Apuntes científicos desde el MIT

Hace un par de semanas Michio Kaku publicaba en el Wall Street Journal un artículo titulado “La nueva carrera hacia la Luna”, en referencia a los proyectos de EEUU, China, Rusia, India y Japón de enviar misiones tripuladas de vuelta a nuestro satélite.

Esta mañana he estado en la sede central de la NASA en Washington DC atendiendo una sesión para la prensa con 7 de los astronautas que han pisado la Luna en las misiones Apollo. Y tras constatar, como ya sospechaba, que la verdadera justificación al descomunal gasto que supondría un viaje tripulado a la Luna y después a Marte, no son tanto los beneficios científicos ni innovación tecnológica que puedan conllevar, sino el afán explorador de nuestra especie y sobre todo inspirar a las nuevas generaciones como hizo en su momento el Apollo 11, creo que toca replantear el concepto de “carrera” espacial.
A mi, por lo menos, no me inspira ver a una serie de países gastando dinero público en paralelo “compitiendo” para plantar su banderita y sacar pecho a la antigua usanza. Si el principal motivo para enviar humanos a explorar el espacio es inspirar (una de las palabras más repetidas durante la conferencia de hoy) y que la humanidad logre una nueva gran hazaña… perfecto. Hagámoslo. Pero tendría mucho más sentido hacerlo todos juntos en una misión internacional que aunara esfuerzos y representara no sólo a un país, sino a todos los pueblos del mundo.
Aunque sea por las limitaciones presupuestarias, quizás este podría ser el futuro del viaje tripulado a la Luna.

¿MERECE LA PENA VOLVER A LA LUNA?

Planes aprobados ya los hay. En 2004 George W. Bush anunció la intención de enviar de nuevo humanos a la Luna en el 2020 para recolectar materiales, realizar investigaciones científicas, entender funcionamiento del cuerpo en el espacio, y fundamentalmente prepararse para una futura misión tripulada a Marte.

Pocos son los confiados en que se van a cumplir los plazos, pero es que además, existen bastantes discrepancias entre los convencidos de que la exploración humana del espacio es imprescindible y los que opinan que los costes exceden holgadamente los beneficios esperables.

En resumen, hay 3 motivos básicos que se suelen apuntar para justificar que “vale la pena” ir a la luna: recolectar materiales, investigación científica / innovación tecnológica, e inspiración. Pero todos tienen sus detractores. Concretemos:

Recursos minerales: Conseguir Helio-3
Aprovechar recursos y exportar materiales de la Luna es uno de los argumentos utilizados para justificar su regreso. Se ha hablado con relativa seriedad, por ejemplo, de instalar placas solares que permitirían enviar energía hacia la Tierra. Pero el compuesto que más interés ha generado es el Helio-3, un isótopo extremadamente escaso en la Tierra pero que los vientos solares han dejado en cantidades considerables en el suelo lunar. Su interés radica en que por sus características químicas podría ser muy útil en los reactores de fusión nuclear.
Los críticos apuntan que las enormes cantidades de materiales lunares que deberían ser transportadas a la Tierra para una vez aquí extraer el Helio 3, la hacen una tarea demasiado costosa. También dicen que sería bueno primero asegurarnos de que podemos controlar la fusión nuclear… y en otra consideración muy relevante, se plantean si eso mismo no lo pueden hacer robots de manera más barata y segura.

De hecho, este es uno de los principales focos de discusión. La cuestión no es si debemos explorar el espacio o no, la rotundidad del sí está fuera de cualquier duda. La discusión es si debemos hacerlo con humanos o con unos mucho más baratos robots.
Los defensores del viaje tripulado replican que esos mismos argumentos existían al inicio de los 60 y posteriormente se vio que las habilidades y versatilidad humanas eran muy superiores. Continúa siendo así, pero sin duda llegará un momento en que el cuerpo humano tendrá más limitaciones que los futuros robots.

