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Reportaje publicado en la revista Informacions, número 247 (diciembre 2011)

Microgravedad, investigación de altos vuelos

Flotar en la Tierra como en la Luna es posible mediante la microgravedad y este estado es factible con diferentes plataformas. La UPC trabaja activamente a través de tres grupos de investigación, que han tenido acceso a diversas plataformas de la Agencia Espacial Europea (ESA) y que han sido pioneros en hacer vuelos parabólicos con aviones acrobáticos para alcanzar la casi ingravitación.

09/01/2012
La microgravedad es el estado en el que se hallan los objetos que orbitan alrededor de nuestro planeta, como los satélites espaciales, los astros o la Estación Espacial Internacional (ISS), i que se parece a la falta de gravedad, cosa que se puede reproducir en la Tierra. Tres profesores de la Universitat Politècnica de Catalunya. BarcelonaTech (UPC) explican este concepto. “Se debería hablar de microgravedad reducida o alterada”, explica Antoni Pérez-Poch, investigador del Centro de Investigación de la Aeronáutica y del Espacio (CRAE) y profesor de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Barcelona (EUETIB). “La microgravedad sirve para investigar sobre todo tipo de fenómenos y aplicaciones técnicas que tienen lugar en una situación de gravedad diferente de la de la Tierra, que tiene valor 1. Es necesario obtenerla en condiciones apropiadas para poder hacer experimentos y un modo de conseguirla es con la caída libre de objetos”, afirma.

“Si pusiéramos un objeto en una balanza de microgravedad el peso se acercaría más al cero. Por eso se llama microgravedad”, explica Ricard González Cinca, profesor del Departamento de Física Aplicada en la Escuela de Ingeniería de Telecomunicaciones y Aeroespacial de Castelldefels (EETAC) y director del Laboratorio de Microgravedad de la UPC. “Pero el término induce a confusión, porque no quiere decir que no haya gravedad. Al contrario: sólo hay gravedad. La microgravedad es el estado en que se encuentra un objeto cuando se deja caer en un ambiente vacío y sobre el cual la única fuerza que actúa es la gravedad”, añade este investigador.

Espacio ‘low cost’
“La microgravedad es obtener, a un coste admisible, condiciones parecidas a las que encontraríamos en el espacio exterior en cuanto al valor de la gravedad. Nos podemos aproximar mucho a la gravedad casi cero —la del espacio—, pero nunca la conseguiremos del todo”, explica Felip Fenollosa, del Departamento de Ingeniería Mecánica en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB) y director de la Fundación CIM, adscrita a la UPC.

Hasta hace poco, las plataformas para obtener la microgravedad han sido de tres tipos. González Cinca, que es director de uno de los grupos más activos en Europa en microgravedad y trabaja en el estudio de fluidos bifásicos en condiciones de microgravedad, ha trabajado con las tres.

Por un lado, se obtiene con las torres de caída libre, que son unos cilindros o tubos, de hasta 150 metros de altura, desde donde se deja caer un objeto en ocho segundos en un ambiente vacío donde sólo actúa la gravedad. Hay instaladas torres en el Instituto Nacional de Técnica Aerospacial (INTA), en Madrid, y el Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM), en Bremen (Alemania).

La microgravedad también se puede obtener en vuelos parabólicos, que se llevan a cabo con aviones comerciales acondicionados por las agencias espaciales europea (ESA) o norteamericana (NASA). El único avión que los realiza en Europa es el Airbus A300 Zero-G, con base en Burdeos, y los practica en un espacio aéreo cerrado, en el golfo de Bizcaya, en el ocenao Atlántico.

El avión sube hasta unos 7.000 o 8.000 metros de altura y entonces el piloto hace una maniobra, una parábola, es decir, se acelera mientras asciende. Una vez alcanzada una determinada inclinación, para los motores e inicia el ascenso final y la posterior caída libre. “Todo junto dura 20 segundos”, dice González Cinca, que ha participado dos veces en los vuelos parabólicos de la ESA. Durante el ascenso, en el interior de la cabina se experimenta la hipergravedad (1,8 veces la fuerza de la gravedad de la Tierra), sientes como se te chafa el cuerpo. “Durante la caída libre el cuerpo flota, como en el espacio”, asegura Fenollosa. Esto explica que la maniobra esté controlada por dos pilotos militares adscritos a Novespace, la empresa que gestiona los vuelos parabólicos de la ESA.

