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Crean nanobots de ADN capaces de caminar y repartir moléculas

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magine un mundo donde se pueden inyectar nanomáquinas en el torrente sanguíneo. Y que, dentro del cuerpo, estas son capaces de fabricar medicamentos cuando es necesario, pueden atacar a los tumores o liberar hormonas cuando se les da una señal. Parece una tecnología de ciencia ficción, pero desde hace dos décadas los científicos trabajan en sus cimientos. Muchos de ellos tratan de lograr cosas así de fantásticas aprovechando las interesantes propiedades del ADN, el material genético de las células. Ahora mismo, los científicos son capaces de fabricar pequeñas moléculas de ADN y moldearlas para hacer pequeñas tareas en los tubos de ensayo del laboratorio, como mover moléculas o facilitar reacciones químicas.

Este jueves, esta tecnología ha dado un gran paso. Científicos del Caltech(Instituto de Tecnología de California), Estados Unidos, han creado un nanorrobot (o nanobot) de ADN capaz de «caminar» por una superficie, coger la carga que «se le indica» y soltarla en otro sitio designado. Y todo sin apenas gastar energía. Este increíble trabajo ha sido realizado en el laboratorio de Lulu Qian y presentado en la revista Science.

«Aunque hemos demostrado que podemos usar estos robots para una tarea específica, este sistema puede usarse para una docena de cargas distintas en cualquier localización», ha dicho en un comunicado Anupama Thubagere, coautora del estudio.

 

Estos robots de ADN tiene varios bloques que pueden ser modificados para hacer taras específicas. En concreto, cada uno de ellos tiene una «pierna» ensamblada a dos «pies», que entran en contacto con la superficie sobre la que caminan. Además, hay un «brazo» enganchado a una «mano», que es la parte de la molécula que coge la carga y la libera. Los investigadores aseguran que pueden incluso diseñar robots con varias manos y brazos para coger a la vez varias cargas.

Nanobots que caminan

A partir de estos principios, los investigadores han creado un pequeño grupo de robots capaces de explorar una superficie cubierta de cadenas de ADN, coger dos moléculas fluorescentes distintas, una amarilla y otra rosa, y llevarlas a dos zonas diferentes de la superficie. Los esfuerzos de estos pequeños obreros les permitieron desplazar seis moléculas en 24 horas. Y todo a partir de pequeños pasos de seis nanómetros de largo (un nanómetro es un millón de veces menos que un milímetro).

Representación de los robos trabajando en una superficie de origami, en la que hay hebras de ADN enganchadas sobre las que se mueven los robots- DEMIN LIU

Naturalmente, esta velocidad no basta para poder usar esta tecnología con fines prácticos. Al igual que los hermanos Wright construyeron un avión tan rudimentario que apenas pudo volar durante unos segundos, de momento estos investigadores solo están trabajando en una tecnología que solo ha comenzado a gatear. «No estamos desarrollando los robots de ADN para ningún fin concreto», ha dicho Lulu Qian. «Nuestro laboratorio se centra en descubrir los principios de esta ingeniería que luego permitirán el desarrollo de robots de ADN de propósito general».

Un «Lego» hecho de ADN

Pero, ¿cómo funcionan estos robots? ¿De qué están hechos? En su interior no hay ningún resorte ni nada parecido. Están hechos de pequeñas hebras de ADN, que tienen una composición idénticas a las de las células humanas, pero diseñadas por los investigadores para hacer taras concretas. Todo esto es posible gracias a las propiedades del material genético. La más relevante es que está construido a partir de secuencias de cuatro letras, que son en realidad moléculas llamadas nucleótidos.

Estos nucleótidos se llaman adenina, citosina, guanina y timina, y están abreviados con las letras A, C, G y T (respectivamente). Gracias a sus propiedades químicas, estas moléculas se unen unas a otra de forma espontánea y específica: la A se une T, la C a la G y viceversa. Pero, por ejemplo, la A nunca se unirá a la C.

Esto tiene muchísima importancia. El orden de los nucleótidos o letras implica que dentro de una larga cadena de ADN algunas partes tenderán a unirse y que por eso la cadena se plegará de una forma determinada. Además, si se acercan dos moléculas distintas de ADN, estas se unirán o no en función de si sus letras encajan o no, fenómeno que se conoce como hibridación.

Gracias a esto, los investigadores han podido diseñar pequeñas cadenas de ADN que se comportan como cremalleras. Y otras que funcionan como manos o pies.

El «ring» de los nanobots

Para que esto funcione, los investigadores han tenido que crear una especie de «ring» de boxeo, un cuadrado de apenas 58 nanómetros de lado, que recuerda mucho a un bastidor para herramientas, donde a poca distancia hay cadenas de ADN inertes que funcionan como asideros para los nanobots, puesto que contienen las secuencias de ADN complementarias de sus pies.

