De la astronomía al sector aeroespacial
Ilustración artística del satélite Navstar-2F del Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Crédito: USAF.
El sector aeroespacial comparte la mayoría de su tecnología con la astronomía; específicamente en lo que se refiere a hardware de telescopios e instrumentos, y técnicas de obtención y procesamiento de imágenes.
Gracias al desarrollo de los telescopios espaciales, la adquisición de información para la defensa ha cambiado desde el uso de técnicas terrestres a aéreas y espaciales. Los satélites de defensa son, esencialmente, telescopios apuntados hacia la Tierra y requieren tecnología y hardware idénticos a los usados en sus contrapartes astronómicas. Además, el procesamiento de las imágenes satelitales usa el mismo software y procesos que el de imágenes astronómicas.
Algunos ejemplos específicos de desarrollos astronómicos usados en defensa se listan a continuación:
- Las observaciones de estrellas y modelos de atmósferas estelares son usados para diferenciar entre humo de cohetes y objetos cósmicos. El mismo método está siendo estudiado para ser usado en sistemas de alerta temprana.
- Las observaciones de distribución estelar en el cielo –que son usadas para apuntar y calibrar telescopios– también son utilizadas en ingeniería aeroespacial.
- Los astrónomos desarrollaron un contador de fotones con filtro solar; un dispositivo que puede medir las partículas de luz de una fuente durante el día, sin verse abrumado por las partículas del Sol. Ahora, esto es usado para detectar fotones ultravioleta (UV) procedentes de los gases liberados por un misil, permitiendo un sistema UV de alerta de misiles virtualmente libre de falsas alarmas. La misma tecnología puede ser usada también para detectar gases tóxicos.
- Los satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) se basan en objetos astronómicos, tales como quásares y galaxias lejanas, para determinar posiciones exactas.
Desde la astronomía al sector energético
Los métodos astronómicos pueden ser usados para encontrar nuevos combustibles fósiles, así como también evaluar la posibilidad de nuevas fuentes energía renovable:
- Dos compañías petroleras, Texaco y BP, usan IDL para analizar muestras básicas alrededor de yacimientos de petróleo, así como para investigación petrolífera general.
- Una compañía australiana, llamada Ingenero, ha creado colectores de radiación solar para usar el poder del Sol como energía en la Tierra. Han creado colectores de hasta 16 metros de diámetro, lo que solo es posible con el uso de un material compuesto de grafito desarrollado para un telescopio espacial.
- La tecnología diseñada para “fotografiar” rayos X en telescopios de rayos X –que deben ser diseñados distintos de los telescopios de luz visible– es usada ahora para monitorear la fusión de plasma. Si la fusión –donde dos núcleos atómicos ligeros se fusionan para formar uno más pesado– se vuelve posible de controlar, podría ser la respuesta para una energía limpia y segura.
Astronomía y medicina
Los astrónomos se esfuerzan constantemente para ver objetos que son cada vez más tenues y más lejanos. La medicina lucha contra problemas similares: ver cosas ocultas dentro del cuerpo humano. Ambas disciplinas necesitan imágenes de alta resolución, precisas y detalladas. Quizá el ejemplo más notable de transferencia de conocimiento entre estos dos campos es la técnica de síntesis de apertura, desarrollada por Martin Ryle, radioastrónomo y Premio Nobel. Esta tecnología es usada en tomografía computarizada (también conocida como TC o escáneres CAT), imágenes por resonancia magnética (MRIs), tomografía por emisión de positrones (PET) y muchas otras herramientas para obtención de imágenes médicas.
Junto con estas técnicas para obtener imágenes, la astronomía ha desarrollado muchos lenguajes de programación que hacen mucho más fácil el procesamiento de imágenes, específicamente IDL e IRAF. Estos lenguajes son ampliamente usados en aplicaciones médicas.
Otro ejemplo importante de cómo la investigación astronómica ha contribuido al mundo médico está en el desarrollo de zonas de trabajo limpias. La fabricación de telescopios espaciales requiere un medio extremadamente limpio para evitar polvo o partículas que puedan oscurecer u obstruir los espejos o instrumentos de los telescopios. Los protocolos de cuartos limpios, filtros de aire, y trajes que fueron desarrollados para lograrlo son usados ahora en hospitales y laboratorios farmacéuticos.
Algunas aplicaciones más directas de herramientas astronómicas en medicina son listadas a continuación:
- Una colaboración entre una compañía farmacéutica y el Cambridge Automatic Plate Measuring Facility permite que las muestras de sangre de pacientes con leucemia sean analizadas con mayor rapidez y asegurar cambios de medicación más precisos.
- Los radioastrónomos desarrollaron un método que ahora es usado como una manera no invasiva de detectar tumores. Al combinar esto con otros métodos tradicionales, existe una tasa de detección de verdaderos positivos de 96% en pacientes con cáncer de mama.
- Los pequeños sensores térmicos desarrollados inicialmente para controlar la temperatura de instrumentos en telescopios son usados ahora para controlar el calentamiento en unidades de neonatología; unidades para el cuidado de bebés recién nacidos.
- Un escáner de rayos X de baja energía desarrollado por la NASA es usado actualmente en cirugías ambulatorias, lesiones deportivas y en clínicas de países no desarrollados. También ha sido utilizado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos para estudiar si ciertas píldoras han sido contaminadas.
- El software para procesamiento de imágenes satelitales tomadas desde el espacio está ayudando a los investigadores médicos a establecer un método simple para implementar chequeos a gran escala de la enfermedad de Alzheimer.