Ciencia: Telescopios en la Luna
Enviar un astronauta geólogo a recoger muestras e investigar la superficie lunar estaría muy bien, si fuera seguro y más barato. De momento esta brutal inversión científica no parece justificada por mucho que nos ayudara a conocer mejor el origen de nuestro planeta o del sistema solar.
Otra iniciativa científica que cuenta con muchos adeptos es instalar telescopios en la cara oculta de la Luna. Su superficie estable permitiría construir estructuras mayores que los telescopios espaciales, y sin una atmósfera que interfiera en las observaciones, y escondidos de las radiaciones de radio terrestres, permitirían explorar en un espectro de bajas frecuencias todavía no testadas. Y el pasado nos dice que siempre que vemos con una nueva lente descubrimos alguna novedad.
Los críticos se preguntan hasta qué punto es factible construir un telescopio en las condiciones lunares. Argumentan que, como en el caso del helio 3, los defensores de los viajes tripulados no prestan suficiente atención a las profundas limitaciones técnicas de dichos proyectos.
De nuevo, no se trata de investigar sí o investigar no. Claro que sí! Pero si queremos maximizar la relación coste/beneficios, los científicos de la NASA prefieren invertir el dinero en otros telescopios, exploración con robots, sondas… que en viajes tripulados.

Inspiración
Apollo 11 fue histórico, un hito de nuestra especie que inspiró a jóvenes y adultos pero… ¿volvería a ocurrir lo mismo? Difícil de pronosticar, la sociedad ha cambiado mucho y el concepto “presencia física” a disminuido su valor. Sin duda un proyecto como el de enviar un humano a Marte (a la Luna ya hemos ido) sería tremendamente inspirador, pero quizás no tanto como lo fue el Apollo en su momento.

Está en nuestros genes
En el epílogo de su libro “Man on te moon”, Andrew Chaikin dice que le irrita oír a la NASA repitiendo la expresión “the next logical step is…” (el siguiente paso lógico es….”. “¿Qué tiene que ver la lógica con todo esto???”, se pregunta Chaikin. Para él, y muchos otros, explorar el espacio es algo más emocional que racional, algo instintivo intrínseco a la naturaleza de nuestra especie. Innegable.
Para los pro, éste es uno de los motivos más poderosos. Y para los anti, de los más absurdos. El debate se intensifica cuando unos y otros le añaden argumentos bastante flojos como “algún día la humanidad deberá salir de este planeta” o “tenemos otros problemas aquí en la Tierra”.

La segunda carrera espacial
A no ser que aparezca la interesante propuesta de un programa conjunto, a nadie se le escapa que las opciones Chinas y Rusas son una “amenaza” al liderazgo estadounidense en la exploración espacial. Uno de los astronautas de la reunión de hoy en la NASA ha citado el programa Ruso buscando la motivación para acelerar el de USA.
Ojalá el hombre pise de nuevo la Luna, pero sin que sea una carrera absurda.

Innovación tecnológica
Es uno de los puntos fuertes para defender el viaje tripulado. Obvio que una empresa así genera grandes avances en su camino que revierten posteriormente en la sociedad. Claramente es un motor de innovación indirecto. La pregunta de los críticos es si los mismos se pueden conseguir de manera directa y sin rodeos.
“Pues quizás no, porque como en muchos otros campos, la investigación en lo desconocido es imprevisible”, sería la respuesta más corta y contundente.

Ir a Marte, and beyond
Está clarísimo: ir a la Luna no está justificado si no es pensando en ir más lejos después. ¿Por qué no vamos directamente a Marte entonces? Es la sugerencia de Buzz Aldrin . “Porque debemos entrenarnos antes”, es la respuesta oficial. La luna sería un lugar ideal para testar cómo responde el cuerpo humano a la vida fuera de la Tierra, y establecer una base que en algún momento podría actuar como parada intermedia en el viaje a Marte. Si esta es la mejor opción o no, es un debate técnico más que ideológico y por lo visto en la sesión de hoy, no parece todavía absolutamente claro.

En definitiva, está claro que habrá futuros astronautas pisando la superficie de la Luna, Marte, u otros rincones del Sistema Solar. La discusión es si debido a los enormes costes que eso representa debemos empezar ya o vale la pena esperar un poquito. Lo que sí está claro es que si EEUU quiere cumplir el mandato de Bush de llegar a la Luna en el 2020, Obama deberá decidir pronto si pone todavía más dinero para hacer que sea posible, o anuncia que tiene otros planes prioritarios tan inspiradores para el planeta como las Misiones Apollo. Yo apuesto por lo segundo.