¿Cómo caminan? Los robots de ADN se unen a uno de los asideros y «flotan» libremente, de forma que su cadena se mueve aleatoriamente a causa de fenómenos físicos. Cuando su pie se topa con un asidero vecino, se une a él, y el otro extremo se suelta del anterior asidero. Este movimiento continúa de forma aleatoria, siempre y cuando los asideros encajen con los pies, y el robot comienza a vagar por el ring. En total, pueden hacerle falta un día entero para reconocer toda la zona.

En el camino, los investigadores colocaron «mercancías» que encajaban con las secuencias de ADN de las manos de los robots, y que iluminaron con dos moléculas fluorescentes. Usando las fantásticas propiedades del material genético, consiguieron que solo soltaran las cargas cuando se enganchaban a otra secuencia concreta. Y todo esto se logró con un consumo mínimo de energía química.

adn kRvE U211170507480mjF 510x200abcAspecto más realista de la superficie donde los nanobots de ADN se movieron- John H. Reif/SCIENCE

Nanobots «médicos»

Lulu Qian, uno de los coatuores del estudio, confía en que esta tecnología pueda tener muchas aplicaciones interesantes en el futuro, dentro de una futura disciplina conocida como nanomedicina. Gracias a esta se podrían usar los nanobots para construir auténticas factorías de compuestos químicos, liberar medicamentos solo cuando hay una señal concreta en el torrente sanguíneo o ayudar a reciclar ciertas moléculas dentro de las células, proceso que tendrá utilidad en varias enfermedades.

Sea como sea, parece que esta tecnología pasará por los pequeños pasos emprendidos por los nanobots. Tal como ha explicado John H. Reif en unartículo que ha acompañado al estudio de Science, en las últimas dos décadas los experimentos con estas pequeñas máquinas de ADN se han multiplicado y se han hecho mucho más sofisticados. Se ha conseguido auto-ensamblar complejas estructuras de ADN, hacer un pequeño ordenador o pequeños circuitos digitales con estas moléculas. En el futuro, quizás sea posible diseñar robots programables con unas aplicaciones totalmente increíbles.

http://ABC.es - Septiembre 19 del 2017

Crean un diseño revolucionario de chip cuántico

Los ordenadores cuánticos son la expresión de una tecnología que casi está en sus primeras fases de desarrollo pero que promete multiplicar exponencialmente la potencia de los ordenadores actuales. Su funcionamiento se basa en «qubits», unidades de información construidas a partir de partículas que tienen un comportamiento cuántico. Para ello, se usan átomos fijados por láser, trampas de iones y a veces las propiedades de los superconductores. El problema es que aún falta mucho para poder controlar estos fenómenos físicos hasta tal punto que se puedan poner a trabajar juntos a un número elevado de «qubits». Las extrañas reglas de la Mecánica Cuántica dificultan mucho el trabajo.

Ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia) han presentado un diseño radicalmente nuevo de «qubit». Está basado en un sistema «flip-flop», que en español se podría traducir como basculante, que promete convertir la futura producción a gran escala de los chips cuánticos en un proceso mucho más barato y sencillo de lo que se pensaba que se podría lograr. El diseño ha sido presentado este miércoles en la revista Nature Communications.

El diseño tiene una gran ventaja. Funciona sin que sea necesario colocar los átomos en una posición muy estricta, como ocurre con otros chips. En concreto, permite que los «qubits» estén entrelazados a distancias de hasta cientos de nanómetros.

 

«Es un diseño brillante, y como muchos saltos conceptuales, es sorprendente que a nadie se le hubiera ocurrido antes», ha dicho en un comunicado Andrea Morello, coautor del estudio y científico en el Centro de Computación Cuántica y Tecnología de la Comunicación (CQC2T) en Sidney, Australia.¿En qué se basa este «salto»? Los autores del trabajo aseguran que han creado una nueva forma de definir el «spin» del «qubit», una propiedad que es útil para que el átomo funcione, efectivamente, como una unidad de memoria o bit. Este nuevo modo permite que el «qubit» sea controlado a través de señales eléctricas en vez de magnéticas, lo que tiene la gran ventaja de que las primeras son mucho más fáciles de distribuir y localizar dentro de un chip.

El problema del tamaño

Esto permite sortear una gran limitación en el diseño de ordenadores cuánticos: el tamaño. El motivo es que resulta indispensable aumentar el número de «qubits» que pueden acumular, y además normalmente es necesario que todos estos estén muy cerca unos de otros: convencionalmente a una distancia mínima de 50 átomos, o sea, entre 10 a 20 nanómetros. Esta es la única forma de que disfruten de la propiedad conocida como «entrelazamiento cuántico», y que resulta indispensable para que aparezca la computación cuántica.

