Globos espaciales y el futuro de la exploración espacial

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globos espaciales

Durante las últimas 6 décadas, llegar al espacio no ha sido fácil. Los lanzamientos de cohetes, aunque son espectaculares, son ruidosos, implican muchos gastos y contaminan. Pero ahora hay una nueva generación de exploradores espaciales que llevan a bordo instrumentos, tanto de aficionados como de científicos profesionales, hasta el borde más alto de la atmósfera terrestre, y el costo es tan sólo una pequeña fracción del de lanzar un cohete. En poco tiempo los pasajeros que estén dispuestos a pagar podrán viajar en uno de estos globos espaciales.

La noticia de que un globo había llegado a grandes alturas asombró al mundo en octubre de 2012, cuando el paracaidista austriaco Felix Baumgartner saltó desde la cápsula Red Bull Stratos para romper el récord de descensos en caída libre. La pesada cápsula presurizada de 1,315 kilos se suspendió con ayuda de uno de los globos más grandes jamás enviados a la alta atmósfera. La tecnología no es revolucionaria, pero sí es la más moderna en un largo proceso de uso de globos que comenzó mucho antes de la era espacial.

Si deseas elevarte hasta los bordes de la atmósfera terrestre, no lo lograrás en un globo convencional. Éstos funcionan a base de calentar el aire dentro del globo, lo cual hace que se expanda y se vuelva menos denso que el aire a su alrededor. Esto permite que el globo flote y ascienda. Sin embargo, no pueden alcanzar grandes alturas porque la densidad atmosférica disminuye rápidamente con la altura.

En consecuencia, los globos de grandes alturas (HAB) dependen de las propiedades de los gases ligeros, es decir, los que pesan menos que el aire. El primero en descubrirse fue el hidrógeno, el elemento más ligero del universo y aunque no existe de forma natural en la atmósfera, es relativamente fácil de obtener y fue utilizado exitosamente en 1793 durante el primer vuelo tripulado en un globo de aire caliente.

A cualquier presión, cierto volumen de hidrógeno pesa tan sólo una pequeña fracción que el mismo volumen de oxígeno o nitrógeno, los 2 componentes más abundantes en la atmósfera. Por lo tanto, un globo sellado y lleno de hidrógeno tiene un gran potencial de flotabilidad y podrá transportar cualquier carga.

Desafortunadamente, el hidrógeno es muy reactivo y se incendia y explota con facilidad. Por ello, los HAB utilizan helio, que también es muy ligero, pero no reactivo. Sin embargo, es poco frecuente y su uso implica costos muy altos.

Unos de los principales desafíos para los HAB es la expansión. A medida que el globo sube y la presión en el exterior disminuye, el gas dentro del globo se expande y rellena un volumen mayor; ésta es la razón por la cual los HAB se ven tan desinflados cuando están en la superficie terrestre: se lanzan con una cantidad relativamente pequeña de gas dentro de una enorme envoltura sellada y básicamente desinflada. Usualmente la envoltura está hecha de una membrana plástica muy delgada pero muy resistente, de modo que, a medida que el globo sube, el gas en el interior se expanda de forma natural llenando el globo y dándole una forma esférica.

Por encima de cierta altitud, la presión dentro del globo puede ser mucho mayor que la del aire que lo rodea, y puede ocurrir que la envoltura se rompa, hecho que algunos aprovechan para traer la carga de vuelta a la superficie terrestre. Los globos espaciales construidos para mantener una altitud estable contienen varios sistemas de válvulas que pueden liberar pequeñas cantidades del gas, disminuyendo así su altura.

Otro reto que presentan los HAB es que se expanden o se contraen cuando la temperatura cambia entre el día y la noche; esto altera la densidad y causa que suban o bajen en vez de permanecer a una altitud fija. Un revestimiento reflejante en la envoltura puede reducir los efectos del calentamiento solar hasta cierto punto. Otra alternativa es el globo de super presión, es decir, uno con una envoltura rígida que no se expande ni se contrae. En este tipo de globo, el gas tienen una densidad constante y esto ocasiona que mantenga su altitud.

La naturaleza de los globos es ascender mientras atraviesan capas de aire más denso; por lo tanto, sus usos están limitados a la atmósfera. Pero mientras más grande sea un globo y más ligero el gas que contiene, su flotabilidad será mayor y alcanzará mayores alturas. La cápsula Red Bull Stratos llegó a los 38,969 metros de altura. Sin embargo, hasta ahora la altitud máxima alcanzada por un globo es de 53,000 metros de altura, y se logró durante una misión no tripulada con el globo BU60-1 de la Agencia Espacial Japonesa en 2002.

Esto abre el camino hacia una variedad de aplicaciones, tales como el estudio de las condiciones climáticas en las partes altas de la atmósfera. Por su parte, Google está desarrollando el Proyecto Loon, con el objetivo de proveer Internet de alta velocidad a regiones remotas del planeta o zonas de desastre, vía HAB que flotarían a una altura de  unos 20 mil metros.

Los globos también ofrecen una alternativa barata para poner telescopios por encima de la atmósfera. El telescopio submilimétrico de gran altura, BLAST, utilizó un espejo de 2 metros para estudiar algunos de los objetos más fríos del universo. Realizó 3 vuelos exitosos entre 2005 y 2011. El BOOMERANG -telescopio a bordo de un globo- se utilizó para investigar la radiación cósmica resultado del Big Bang.

Pero, para muchos, el aspecto más atractivo de los globos de gran altitud o globos espaciales es el potencial que ofrecen de llevar al hombre al espacio cercano a relativamente bajo costo. Varias compañías, incluidas World View y la española Zero2infinity, buscan ofrecer servicios para pasajeros en los próximos años. Algunos argumentan que el helio es escaso y una fuente invaluable como para desperdiciarse en turismo, pero otros defienden a los globos espaciales, pues argumentan que podrán ofrecer servicios para laboratorios atmosféricos y que podrán proveer servicios similares a los de la Estación Espacial Internacional por una fracción del costo. Por el momento, parece que el único camino es hacia arriba.

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