Recuerdo la entrada “Exploración espacial con humanos, ¿para qué? ” como uno de los primeros grandes debates en los que vuestras aportaciones enriquecieron sobremanera el texto del post.
En esos momentos empezaba a dudar acerca de la urgencia de colonizar el espacio, y sobretodo de la necesidad de enviar una nave tripulada a Marte.
He estado siguiendo el asunto y asistido a varios eventos. El último, el pasado jueves 26 de junio en la sede de la National Academy of Sciences (NAS) en Washington DC. Allí, el Consejo de Estudios Espaciales organizaba un simposio titulado “Forjando el futuro de la ciencia espacial: los próximos 50 años”. Se habló más de política y presupuestos que de ciencia. No es de extrañar, la frase inicial en la presentación de Lennar Fisk, director saliente de la SSB fue: “actualmente, la única certeza en la NASA es la incertidumbre”.
Se refería a la controversia interna que existe en la NASA sobre el camino que debe seguir esta institución. La NASA tiene un presupuesto de 17 mil millones de dólares para el 2008. Este dinero se distribuye en diversos paquetes. Los dos mayores son exploración y ciencia. El problema para algunos es que la decisión tomada en 2004 de enviar humanos primero a la luna para entrenarse, y luego a Marte, repercute negativamente en los recursos destinados a la investigación científica (astrofísica, ciencias planetarias, astrobiología…).
La situación es compleja. Hay versiones oficiales e infinidad de conversaciones de pasillo. En el fondo se trata de una decisión política, y como en política el chismorreo y la subjetividad están permitidas, hagamos lo propio… Lanzo una primera pregunta siendo consciente de lo limitada que es nuestra información: “Si enviar una misión tripulada a Marte estuviera en vuestras manos, ¿lo haríais?” Yo esta vez me mojo, y digo que no.
De todas formas, este no es el caso. La decisión ya está tomada desde el 2004 y hay un presupuesto aprobado. Si formaras parte de una organización como la NASA y se tomara una decisión de tal envergadura, podrías no estar de acuerdo, pero te tocaría acatarla. Y si no te gusta como marchan las cosas, dimites como hizo el pasado marzo Alan Stern, ex-jefe de la división científica de la NASA.
Lo que pasa… es que no son sólo cuatro los que se quejan. Hay muchísima gente de peso considerando que el programa para viajar a Marte fue un error, y es preferible dar marcha atrás cuanto antes. Por tanto, consciente de nuestra tremenda desinformación pero también del derecho que tenemos a opinar sobre dónde va el dinero público (imaginemos que fuera el nuestro), la segunda pregunta que propongo es: A estas aluras, ¿replantearíais la misión? Yo... creo que sí. Y además, basado sólo en cotilleos y percepciones subliminales en los tonos de voz de algunas declaraciones oficiales, me atrevo a pronosticar que el próximo presidente de US dirá: “tranquilos que a Marte iremos, pero tardaremos un poco más de lo planeado. De momento lo paramos”.
Repito: estamos haciendo cotilleo científico. Pero si no nos lo tomamos muy en serio, no me parece tan pernicioso. Así que continuemos entonces…
La NASA no nació como una organización científica. Su principal objetivo era la exploración del espacio. Y algunos opinan que si eliminamos el “sueño” de poner un humano en Marte, perdería gran parte de su razón de existir. El conocimiento científico del Universo no es suficiente; se necesita un gran proyecto hacia el que dirigirse. Además, argumentan que la exploración con robots todavía tiene trabas.
En una de las sesiones una científica planetaria dijo: “Un geólogo en Marte sería muchísimo más versátil que un robot”. De inmediato alguien del público respondió: “esto no va a suceder. ¿Tu sabes cuanto cuesta enviar un geólogo a Marte de forma segura, y traerlo de vuelta?”
Los partidarios del giro hacia la ciencia dicen que en los últimos años, lo que está llenando portadas de periódicos y entusiasmando al público son los descubrimientos hechos con la parte del presupuesto destinada a la ciencia. Piden más recursos, pero entienden que invertir todavía más dinero público en supernovas, quasares, agujeros negros… no complazca a los políticos preocupados por la prosperidad económica de EEUU. Es lógico. Su propuesta es que la NASA amplíe horizontes científicos. La NASA podría utilizar su sólida estructura y el indudable talento de sus científicos para enfatizar las investigaciones en cambio climático, nuevas energías, aeronáutica civil y comercial… incluso en tecnología militar. Este es el verdadero "cambio de rumbo" por el que muchos apuestan.
En todo caso, nadie habla de olvidarnos de los astronautas, claro que no. Hay grandes expectativas con la Estación Espacial Internacional , y sólo hace falta leer los comentarios del post del pasado diciembre para entender porqué sí es necesario mantener humanos por el espacio. Pero quizás misiones faraónicas como el viaje a Marte, por eso de que está en nuestros genes y que colonizar el espacio es el destino final de la humanidad... puede esperar un poco. I don’t know… estoy seguro que vuestras reflexiones volverán a ampliar y enriquecer este texto chismoso pero bienintencionado que se deja demasiados aspectos por comentar.