Esto implica que hay que acumular miles o millones de «qubits» en un espacio pequeño y además acoplarlos a todos los sistemas de control necesarios. La única solución es que estos tengan un tamaño de miniatura, de apenas unos nanómetros.

De momento la tecnología no es capaz de lograrlo. Por eso, este diseño «flip-flop» ofrece una nueva vía de mejorar los ordenadores, ya que ofrece la posibilidad de aumentar las distancias máximas que puede haber entre «qubits» sin que pierdan el entrelazamiento.

Los gigantes IBM y Google han logrado construir los ordenadores cuánticos con mayor número de «qubits» hasta el momento con superconductores y trampas de iones. Pero todo a costa de usar mucho espacio, lo que supone un límite si en el futuro se pretende llegar a los miles o millones de «qubits».

0 Flip flop qubits in action4 by TonyMelov ktmC 510x286abcFuncionamiento del «qubit» basado en el sistema «flip-flop»- Tony Melov/UNSW

«Nuestro nueva aproximación está en el punto intermedio ideal», ha dicho Andrea Morello, coautor de la investigación. «Es más fácil de fabricar que los dispositivos de escala atómica, pero aún nos permite que coloquemos colocar millones de "qubits" es un milímetro cuadrado».

El «truco» del chip

El «truco» de este dispositivo es que aprovecha tanto el núcleo como el electrón de los átomos que integran el «qubit». Los investigadores aprovechan una diferencia de carga entre el núcleo y el electrón, y permiten que ambos interaccionen a una distancia de hasta 1.000 nanómetros.

«Esto significa que ahora podemos colocar "qubits" de un átomo individual mucho mas lejos de lo que antes se hubiera imaginado como posible», ha explicado Morello.

Según muchos investigadores, el diseño de los ordenadores cuánticos es «la carrera espacial del siglo XXI». La empresa es realmente compleja, pero promete crear ordenadores mucho más potentes que los actuales y que podrían ser usados en múltiples aplicaciones, como salud, química, defensa, espacio o transporte.

http://ABC.es - Septiembre 14 del 2017

La NASA, sorprendida por las potentes auroras de Júpiter

jupiter 16x9 kfWH 620x349abcUna aurora en la región polar de Júpiter - NASA

La misión Juno, de la NASA, ya ha revelado el sorprendente comportamiento de las tormentas y el campo magnético del gigantesco planeta Júpiter, pero ha vuelto a dar una sorpresa. Los científicos han estudiado las auroras aparecidas en las regiones polares del planeta y generadas por cantidades masivas de energía, pero han descubierto que son generadas por un mecanismo desconocido, no similar al ocurrido con las auroras terrestres. Sus conclusiones han sido publicadas recientemente en la revista Nature.

Los datos han mostrado huellas de poderosas diferencias de potencial alineadas con el campo magnético de Júpiter, capaces de acelerar los electrones hacia la atmósfera y de alcanzar energías de 400.000 electronvoltios, tal como ha informado la NASA en un comunicado. Esto es entre 10 y 30 veces mayor que las mayores diferencias de potencial alcanzadas en las auroras más intensas de la Tierra.

Para llegar a estas conclusiones, un equipo dirigido por Barry Mauk, investigador en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, Estados Unidos, examinó los datos recogidos por el espectrógrafo y el detector de partículas energéticas de a bordo de la sonda Juno.

 

Júpiter es el mayor planeta del Sistema Solar y tiene las auroras más intensas, así que los investigadores no se sorprendieron por la magnitud de estas diferencias de potencial. Lo que les ha sorprendido, sin embargo, es que estos no siempre están presentes cuando en Júpiter aparecen las auroras. De hecho, los investigadores creen que estos potenciales no son la fuente de las auroras más intensas, tal como ocurre en la Tierra.

Un mecanismo desconocido

«En Júpiter, las auroras más brillantes son causadas por algún tipo de fenómeno de aceleración turbulenta que no entendemos demasiado bien», ha dicho Mauk, el investigador que dirige el instrumento (JEDI), de «Jupiter Energetic Particle Detector Instrument» o Instrumento Detector de Partículas Energéticas de Júpiter. «Hay pruebas en nuestros últimos datos que indican que, a medida que la densidad de energía de la generación de las auroras se hace más y más fuerte, el proceso se vuelve inestable y un nuevo fenómeno de aceleración se impone. Pero aún estamos investigando los datos».

Al igual que los otros planetas del Sistema Solar, Júpiter es un laboratorio de física donde los científicos pueden observar fenómenos extremos. En el caso de este planeta, se cree que su capacidad para acelerar partículas energéticas hasta altas velocidades puede ayudar a entender cómo hacen esto otro tipo de objetos. Y también tiene aplicaciones más prácticas.

