El globo gigante que aterrizó en una estación ganadera en una zona remota del suroeste de Queensland en abril formaba parte de una misión de la NASA para probar la viabilidad de usar globos especializados que vuelan en la estratosfera para la investigación científica.
Aunque esta misión terminó en un percance, estos globos de superpresión tienen varias ventajas frente a los satélites convencionales en órbita terrestre.
Por un lado, pueden mantenerse a flote por encima del 99 % de la atmósfera terrestre durante periodos de hasta seis meses. Así, ofrecen una plataforma para transportar instrumentos, principalmente en los campos de la astronomía y la astrofísica. Y pueden hacerlo por una fracción del costo de colocar esos instrumentos en satélites.
El plazo de preparación de estos experimentos también se reduce drásticamente en comparación con los experimentos a bordo de satélites. Además, un globo de superpresión puede ofrecer una plataforma ideal para el seguimiento a largo plazo de la atmósfera y el medioambiente terrestres.
Globos de la era espacial
La NASA y las agencias espaciales francesa y japonesa llevan casi dos décadas desarrollando la tecnología de globos de superpresión. El objetivo final es poder transportar instrumentos de hasta dos toneladas a altitudes estratosféricas de hasta 40 km y mantenerlos a flote durante varios meses.
Si quiere saber qué tamaño debe tener un globo para elevar un peso así a altitudes estratosféricas, solo tiene que recurrir al principio de Arquímedes.
La densidad del aire a nivel del suelo es de 1.3 kg/m3, por lo que un globo de 1 m3 de volumen apenas puede elevar una masa de 1.3 kg. A 40 km de altitud, la densidad del aire es 330 veces menor, así que para elevar esa misma masa de 1.3 kg hasta esa altitud se necesita un globo de 330 m3 de volumen.
Una cadena de vuelo típica de globo en el momento del despegue. El globo se expandirá a medida que ascienda hacia aire menos denso.
Ravi Sood, proporcionada por el autor
El globo de superpresión de la NASA tenía que elevar su propia masa (2,268 kg) además de la carga útil (1,588 kg), por lo que debía tener un volumen aproximadamente equivalente al del Melbourne Cricket Ground.
La mayoría de los globos estratosféricos son del tipo de «presión cero», cuya envoltura está abierta por abajo. Esto provoca una pérdida gradual de helio y limita la duración del vuelo.
A pesar de esta limitación, nuestro grupo —entonces en la Universidad de Melbourne— logró volar uno de esos globos durante 22 días en enero de 1983, después de que despegara de Alice Springs y diera la vuelta al mundo.
Los globos de superpresión de la NASA están sellados, están hechos de un material más grueso y tienen el potencial de permanecer a flote durante varios meses.
Sin embargo, el entorno a altitudes estratosféricas es extremo. La temperatura está por debajo de -20 °C y la radiación ultravioleta es intensa. Las tensiones en la envoltura del globo, causadas por el enorme peso que transporta, pueden provocar deformaciones y fugas, como ocurrió con el último globo de la NASA.
Cuando esto ocurre durante un vuelo en el espacio aéreo de Australia, en UNSW Canberra debemos, por exigencia de Airservices Australia , llevar a cabo la terminación del vuelo para que las aeronaves no corran peligro durante el descenso. También tenemos que evitar las zonas restringidas y habitadas al aterrizar, como hicimos con el último vuelo.
El ascenso y el descenso del vuelo del globo de la NASA
No se puede controlar la deriva de un globo, así que el momento óptimo para volar es cuando la dirección y la velocidad del viento son razonablemente predecibles.
Durante aproximadamente seis meses al año, los vientos estratosféricos soplan con fuerza hacia el este. Luego cambian y soplan con fuerza hacia el oeste.
El lanzamiento del globo de superpresión de la NASA coincidió con el cambio de dirección del viento en abril. Se esperaba que los vientos a la altitud de flotación llevaran el globo alrededor del mundo aproximadamente a la latitud del lugar de lanzamiento, Wanaka, en la isla sur de Nueva Zelanda.