Si pretendes descubrir algunos de los proyectos tecnológicos más futuristas del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT ), el primer lugar que querrás visitar es el Media Lab , un centro que mezcla ingenieros, científicos, artistas y empresarios con la inequívoca misión de “inventar el futuro”.
Pasear por su interior es un estímulo constante, y escoger entre sus más de 300 proyectos, imposible.
Tras una enorme ventana descubres a Leonardo, el robot emocional más avanzado que existe. Leonardo te mira y escucha. Es capaz de interpretar las expresiones de tu cara, el tono de tu voz, e interactuar contigo. Será socialmente inteligente y representa el porvenir de los robots personales .
Pasas a la sala contigua y te presentan al grupo que explora interfaces más efectivas que el teclado para comunicarte con el ordenador; observas a un investigador que pretende dirigir un sonido para que se oiga sólo en un lugar concreto, y visitas al equipo que diseña nuevos instrumentos musicales y prepara un revolucionario concepto de escenificación musical llamado ópera del futuro , que estrenarán en Montecarlo en 2009.
Subes un piso y el director del Human Speechome Project te explica que está registrando 400.000 horas de audio y video de su propio hijo para identificar los momentos claves del desarrollo y aprendizaje del lenguaje. A su lado, el grupo de Alex Pentland te muestra sensores personales que miden detalles de tus movimientos, expresiones faciales, tono de voz, lenguaje no verbal, y dinámica de las conversaciones para extraer información sobre el comportamiento humano y las interacciones sociales.
De vuelta a la primera planta te encuentras el laboratorio del experto en prótesis Hugh Herr, que ya ha diseñado el tobillo electrónico más avanzado que existe, ahora está trabajando en una rodilla, y asegura que las prótesis inteligentes llegarán a superar holgadamente las características originales de los miembros amputados.

Sales del MediaLab aturdido, y te das cuenta que todavía te falta recorrer todo el MIT y enfrentarte a sus proyectos de mayor envergadura. Caminas escasos 150 metros, subes a la quinta planta del Edificio 68, y entras en uno de los laboratorios de biología sintética más prestigiosos del mundo. Allí su director Drew Endy te dice “como ingeniero, me apasiona construir cosas, y no encuentro un reto más apasionante que programar ADN y fabricar organismos vivos para que se comporten de la manera que hayamos previsto”. La biología sintética representa un nuevo paso en la ingeniería genética, va más allá de modificar o combinar elementos que ya existen dentro de la célula. Se trata de diseñar desde cero nuevas estructuras y moléculas con las funciones que queramos; y estandarizarlas para poder crear a gran escala formas de vida absolutamente noveles.

Pero si hablamos de integrar los planteamientos de la ingeniería con la biología molecular, nos dirigimos de lleno a una de las apuestas más fuertes del MIT para los próximos años. El filantrópico David Koch ha dado100 millones de dólares para construir el futuro Koch Institute para la Investigación Integral del Cáncer . Allí, investigadores como el premio Nobel Phillip Sharp formaran equipos mixtos con ingenieros como Robert Langer, cuya mente sólo se dirige a solucionar problemas. Langer posee más de 600 patentes y es uno de los pioneros en la creación de nanopartículas que viajarán por el torrente sanguíneo, identificarán las células tumorales, y liberarán fármacos específicos sobre ellas.

Baterías más eficientes, captación de carbono, mejoras en la fisión nuclear, en el aprovechamiento de la energía solar, en los molinos eólicos, en biocombustibles, … son algunas de las iniciativas que se emprendieron con fuerza cuando en 2006 la presidenta del MIT, Susan Hockfield, estableció la lucha contra el problema energético como una de sus principales responsabilidades.
Pero si hablamos de fuentes de energía futuristas, sin duda una de las grandes esperanzas es la fusión nuclear; forzar la unión entre átomos de hidrógeno para formar helio y liberar una enorme cantidad de energía. En el Plasma Science and Fusion Center te muestran su principal herramienta de investigación, el reactor Alcator C-Mod. Pero en seguida te conducen al LDX , un reactor inspirado en la magnetosfera de Júpiter y en cuyo interior levitará un anillo superconductor de media tonelada. Con él pondrán a prueba una estrategia absolutamente novedosa para confinar átomos y acercarse a la fusión nuclear.