Por ejemplo, se sabe que Júpiter está rodeado por un cinturón de radiación tan intensa que reduce la duración de las naves espaciales y supone un auténtico reto. Estudiarlo es una forma de prepararse para diseñar naves más resistentes y aprender a proteger a los astronautas, sobre todo si se compara con el cinturón de radiación que rodea a la Tierra, el cinturón de Van Allen.

http://ABC.es - Septiembre 14 del 2017

Nos pueden estar mirando desde nueve planetas

Si nosotros buscamos, quizás otros también hagan lo mismo. Un grupo de científicos de la Universidad de la Reina en Belfast y el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Alemania han examinado cómo unacivilización extraterrestre podría descubrir la existencia de la Tierra utilizando nuestros propios métodos. Y según sus cálculos, que explican en la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Societyal menos nueve planetas fuera del Sistema Solar están en una posición ideal para dar con nosotros. Nos delataría nuestro paseo alrededor del Sol.

Hasta la fecha, los astrónomos han descubierto miles de planetas que orbitan estrellas distintas de nuestro Sol, llamados exoplanetas, gracias a misiones como, por ejemplo, el telescopio Kepler. Aunque existen diferentes métodos, la gran mayoría han podido ser detectados gracias a lo que se conoce como tránsitos, es decir, el paso de un mundo por delante de su estrella anfitriona desde nuestra perspectiva. Cada vez que lo hace, la luz del astro se debilita a intervalos regulares, lo que desvela la existencia del planeta. (Más noticias sobre exoplanetas aquí).

En el nuevo estudio, los autores se preguntan cómo vería un observador alienígena el Sistema Solar utilizando esta misma técnica. Para ello, identificaron partes del cielo distante desde donde se veían varios planetas de nuestro Sistema Solar pasar frente al Sol, las llamadas «zonas de tránsito», concluyendo que los planetas terrestres (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) son mucho más propensos a ser localizados que los planetas Jovianos más lejanos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), a pesar de su tamaño mucho mayor.

Pequeños pero más cercanos
 

«Los planetas más grandes bloquearían naturalmente más luz cuando pasan delante de su estrella», explica el autor principal del estudio, Roberto Wells. «Sin embargo, el factor más importante realmente es lo cerca que está el planeta de su estrella madre y como los planetas terrestres están mucho más cerca del Sol que los gigantes de gas, es más probable que se vean en tránsito».

Para localizar mundos desde los cuales otra civilización tendría la mejor oportunidad de detectar nuestro Sistema Solar, los astrónomos buscaron partes del cielo desde las cuales se podía ver más de un planeta cruzando la cara del Sol. Encontraron que tres planetas podrían ser observados desde cualquier lugar fuera del Sistema Solar, y que no todas las combinaciones de tres planetas son posibles.

Segun Katja Poppenhaeger, coautora del estudio, «estimamos que un observador posicionado al azar tendría aproximadamente una probabilidad de 1 entre 40 de observar al menos un planeta. La probabilidad de detectar al menos dos planetas sería aproximadamente diez veces menor, y detectar tres sería diez veces más pequeño».

De los miles de exoplanetas conocidos, el equipo identificó 68 mundos donde los observadores verían uno o más de los planetas de nuestro Sistema Solar atravesar el Sol. Nueve de estos planetas están situados idealmente para observar los tránsitos de la Tierra, aunque ninguno de esos mundos se considera habitable.

Potencialmente habitables

Además, el equipo estima que debe haber aproximadamente diez mundos (actualmente no descubiertos) que están ubicados favorablemente para detectar la Tierra y son capaces de mantener la vida tal y como la conocemos. Sin embargo, hasta la fecha no se han descubierto planetas habitables desde los cuales una civilización pueda descubrirnos con una tecnología similar a la nuestra.

La misión K2 en curso de la nave espacial Kepler continúa cazando exoplanetas en diferentes regiones del cielo durante unos meses a la vez. Estas regiones están centradas cerca del plano de la órbita de la Tierra, lo que significa que hay muchas estrellas objetivo ubicadas en las zonas de tránsito de los planetas del Sistema Solar. Los planes del equipo para el trabajo futuro incluyen la orientación de estas zonas de tránsito para buscar exoplanetas, con la esperanza de encontrar algunos que puedan ser habitables.

http://ABC.es - Septiembre 14 del 2017

S. Krimigis: «La Voyager es un mensaje que la Tierra ha mandado al Universo y que dice, “¡Hey!, estamos aquí"»

El año 77 fue crucial para el nacimiento de la Constitución española. Jimmy Carter gobernaba en Estados Unidos y la primera entrega de «La Guerra de las Galaxias» llegó a los cines. También fue el año en que la NASA lanzó una misión que haría historia por ser la primera en llegar a los límites del Sistema Solar: la misión Voyager. Gracias a las dos naves Voyager, la humanidad echó el primer vistazo en detalle de Saturno, Júpiter (y algunas de sus lunas) y de Urano y Neptuno. A bordo, dos discos de oro le enviaron al Universo un reducido registro de la humanidad hasta el momento.