Tras el lanzamiento el 27 de marzo de este año, el desempeño del globo fue excelente y su deriva siguió las predicciones sobre América del Sur y luego Sudáfrica.
Un cambio de dirección
Pero los vientos estratosféricos sobre el océano Índico adquirieron una componente norte-sur inesperada (véase la imagen de abajo), lo que finalmente hizo que el globo derivara hacia Queensland.
Trayectoria del globo de superpresión desde el lanzamiento hasta la terminación del vuelo.
NASA/Google Earth
Cuando este globo entró en el espacio aéreo australiano, pasó a ser nuestra responsabilidad garantizar que operara de forma segura y conforme a la normativa australiana de aviación y seguridad.
Había obtenido la aprobación de la Autoridad de Seguridad de la Aviación Civil (CASA) para asegurarme de que el vuelo cumpliera nuestra normativa, y de Airservices Australia para los procedimientos que debían seguirse en caso de que fuera necesario terminarlo.
La mañana del 28 de abril, la NASA me informó de que el globo había desarrollado una fuga. Como la trayectoria prevista lo habría llevado hacia Adelaida, se decidió terminar el vuelo mientras sobrevolaba zonas escasamente pobladas.
Tras solicitar la aprobación del control del tráfico aéreo de Melbourne para la hora y el lugar de la terminación del vuelo, se alertó del suceso a los servicios de emergencia de Queensland.
El vuelo se terminó a la 1:03pm AEST y la carga útil con paracaídas impactó contra el suelo a la 1:44pm, a 107 km al noreste de Tibooburra.
El globo descendió por separado y aterrizó a 10 km de la carga útil.
La carga útil recuperada del globo de superpresión.
NASA Columbia Scientific Balloon Facility, proporcionada por el autor
Carga del globo de superpresión recuperado.
NASA Columbia Scientific Balloon Facility, proporcionada por el autor
Este globo de superpresión fue simplemente un vuelo de ingeniería para probar el desempeño del globo. La NASA tiene previsto realizar otro vuelo de globo de superpresión, también desde Wanaka, en Nueva Zelanda, pero no antes de 2016.
Otras misiones con globos
He participado en investigaciones de astronomía de rayos X y rayos gamma utilizando equipos transportados por globos, diseñados y construidos en mi laboratorio de investigación. Estas observaciones se complementan con otras realizadas desde satélites y telescopios terrestres.
Actualmente me centro en observar rayos X y luz óptica de un sistema estelar inusual, 2S0114+650, que considero extremadamente raro. Contiene una estrella supergigante conocida y una estrella de neutrones de densidad excepcionalmente alta, en una órbita mutua de 11.6 días.
Nuestras observaciones de 2S0114+650 parecen indicar que hay una tercera estrella en este sistema, posiblemente otro objeto compacto, con un periodo orbital de 30.7 días.
Australia tiene una larga trayectoria de vuelos en globo estratosférico, con más de 130 lanzamientos desde la estación de lanzamiento de globos de Alice Springs desde 1974. Soy director de esta estación desde 1988.
El mes pasado realizamos un vuelo muy exitoso en el que participó la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial JAXA, y hay planes para realizar más vuelos el próximo año con JAXA y una campaña con la agencia espacial francesa CNES en 2017.
Alice Springs resulta atractiva por dos motivos. Se encuentra en el centro de una enorme extensión de territorio escasamente poblado, necesaria para realizar operaciones seguras.
Además, está en una latitud desde la que el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, hogar de muchos objetos de interés astrofísico, pasa prácticamente por encima. Estos objetos no pueden observarse desde el hemisferio norte.
La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original. Para mantenerse al día con la Agenda, suscríbase a nuestro boletín semanal.
Autor: Ravi Sood es profesor asociado de astrofísica en UNSW Australia.
Imagen: Composición de exposiciones independientes tomadas entre 2003 y 2012. REUTERS/HUDF/NASA/Handout vía Reuters.
