saltando al final de una rampa.

La gravedad es una fuerza universal, bien lo intuyó Newton, y además de hacer lo que ya hace, para todos evidente, está detrás de otros fenómenos menos obvios, como la creación de planetas tal y como los conocemos.

La gravedad es esa fuerza que existe entre todo trozo de materia del universo y el resto de materiales. Normalmente nos resulta imperceptible con trozos pequeños, pero ésta se incrementa a medida que aumenta la cantidad de materia.

5,98 trillones de Tierra

Si notamos tanto la gravedad de la Tierra es sencillamente porque ésta es un pedazo de materia muy grande. Nada menos tiene una masa de 5,98 trillones de toneladas. Lo suficiente como para que siempre tire de nosotros hacia el suelo.

Al ser la gravedad una fuerza universal, además, ésta intenta juntar toda la colección de partículas de materia dotadas de maasa de la forma más compacta posible, siempre, por sistema. Esa forma es la esfera.

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Esto solo es posible si la materia fluye como melaza, lo que en la práctica requiere que el objeto sea comprimido con gran fuerza por su propia gravedad. Por eso no solo hay planetas en forma de esfera, sino que es más fácil que haya planetas con esta forma si son de hielo, tal y como lo explica Marcus Chown en su libro Gravedad:

Y puesto que es más fácil comprimir el hielo que la piedra, el umbral de masa es diferente para un cuerpo de hielo que para otro compuesto de piedra. En nuestro Sistema Solar, todos los cuerpos gélidos con un diámetro superior a 600 kilómetros son redondos, mientras que los que no alcanzan ese diámetro son amorfos. En el caso de kos objetos rocosos, el umbra se sitía en torno a los 400 kilómetros.

La gravedad es lo que hace que se unan entre sí trozos de materia, para formar planetas, lunas y estrellas. Pero la gravedad también afecta a todas las cosas que tengan masa. A mayor masa, más gravedad. Y esto sucede porque, a mayor masa, más se curva el espacio alrededor de dicha masa. Porque eso es la gravedad. ¿O no?

Pero la gravedad, a pesar de todo, sigue siendo un concepto misterioso: si la gravedad es una fuerza que causa que toda la materia se sienta atraída por toda la demás materia, ¿por qué los átomos constan principalmente de espacio vacío en su interior? ¿Puede que en realidad detras de la gravedad estén los gravitones, unas partículas elementales hipotéticas? Sobre todo esto trata el nuevo libro de Marcus Chown.

La fuerza misteriosa

Marcus Chown (1959) es un periodista, escritor y divulgador, colaborador en revistas como The New Scientist. Y no es la primera vez que reseñamos uno de sus libros: anteriormente, su obra El universo en el bolsillo nos inspiró para artículos como Casi toda la luz del universo es radiación cósmica de fondo.

Después de aquel libro, que abordaba todo el universo, ahora pudiera parecer que la ambición de Chown se ha desplomado: ¿solo hablar de una fueza? Sin embargo, la gravedad da para mucho.

Es una fuerza tan débil que, si extiendes la mano, la gravedad de todo el planeta no es capaz de imponerse a la fuerza de tus músculos. Y aun así es tan irresistible a gran escala que controla la evolución y el destino de todo el universo.

Marcus Chown nos lleva de la mano, sin dejar que nos perdamos en ningún momento, por un recorrido que repasa el pasado de la fuerza de la gravedad, de Newton a Einstein, de las mareas a los agujeros negros. Su presente, con recientes descubrimientos como las ondas gravitacionales, cuando empezamos a escuchar al espacio-tiempo. E incluso proyecta el futuro, que quizá nos depare viajes en el tiempo o, algo aún más importante, respuestas a preguntas como: ¿Qué es el tiempo? ¿Qué es el universo? ¿Hacia dónde nos dirigimos?

En definitiva, Gravedad es un libro impresionante, esclarecedor, bien escrito y perfectamente dosificado para toda clase de lectores. El propio Richard Dawkins ha declarado que es "un libro maravilloso". Sin duda, uno de los mejores libros de ciencia en mucho tiempo. No en vano, también ha sido la fuente de algunos de nuestros artículos, como Así es cómo sabemos que la Luna se aleja poco a poco de nosotros.

Un nuevo método de impresión que utiliza ondas de sonido para generar gotas de líquidos con un rango de composición y viscosidad sin precedentes ha sido desarrollado por investigadores de la Universidad de Harvard.

Esta técnica podría permitir la fabricación de muchos productos biofarmacéuticos, entre otros. Los investigadores consideran que esta tecnología tendrá un impacto significativo en el sector farmacéutico.

Ondas de sonido

Gracias a la gravedad, cualquier líquido puede gotear, desde el agua que gotea desde un grifo hasta el experimento de caída de un siglo de duración. Solo con la gravedad, el tamaño de gota sigue siendo grande y la tasa de caída es difícil de controlar. El tono, que tiene una viscosidad de aproximadamente 200 mil millones de veces el del agua, forma una sola gota por década.

La investigación, publicada en Science Advances, propone mejorar la formación de gotas con la generación de ondas de sonido. Estas ondas de presión se han usado típicamente para desafiar la gravedad, como en el caso de la levitación acústica. Ahora, los investigadores los están utilizando para ayudar a la gravedad.

Para ello, se construyó un resonador acústico que puede generar un campo acústico altamente confinado que genera en una fuerza de tracción que excede 100 veces las fuerzas de gravedad normales en la punta de la boquilla de la impresora. Esta fuerza controlable extrae cada gota de la boquilla cuando alcanza un tamaño específico y la expulsa hacia el objetivo de impresión. Cuanto mayor sea la amplitud de las ondas de sonido, menor será el tamaño de la gota, independientemente de la viscosidad del fluido.