Por aquel entonces, Stamatios M. Krimigis (79) tenía 39 años. Este científico de origen griego del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins se acababa de convertir en el investigador principal más joven de la misión Voyager. Con el paso de los años su trabajo le convirtió en el único científico que ha trabajado en instrumentos para los nueve planetasclásicos del Sistema Solar, incluyendo Plutón. Ha publicado casi 600 artículos científicos, ha dirigido el trabajo de cientos de investigadores, tuvo un papel clave en darle impulso a la exitosa misión New Horizons a Plutón y ha recibido innumerables premios y reconocimientos, incluyendo la designación del asteroide «8323 Krimigis» en su honor.

Este experto en campos magnéticos de planetas y en el medio interplanetario contestó por teléfono a algunas preguntas con motivo del 40º aniversario de la misión Voyager, conmemorado el pasado 5 de septiembre. Después de haber dedicado una vida entera al espacio y de haberse convertido en un científico clave de la era espacial, en todo momento se mostró humilde y aún apasionado por su vocación, la de explorar el espacio.

-Se ha convertido en el único científico en enviar instrumentos a los nueve planetas clásicos (los ocho más Plutón). ¿Recuerda qué le atrajo hasta el espacio por primera vez? ¿Cuáles eran sus intereses?

«El lanzamiento del Sputnik fue aterrador para Estados Unidos»

Era estudiante de ingeniería en la Universidad de Minnesota, Mineápolis, cuando se lanzó el Sputnik. Aquello fue aterrador para Estados Unidos. Estábamos en medio de la Guerra Fría y en ese momento era impensable tener a miles de kilómetros de altitud un artefacto y no poder hacer nada. Había un cierto grado de pánico en el país.

En todo caso, era estudiante de ingeniería y me atraía mucho la idea de la exploración espacial. El profesor James Van Allen visitó nuestra universidad: él fue la persona que hizo el primer satélite americano, el Explorer 1, y quien descubrió el cinturón de radiación en torno a la Tierra, el cinturón de Van Allen.

Vino al campus y me invitó a trabajar con él en la Universidad de Iowa, y lo hice. Antes o después me pidió construir un detector que fue en la primera misión a Marte, la Mariner 4, lanzada en 1965, cuyo objetivo era averiguar si había un cinturón de Van Allen en Marte, cosa que, por supuesto, no fue así (ríe). Pero encontramos otras muchas cosas en el espacio del planeta. Ese fue el comienzo de mis actividades y de mi atracción por el espacio.

-¿Cómo recuerda aquel momento?

 
«El espacio era un territorio sin explorar»

Fue un período excitante. Todo lo que construíamos y montábamos en una nave nos garantizaba que íbamos a descubrir muchas cosas, porque el espacio era un territorio sin explorar. Era apenas un estudiante en la Universidad de Iowa y en el curso de tres años tuvimos una misión a Marte, una misión a Venus, dos o tres satélites en torno a la Tierra y otro a la Luna. Así que fue realmente fascinante trabajar en este momento. Por supuesto, después acabé en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins y surgió la oportunidad de proponer un instrumento para la misión Voyager.

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La nave Voyager 1- NASA/JPL

Reuní un equipo de jóvenes colegas de aquí y otras instituciones, y creamos una propuesta de instrumento. Van Allen también propuso desde la Universidad de Iowa su propio instrumento, y la NASA finalmente escogió el nuestro. Así es cómo entré en este negocio. Cuando la NASA escogió nuestra propuesta en 1971, me convertí en el investigador principal más joven de la Voyager.

-Ha mencionado que las misiones de los sesenta y setenta entraban en un «territorio inexplorado». ¿Qué hay del momento actual? ¿Dónde está esa región desconocida?

Está en el lugar donde la Voyager 1 y la Voyager 2 se encuentran en el momento en que hablamos, sobre el que las naves nos envían datos a diario. Ahora es bien sabido que la Voyager 1 cruzó la frontera entre el sistema Solar y la Vía Láctea en agosto de 2012 (momento en el que entró en el espacio interestelar). Fue un evento histórico, porque fue la primera vez que se lograba eso. Las cosas que estamos encontrando desde entonces son muy sorprendentes. Todos nuestros modelos y teorías decían que la galaxia es absolutamente tranquila, y no es así.

-¿Qué es lo que han descubierto?