- Observar a través del ojo en constante movimiento y lleno de fluidos de una persona viva no es diferente de intentar observar objetos astronómicos a través de la turbulenta atmósfera, y el mismo enfoque fundamental parece funcionar en ambos casos. La óptica adaptativa usada en astronomía puede ser utilizada para obtener imágenes de la retina de los pacientes para estudiar enfermedades como la degeneración macular y retinosis pigmentaria en etapas tempranas.
Astronomía en la vida cotidiana
Hay muchas cosas que la gente encuentra en su día a día que han derivado de tecnologías astronómicas. Tal vez la invención derivada de la astronomía más usada es la red de área local inalámbrica (WLAN). En 1977 John O’Sullivan desarrolló un método para mejorar las imágenes de un radiotelescopio. Este mismo método fue aplicado para las señales de radio en general, específicamente en aquellas dedicadas a fortalecer las redes informáticas, lo que ahora es una parte integral de todas las implementaciones WLAN.
Otras tecnologías importantes en la vida diaria que originalmente fueron desarrolladas para la astronomía son listadas a continuación:
- La tecnología de observatorios de rayos X también es usada en los cinturones de equipajes de rayos X que actualmente existen en los aeropuertos.
- En los aeropuertos, un cromatógrafo de gas –que separa y analiza compuestos– diseñado para una misión a Marte es usado para analizar equipaje en busca de drogas y explosivos.
- La policía usa fotómetros –instrumentos desarrollados por astrónomos para medir la intensidad de la luz– portátiles que miden la demanda química de oxígeno para comprobar que las ventanas de los automóviles sean transparentes, como lo determina la ley.
- Un espectrómetro de rayos gamma utilizado originalmente para analizar el suelo lunar es usado actualmente como una forma no invasiva de estudiar el debilitamiento estructural de edificios históricos o para mirar detrás de mosaicos frágiles, como en la Basílica de San Marcos en Venecia.
Más sutil que estas contribuciones a la tecnología es la contribución que ha hecho la astronomía a nuestra visión del tiempo. Los primeros calendarios se basaron en el movimiento de la Luna e incluso la manera de definir un segundo se debe a la astronomía. El reloj atómico, desarrollado en 1955 fue calibrado usando el Tiempo de Efemérides; una antigua escala temporal estándar usada en astronomía que fue adoptada por la IAU en 1952. Esto llevó a la redefinición del segundo que fue acordada internacionalmente.
Todos estos son ejemplos muy tangibles del efecto que la astronomía ha tenido sobre nuestra vida cotidiana, pero la astronomía también juega un rol importante en nuestra cultura. Hay muchos libros y revistas sobre astronomía para quienes no son astrónomos. “Breve Historia del Tiempo” de Stephen Hawking es un bestseller que ha vendido más de 10 millones de copias y la serie de televisión “Cosmos: Un Viaje Personal” de Carl Sagan ha sido vista en más de 60 países por más de 500 millones de personas.
Muchas personas también interactuaron con la astronomía durante el Año Internacional de la Astronomía 2009 (AIA 2009), el mayor evento de educación y divulgación pública de ciencia. El AIA 2009 llegó a más de 800 millones de personas a través de miles de actividades en más de 148 países.
Astronomía y colaboración internacional
Los logros científicos y tecnológicos dan una gran ventaja competitiva a cualquier nación. Las naciones se enorgullecen de tener las nuevas tecnologías más eficientes y competir por alcanzar nuevos descubrimientos científicos. Pero quizá lo más importante es la manera en que la ciencia puede unir naciones, fomentando la colaboración y creando un flujo constante conforme los investigadores viajan alrededor del mundo para trabajar en instalaciones internacionales.
La astronomía está particularmente bien adaptada a la colaboración internacional debido a la necesidad de tener telescopios en diferentes lugares alrededor del mundo, a fin de ver el cielo completo. Al menos ya en 1887 –cuando los astrónomos de todo el mundo unían sus imágenes de telescopio y creaban el primer mapa de todo el cielo– había colaboraciones internacionales en astronomía, y en 1920 la IAU se convirtió en la primera unión científica internacional.
Además de la necesidad de observar el cielo desde diferentes puntos de la Tierra, construir observatorios astronómicos terrestres y espaciales es extremadamente costoso. Por lo tanto, la mayoría de los observatorios actuales y futuros son propiedad de varias naciones. Hasta ahora, todas estas colaboraciones han sido pacíficas y exitosas. Algunas de las más notables son:
- El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una asociación internacional de Europa, Norteamérica y el este de Asia en cooperación con la República de Chile, es el mayor proyecto astronómico que existe.
- El Observatorio Europeo Austral (ESO), que incluye 14 países europeos y Brasil, está ubicado en Chile.
- Colaboraciones en observatorios importantes, tales como el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA entre Estados Unidos y Europa.
Resumen
En la primera y segunda parte de este artículo, se ha descrito tanto las razones tangibles como las no tangibles de que la astronomía es una parte importante de la sociedad. Aunque nos centramos principalmente en la transferencia de tecnología y conocimiento, tal vez la contribución más importante es el hecho de que la astronomía nos hace conscientes de cómo encajamos en el vasto Universo. El astrónomo estadounidense Carl Sagan nos mostró una de las contribuciones de la astronomía a la sociedad más simples e inspiradoras en su libro “Un Punto Azul Pálido”:
Se ha dicho que la astronomía es una experiencia de humildad y formadora del carácter. Tal vez no hay mejor demostración de la locura de la soberbia humana que esta distante imagen de nuestro diminuto mundo. Para mí, subraya nuestra responsabilidad de tratarnos los unos a los otros más amablemente, y de preservar y amar ese punto azul pálido, el único hogar que hemos conocido.
— Carl Sagan, Un Punto Azul Pálido
Fuente: IAU