Si hay un área en la que el MIT ha sido siempre uno de los líderes destacados, ésta es la robótica. Te encuentras robots esparcidos por todo el campus. En el departamento de astronáutica los hay que vuelan de forma independiente, el robosnail del departamento de ingeniería mecánica imita a un caracol y sube por las paredes llegando a cualquier rincón que se proponga, y el grupo de locomoción está obsesionado en conseguir que sus robots se muevan de una forma más natural. Pero si buscamos lo más puntero en devolver el sentido original a la palabra Robot (trabajador), tenemos que ir al Laboratorio de Inteligencia Artificial y Ciencia Computacional (CSAIL). Allí Rodney Brooks lo tiene claro: “mi misión actual es hacer robots útiles, que ayuden a las personas en sus trabajos. No que los sustituyan, sino que los hagan más fáciles, como ha pasado con los ordenadores”. A continuación nos presenta con orgullo a “Obrero”, un robot humanoide con manos flexibles y sensores táctiles deformables inspirados en la piel humana. La exquisita sensibilidad de Obrero le permite percibir las propiedades del objeto que está cogiendo y actuar en consecuencia. Distingue perfectamente un huevo de un tornillo, y puede coger tanto una pieza metálica pesada de forma tenaz, como un papel enrollado sin aplastarlo.
Abandonas el laboratorio de Brooks y a simple vista distingues al equipo que ha diseñado el “Robocar”, un vehículo autónomo que se desplaza sin conductor ni control remoto. Sus sensores y un sistema de posicionamiento le son suficientes para dirigirse a sí mismo. El Robocar quedó finalista en una competición esponsorizada por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, y permite hacer más plausible un futuro en el que algunos coches no requieran conductor.

En el mismo edificio se realizan decenas de proyectos en Inteligencia Artificial. Es ilusorio predecir cuál fructificará en el futuro, pero quizás donde más esfuerzos se están dedicando es al reconocimiento de imágenes por ordenador y a la fotografía computacional .
Ante una foto con serpientes, árboles, pájaros, rocas, caballos, vehículos y casas, para nosotros es fácil distinguir qué es un animal, y qué no lo es. Para un programa informático es mucho más difícil… de momento. Inspirados en el funcionamiento del cerebro se están construyendo modelos informáticos de visión computacional que podrán extraer información muy precisa de las imágenes. Pronto, cuando teclees la palabra “coche” en Google images, la búsqueda no se realizará por los tags de la foto que alguien haya introducido, sino por su contenido gráfico.

Rememorando “2001: Odisea en el Espacio” mezclamos la inteligencia artificial con la exploración espacial; un área en que la NASA y los ingenieros del MIT siempre han trabajado de forma estrecha. Existen tres formas de explorar el espacio: Con humanos, con robots, y mediante telescopios. De las tres podemos encontrar proyectos bastante futuristas. Olvidaros de la imagen del astronauta patoso vistiendo un traje espacial enorme y pesado que le dificulta los movimientos; es el pasado. El traje del futuro estaba colgado en el despacho de su diseñadora, Dava Newman, en el departamento de Astronáutica e Ingeniería de Sistemas. Este traje cuenta con un novedoso sistema que utiliza contrapresión mecánica en lugar de aire presurizado, y que mejorará no sólo la movilidad de los astronautas, sino también su seguridad.
El MIT tiene varios proyectos de robots destinados a la exploración de Marte. Uno de los más originales son los microbots , pequeñas esferas equipadas con sensores y sistemas de comunicación que se esparcirían en gran número por la superficie de Marte. Esta estrategia permitirían recoger datos de un área mucho mayor y diversa que con los vehículos convencionales.
La construcción de telescopios nunca ha sido una de las áreas en las que el MIT ocupase un lugar destacado, pero sin embargo la NASA les está financiando el desarrollo de un proyecto para construir telescopios en la cara oculta de la luna . Allí, sin ninguna atmósfera que enturbie, serían capaces de recibir señales de la época oscura del universo, cuando se empezaron a formar las primeras estrellas y galaxias.