«En el espacio interestelar de vez en cuando hay una especie de tsunami que pasa y que lo sacude todo»

Voyager 1 ha descubierto que, de vez en cuando, hay una especie de tsunami que pasa y que lo sacude todo. Vemos sonidos y oscilaciones muy inusuales generados por electrones en la vecindad de la nave. Mi instrumento tiene la habilidad de escanear todo el cielo, en una zona de 360 grados alrededor. Lo hace con un pequeño motor que diseñamos que estaba pensado para trabajar durante solo cuatro años, hasta Saturno.

Y, podrías preguntar, ¿a qué me refiero con los tsunamis? El instrumento ha descubierto que los rayos cósmicos, en vez de venir de cualquier dirección, más o menos una vez al año dejan de venir en una dirección perpendicular al campo magnético y comienzan a ir a lo largo del mismo.

Todas estas oscilaciones electrónicas y sonidos captados pasan de repente por la nave. Nuestro instrumento ve un gran pico en las líneas perpendiculares al campo pero no en las que van a lo largo de él. Es un fenómeno un tanto esotérico (ríe). Esto fue totalmente impredecible. Aún necesitamos un buen modelo para entender cómo ocurre.

-Supongo que la heliosfera (la zona de influencia del Sol) está cambiando constantemente, y que quizás por eso se producen esos cambios cada año.

Los ciclos anuales no tienen sentido ahí, porque un año no significa nada para la galaxia. Sí ocurre que este tipo de fenómenos está influido por las llamaradas solares. Unos 13 meses después de que ocurra una, moviéndose a miles de kilómetros por segundo, sus efectos llegan a la Voyager 1. Creemos que las perturbaciones son debidas a que la masa y la energía que salen del Sol empujan la frontera entre el Sistema Solar y la galaxia, y que por eso al final llegan a la Voyager. Esto no ocurre exactamente una vez al año. A veces pasa cada más tiempo. La semana pasada vimos una, y la última vez fue en 2016. No sabemos cómo ocurre todo esto, pero creemos que tiene que ver con las enormes eyecciones de masa del Sol. Hablo de la expulsión de miles de millones de toneladas de materia solar, esencialmente hidrógeno y helio.

-Así que cuarenta años después, las Voyager 1 y 2 siguen haciendo ciencia y dando resultados. ¿Podría haber imaginado que las sondas iban a durar tanto?

«Si alguien hubiera pronosticado que las Voyager iban a durar cuarenta años le habría dicho que estaba loco»

No podría haberlo imaginado. Si alguien lo hubiera pronosticado le habría dicho que estaba loco (ríe). Pero sí que tenía la esperanza de que la nave iba a funcionar durante más de cuatro años, y que quizás, solo quizás, podríamos descubrir cómo era el borde de la galaxia. Lo que nunca habría esperado es que llegase a alejarse 100 veces la distancia de la Tierra al Sol. La mayoría de los modelos decían que el final del Sistema Solar estaba a decenas de veces la distancia entre la Tierra y el Sol, ¡pero no 100 veces! (Ríe).

Esto fue realmente impensable para los que diseñamos los instrumentos y que trabajamos para que la nave funcionase durante cuatro años. En ese momento ninguna nave había viajado durante más de un año o dos. Y aquí hablábamos de cuatro planetas, cuatro años, ¡pero no 40!

-Ahora mismo, ¿hasta cuándo piensan que pueden durar las naves?

Quizás podemos llevarlas hasta el 2028 o así. En la siguiente década vamos a tener que apagar y encender los instrumentos, porque no va a haber suficiente energía para hacer que todos funcionen a la vez. Pero todo es muy incierto, sencillamente porque cuando apagamos un instrumento, la temperatura cae a menos de cien grados bajo cero, o incluso menos, y nunca hicimos pruebas con los aparatos en esas condiciones, así que no sabemos si podrán ser encendidos de nuevo. Hay mucha incertidumbre en torno a esto.

-Si ahora mismo quisieran fabricar una nave que llegase más lejos, ¿podrían hacerlo, y que llegase a una duración de cincuenta o sesenta años?

«Una de las razones de que las Voyager hayan durado tanto es que no tienen ordenadores a bordo»

(Ríe). El negocio de predecir la duración de las naves es muy incierto. Considero que fue excepcionalmente afortunado que las Voyager hayan funcionado durante tanto tiempo. Una de las razones, en mi opinion, es que no tenemos ningún ordenador real en esta nave.

Nuestras naves modernas tienen cientos si no miles de ordenadores a bordo. Son maravillosos, hacen todo tipo de cosas para ti, pero hay tantas formas en que el software que construimos para operar los subsistemas deje de funcionar, que no podemos hacer todas las pruebas necesarias. Hablamos de cientos de millones de posibilidades.