La tercera plataforma de microgravedad de la que se disponía hasta hace poco es la que ofrecían los cohetes de sondeo, en Suecia. El grupo de González Cinca también ha puesto a prueba sus experimentos en este tipo de aparato. Se trata de cohetes verticales que se basan en la misma idea que los vuelos parabólicos, pero que vuelan más alto, hasta los 100 o 200 quilómetros de altura, y, una vez alcanzada esta altura, paran los motores para que sólo actúe la microgravedad.

Desde hace un año, la comunidad científica europea dispone de una innovadora plataforma de microgravedad, la que ha impulsado el profesor de la UPC Antoni Pérez- Poch y que ha surgido como resultado de un convenio de colaboración entre la Universidad, el clúster de investigación Barcelona Aeronáutica y del Espacio (BAIE) y el Aeródromo Barcelona-Sabadell.

En este aeródromo, y mediante avionetas acrobáticas de un solo motor más pequeñas que los aviones de tipos comercial, se hacen vuelos parabólicos, con los cuales se pueden obtener hasta ocho segundos de gravedad cero, tiempo similar al que se obtiene en las torres de caída libre. Los investigadores tienen una disponibilidad inmediata sin tener que ir al espacio exterior para hacer volar sus experimentos. Además, en esta plataforma “la microgravedad se consigue a un precio más reducido, ya que el coste del mantenimiento de una avioneta es mil veces inferior de un avión grande”, afirma Pérez-Poch.

En contrapartida, la plataforma sólo permite hacer experimentos pequeños y ligeros y la calidad de la gravedad que se obtiene es de una décima a una centésima de la que se experimenta en la Tierra, en frente de la de los vuelos parabólicos (de una décima a una milésima). No obstante esto, se trabaja con parámetros muy elevados de seguridad.

Con este tipo de vuelo ya se han hecho dos campañas educativas para incentivar que estudiantado universitario diseñe y construya un experimento relacionado con la gravedad cero en un periodo de tiempo limitado, dentro del concurso Reto Barcelona Gravedad Cero para Vuelos Acrobáticos, dirigido por Pérez-Poch. Los proyectos ganadores se probaron el año pasado y este año en las instalaciones del aeródromo de Sabadell. El experimento del año pasado ha sido escogido para volar a la Estación Espacial Internacional el 2012.

La plataforma tiene el apoyo de la Sociedad Europea de Investigación en Gravedad Reducida (ELGRA) y de la Asociación juvenil Space Generation Advisory Council (SGAC), órgano representativo de la juventud en la oficina de asuntos espaciales de la ONU.

El privilegio de volar con la ESA

Acceder a un vuelo parabólico de la ESA a coste cero ha sido la proeza del grupo de Ricard González Cinca, que lo ha conseguido en dos ocasiones. También ha tenido esta oportunidad el equipo multidisciplinario integrado por investigadores de la Fundación CIM y del Instituto Municipal de Investigación Médica (IMIM) de la Universitat Autònoma de Barcelona, que voló en 2009. “Lo vivimos como un privilegio”, dice Frecerca en microgravetat. gonzález cinca envia experiment sobre fluids en un coet de l’esa.enollosa, que fue el responsable académico e ingeniero supervisor del equipamiento tecnológico que se desarrolló para hacer una investigación biomédica sobre como asimilaban los medicamentos los astronautas. El equipo que despegó en este vuelo se construyó con componentes de Schneider Electric.

Después de hacer tres vuelos de 30 parábolas cada uno, se obtuvieron 200 resultados en microgravedad sobre cómo trabajan ciertos transportadores celulares, la importancia de los cuales es que informan sobre como los astronautas asimilan los fármacos en el espacio, aspecto clave de los futuros viajes tripulados (veáse www.abctransporters.com).

Los estudios de microgravedad pueden tener una gran repercusión, ya que "muchas aplicaciones tecnológicas son consecuencia directa de la inversión en investigación en el espacio”, explica González Cinca. El velcro, los aparatos de ortodoncia invisibles, las gafas que no se rallan o las espumas que no se deforman son algunos de los numerosos inventos que han surgido de la carrera espacial, según Fenollosa. Investigar en microgravedad es, pues, “un campo científico de cabecera si pensamos que la humanidad tiene un camino a recorrer en el espacio exterior”, concluye el investigador.




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