"La idea es generar un campo acústico que, literalmente, desprenda pequeñas gotas de la boquilla, de forma muy similar a recoger manzanas de un árbol", ha señalado Daniele Foresti, primer autor del artículo.

¿Para qué sirve esto?

Las gotas líquidas se utilizan en muchas aplicaciones, desde la impresión de tinta en papel hasta la creación de microcápsulas para la administración de medicamentos.

Sin embargo, muchos fluidos de interés para los investigadores son mucho más viscosos. Por ejemplo, las soluciones de biopolímero, que son vitales para los biofármacos y la bioimpresión, son al menos 100 veces más viscosas que el agua. Algunos biopolímeros basados ​​en azúcar podrían ser tan viscosos como la miel, que es 25.000 veces más viscosa que el agua.

Con esta clase de impresión, estos niveles de viscosidad ya no serían un problema.

La coyunda, en una estación espacial, no es nada fácil, como tampoco lo es muchas otras actividades cotidianas, como ir al baño o ducharse. Además, la microgravedad produce cambios en los espermatozoides de los astronautas.

Concretamente, los espermatozoides se comportan de otra manera, tal y como evidenció un médico de la NASA, Joseph Trash, del Centro Médico de la Universidad de Kansas después de estudiar cómo sería la fecundación humana en el espacio.

Microgravedad y esperma

La habilidad de moverse espontánea e independientemente de los espermatozoides es bien conocida en la Tierra, pero fuera de ella, en condiciones de microgravedad, al parecer se mueven de forma más rápida. ¿Este cambio en la motilidad de los espermatozoides implicaría algún cambio en la fecundación?

Eso es lo que quizo comprobar Tash con un buen puñado de espermatozoides de erizos de mar. El esperma de erizo de mar se usa porque hay menos variaciones de un erizo a otro que entre humanos u otros mamíferos. El esperma de erizo de mar puede también sobrevivir mejor a los retrasos previos a un lanzamiento que el de muchas otras especies.

Tal y como explica Jorge Alcalde en su libro ¿Por qué los astronautas lloran?:

La maduración del espermatozoide comienza con un proceso que se llama fosforilación de tirosina. Este proceso genera una cascada de acontecimientos que conduce a la generación de una cola potente que se mueve para desplazar la cabeza de la célula sexual hasta su objetivo. Y está compensado por otro agente químico, la fosfatasa, una proteína que detiene el movimiento. En el espacio esta proteína funciona peor. De manera que la cola del espermatozoide se siente más libre para moverse a toda velocidad.

Con todo, no parece eviente que ese aumento de la velocidad mejore las perspectivas de fecundación en el espacio. Ni tampoco que la empeore. En teoría, la espermatozoide debería saber dónde tiene que dirigirse en un mundo donde ya no existe el "arriba" o el "abajo" que determina la gravedad.

Según un estudio con ratones, publicado en PloS ONE, parece que el número de espermatozoides de los ratones se redujo un 90%.

Pero todavía no se ha respondido satisfactoriamente a todas estas cuestiones, y las investigaciones siguen en curso en diversos niveles y con distintas especies. Teóricamente, nos podríamos reproducir en el espacio, pero aún quedan incógnitas por resolver sobre el proceso.

Una aceleración de 1 g es generalmente considerado como equivalente a la gravedad estándar. La aceleración con que caen los cuerpos (aceleración de la gravedad) es g = 9,8 m/s2). Es lo que ahora mismo estáis experimentando. Sin embargo, cualquier movimiento puede incrementar esas g. La mayoría de nosotros nunca estamos sometidos a más de 8 g durante un segundo.

Algunas personas disfrutan experimentando muchas g, como la gente que seguramente ya está ansiosa por subirse a la montaña rusa más grande y rápida de Europa, que se construye en España. Pero ¿cuál es el límite de nuestro cuerpo?

Los mejores pilotos de combate soportan fuerzas de 9 g antes de experimentar lo que se llama g-LOC, pérdida de conciencia inducida por la gravedad. Un piloto de 88 kg sometido a esa fuerza tiene la sensación de que pesa 796 kg. Con todo, nuestra tolerancia a las fuerzas g depende de la magnitud y duración de la aceleración o deceleración, y de la orientación de nuestro cuerpo.

El récord de resistencia a una fuerza vertical mayor lo ostenta el doctor R. Flanagan Gray de la NASA, que soportó 31,25 g en un tanque especial de agua que presurizaba su cuerpo y le ayudaba a resisitir. El de aceleración horizontal corresponde al coronel del Ejército del Aire estadounidense John Stapp, quien, en experimentos con trineos impulsados por cohetes a finales de la década de 1940, resistió 46,2 g.

El estadounidense Eli L. Beeding Jr. ostenta desde 1958 el récord mundial al soportar 82’6 g durante 0’04 segundos; después se pasó tres días en un hospital. Pero esto no es nada comparado con Un pájaro carpintero puede taladrar el tronco de un árbol hasta hacer un agujero golpeándolo a un ritmo entre 18 y 22 veces por segundo con una desaceleración de 1.200 g.

Imagen | siddhu2020

Al efecto lo denominan “Newton’s Beads” y, a pesar de lo sencillo, resulta tremendamente espectacular. Como si se violara la ley de la gravedad. El collar de cuentas metálicas abandona el tarro donde está alojado como si fuera una criatura viva.

Steve Mould explica y demuestra en este vídeo a cámara lenta.

Vía | Microsiervos