Así que hacemos pruebas con las cosas básicas. Construimos un inteligencia de a bordo que trata de diagnosticar los problemas, apagar algunas cosas y apuntar la antena hasta la Tierra y decir «¡ayuda!». Sabemos esto por ejemplo, porque hicimos los instrumentos para la misión Messenger, que fue a Mercurio, y la New Horizons, que fue a Plutón. Teníamos muchos ejemplos en los que había lo que llamamos un «modo seguro». Eso implica que la nave diagnostica que hay un problema y apunta la antena la Tierra para que nosotros tratemos de repararlo.

Así que al final, contestando a la pregunta de si tengo la confianza o no de que podríamos hacer una nave que durase cincuenta o sesenta años, ¡no! Lo haces lo mejor que puedes, haces todas la pruebas posibles y esperas lo mejor. Pero no podemos estar seguro de que durarán sesenta o setenta años.

Ahora estamos trabajando en una misión, que llamamos la «Interestellar Probe», que se moverá mucho más rápido que las Voyager, quizás unas cinco veces más. Y esperamos que pueda pasar a las Voyager en unos 15 años desde el lanzamiento pero sin que duren más de 25 años. Irán 100 veces más lejos de lo que han llegado estas.

-Tengo una pregunta en relación con los datos que siguen enviando las Voyager. ¿Cuánta información envían y qué tipo de datos son estos?

«La tasa con la que llegan los datos de la Voyager es cien mil veces menor que la que llega a un móvil»

La tasa con la que conseguimos datos es de 16o bits por segundo. Podrías decir, ¿qué quiere decir esto? Es básicamente cien mil veces menos que lo que llega a tu móvil. Si tienes uno muy bueno, es un millón de veces menos. Así que es ciertamente muy lento, pero también suficiente para decirnos lo que necesitamos saber. Los datos miden básicamente cuatro cosas: la fuerza y la dirección del campo magnético interestelar, los rayos cósmicos, que son básicamente protones que se mueven a velocidad de la luz y que vienen de supernovas que estallaron hace muchos millones de años, medimos el flujo de iones de baja energía que viene de la galaxia y que quizás, solo quizás, se escapa también del Sistema Solar. Y también medimos las ondas de radio, que se parecen a sonidos que el espacio hace durante los tsunamis y que no esperábamos.

Esas cosas son las que medimos y básicamente las que necesitamos saber sobre la galaxia. Quizás no todas, pero sí las esenciales.

-Supongo que no, pero, ¿aún pueden cambiar la trayectoria de la nave?

No. La nave se mueve a 17 kilómetros por segundo. Tenemos alrededor de tres kilogramos de combustible, que solo se usa para apuntar la antena de la nave hacia la Tierra. No hay necesidad de cambiar la trayectoria, puesto que no se mueve hacia ningún planeta ni nada que conozcamos. La primera vez que la Voyager se acercará a alguna estrella ocurrirá dentro de 40.000 años.

-¿Es necesario cambiar la orientación de la nave para apuntar a la Tierra?

La antena requiere estar apuntando dentro de una distancia de 10 segundos de arco. La energía de emisión es de solo 22 vatios, algo equivalente a la potencia de una bombilla. Por eso, esta energía tiene que ser apuntada con mucha precisión a la Tierra o no se recibirá ningún dato. Hay propulsores alrededor de la nave que disparan una pequeña cantidad de gas para apuntar la antena, y lo hacen con gran precisión. Perderemos la señal porque finalmente nos quedaremos sin energía en cerca de diez años.

-¿Y con qué frecuencia hay que hacer esto?

Es muy frecuente, ocurre cada pocos minutos. Usamos muy pequeñas cantidades de gas. Los ejes de la nave tienen dos guías. Un sensor que siempre apunta al Sol, y otro que apunta a una estrella en el cielo, creo que ahora es Canopus. De esta forma, la Voyager coloca sus ejes de forma que su antena apunta a la Tierra. Y con pequeños pulsos se consigue que apunte con precisión.

-¿Cuánto tiempo necesita una onda de radio para cubrir la distancia entre la Voyager y la Tierra?

Ahora mismo cerca de 19 horas y 20 minutos. Es el tiempo necesario para que la luz recorra 21.000 millones de kilómetros.

-La nave fue diseñada en los setenta. ¿Hay muchos problemas relacionados con el hecho de que haya que trabajar con un software de este momento? Imagínese solo los problemas que hay siempre con Windows...

(Ríe). Mi tecnología es tan antigua como la Voyager y creo que aún funciona (bromea).

Como he dicho antes, la nave no tiene mucho software, tiene solo alrededor de 60 kilobytes de memoria. Su móvil tiene una capacidad de almacenaje de cerca de 16 gigabytes, esto es, miles de millones de bytes, mientras que la nave tiene decenas de miles. Es una memoria realmente muy pequeña.

Como confiamos en esa memoria para ejecutar automáticamente las observaciones de los instrumentos, debemos tener mucho cuidado con la memoria, y comprobar que cada una de sus células está funcionando bien.

«En los últimos años hemos comprobado que la nave tiene un poco de alzhéimer»

En los últimos años hemos averiguado que la nave tiene un poco de alzhéimer. Lo que hacemos es volcar los contenidos de la memoria periódicamente y entonces los sucesores de la gente que hizo el software en los setenta tratan de programar alrededor de las células muertas en la memoria, para que siga funcionando correctamente. La clave es que no hay mucho sofwtare, la mayoría es hardware, y que este está funcionando bien aún. Creo que este es el secreto de la longevidad de las Voyager.

-Volviendo a su carrera, me gustaría saber, de entre todos sus logros, ¿de cuál se siente más orgulloso?

«Mi mayor logro es ser miembro de la delegación de la humanidad para la galaxia»

De lo que estoy más orgulloso es de haber sido miembro, desde 2012, de la delegación de la humanidad para la galaxia. La nave Voyager es esencialmente un mensaje que la Tierra está mandando al Universo y que dice, “¡Hey!, estamos aquí, hemos logrado cosas y aquí está nuestro mensaje para los siguientes Dios sabe cuántos millones de años". Piense en esto. Cuánta suerte tuve de vivir en el despertar de la edad espacial de la Tierra y de construir un instrumento que está en una nave que es el mensaje de la Humanidad para el Universo. Supongo que este es el logro del que más orgulloso me siento.

-¿Piensa que el Sistema Solar es un sitio pequeño y quizás solitario?

(Ríe). Ciertamente lo es. Cuando te das cuenta de que Alfa Centauri, el sol más cercano, está a 4,3 años luz... De hecho, mientras que la Voyager 1 está a 21.000 millones de kilómetros de la Tierra, Alfa Centauri está a 41,30 billones de kilómetros. Entonces te das cuenta de lo aislados y solos que estamos sobre nuestra nave espacial, la Tierra. Porque esta es la única nave que tenemos. Me doy cuenta de cuán precioso es nuestra nave y cuán importante es que la mantengamos segura y que cuidemos de ella para que nuestra especie pueda sobrevivir. La Tierra es la única nave que tenemos y no vamos a ir a ninguna parte pronto, probablemente en los próximos 1.000 años.

-Alguna gente piensa que el ser humano va a dejar el Sistema Solar. ¿Cree que es posible?

Es realmente muy difícil. Sé que hay muchos visionarios por ahí, pero no creo que ninguno de ellos tenga algo de experiencia en construir una nave, para poder viajar (ríe). No hay ningún crucero esperando para llevarnos a alguna parte, va a llevar muchos siglos.

-Creo que las Voyager son unas de las naves más famosas. ¿Cree que han cambiado la forma de pensar o los sueños de la gente?

«Las Voyager han expandido los horizontes de la humanidad»

Las Voyagers han reescrito los libros de texto sobre el Sistema Solar, los planetas exteriores y ahora nuestra galaxia. Creo que han expandido los horizontes de la humanidad, recuerdo, hace muchos años cuando pasamos Neptuno con la Voyager 2 en 1999 y, por primera vez, pudimos retransmitir los datos directamente en televisión, a lo largo del mundo. Y la gente pudo ver directamente Neptuno al mismo tiempo que los científicos.

Recuerdo la rueda de prensa de ese momento, creo que fue histórica. La gente empezó a darse cuenta de que la exploración no tiene por qué implicar gente necesariamente (puesto que puede hacerse con robots), y que pueden participar, ver imágenes que venían de una distancia de miles de millones de kilómetros de distancia.

Creo que expandió nuestros horizontes. También recuerdo que hubo mucha expectación cuando las Voyager pasaron por Saturno y Júpiter. Estaba en anuncios y revistas y nos dio una visión icónica de nuestro Sistema Solar que no conocíamos hasta ese momento.

Creo que la Voyager, y el programa espacial, en general, expandieron la visión de la humanidad y nos unieron como mundo, porque la gente se dio cuenta de que estábamos en el mismo planeta, que desde el espacio podían verse las fronteras entre países. Nos dio un sentido de universalidad del que no nos habíamos dado cuenta hasta entonces.

-¿En qué está trabajando ahora?

El año que viene vamos a enviar un instrumento con una misión al Sol, la «Parker Solar Probe». El instrumento tiene la intención de medir la radiación en las proximidades de la estrella. Es una misión para tocar el Sol, estaremos a 6 millones de kilómetros de su superficie. Esa es mi principal actividad ahora. Espero vivir lo suficiente para ver el despegue, el próximo 31 de julio, desde Cabo Cañaveral.

http://ABC.es - Septiembre 14 del 2017

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