De lo inmenso a lo diminuto. La nanotecnología ya no tiene dueño. Se ha esparcido por los laboratorios de biología, de ciencia de materiales, de medicina, de ingeniería… pero quizás quien más expectante la ha recibido es el “Institute for Soldier Nanotechnologies”, un centro que recibe una abrumadora cantidad de dinero por parte del Ejército de Estados Unidos con el objetivo de proteger mejor a sus soldados. El soldado del futuro llevará sensores de gases tóxicos, protectores ligeros a base de nanotubos de carbono que dejarán obsoleto al kevlar, botas que le permitirán saltar y correr más rápido, implantes biónicos, y toda una serie de artilugios encaminados a reducir los riesgos durante las misiones, mejorar la intervención en caso de heridas, e incrementar las capacidades humanas.
Por último, uno de los proyectos más ambiciosos y que puede tener un impacto mayor en nuestra vida cotidiana es la electricidad sin cables. Los ingenieros del MIT ya han conseguido encender a distancia una bombilla de 60 vatios con un dispositivo situado a 2 metros de distancia. Marin Soljacic asegura que gracias a esta metodología basada en el acoplamiento por resonancia magnética “en un futuro cercano podríamos no necesitar cables para recargar nuestros teléfonos móviles, PDA’s, ordenadores, y una larga lista de equipos electrónicos”.

Es un sacrilegio no citar la ciencia básica puntera que el MIT está haciendo en neurociencia, en biología molecular o en el estudio del clima, ni hablar de su prestigiosa facultad de economía, ni de urbanismo, ni del departamento de ciencia, tecnología y sociedad más antiguo del mundo. Resulta imposible prever cuáles de sus proyectos pueden llegar a transformar nuestra sociedad; no se necesita una perspectiva histórica demasiado remota para entender lo inocentes que seríamos si lo creyéramos.

Algunas de las investigaciones del MIT se estancarán, y en muchísimos casos otros centros les pasarán por delante. Pero paseando como explorador científico por sus interioridades respiras futuro, y no te queda ninguna duda que en lugares como éste es donde se inventa parte del mundo en el que viviremos.

Publiqué este artículo ayer jueves 27 en la versión impresa de Ciberpaís, dentro de su especial 10º Aniversario. También se recoge en la web , pero sin fotos ni links. Por eso me permito reproducir el texto añadiendo dichos elementos, e invitaros a comentar o pedir más detalles de las investigaciones que aquí he tratado tan, tan de refilón.

Cuando Roberto me dijo que construía nanomateriales le pedí que me llevara a su laboratorio Aero&Astro del MIT. “No verás nada, es muy aburrido”, me contestó este físico e ingeniero de materiales salmantino, que hizo su doctorado sobre nanocomposites en Zaragoza y ahora investiga en el MIT. “No me importa. Quiero entender el día a día de alguien que trabaja en nanotecnología, las técnicas que utiliza, proyectos de futuro realistas, roles dentro del laboratorio…”.
Mientras me mostraba cómo sintetizaban nanotubos de carbono aparecieron las palabras “etileno, enlaces covalentes, resinas epoxi, matrices …”; “Esto es química, no?”, pregunté. “Bueno… nosotros le llamamos física de materiales”. Me quedé dudando hasta que explicándome la fase de caracterización me habló de rigidez, fuerza, resistencia, constante de Hook… esto ya me sonaba a física (y un poco a chino también).
La verdad es que Roberto Guzmán de Villoria tenía razón, pero sólo en parte. El día a día del científico no es de una exaltación constante. La investigación es un trabajo a veces tedioso, y los laboratorios no suelen ser la alegría de la huerta. Pero en ocasiones incluso ellos pierden la perspectiva de lo asombroso que puede ser su trabajo visto desde fuera. Detalles insignificantes para ellos a nosotros nos dejan boquiabiertos. Sólo hace falta que se alejen mentalmente del hoy y el aquí, que observen su disciplina desde lejos, y nos cuenten de donde vienen, a donde van, y qué están aprehendiendo por el camino. Observar el proceso científico en cámara rápida es fascinante.

Un tal Iijinca descubrió por accidente los nanotubos en 1991, en Berkeley construyen nanoradios , y Roberto nos cuenta que podrían utilizarse para construir un ascensor espacial. No dejéis de abrumarle a preguntas sobre nanociencia; el tipo es un crack.

Nanotubos y nanocomposites , por Roberto Guzmán de Villoria

Dentro de la ciencia uno de los términos de moda en los últimos años es el de “nanotecnología”. Parece que todo ha empezado a menguar y si antes teníamos “ microelectrónica”, “microfibras” o “microestructuras”, etc… ahora empezamos a hablar de “nanoelectrónica”, “nanofibras” o “nanoestructuras”, e incluso el ipod, tiene su hermano pequeño, el “ipod nano”. Sin embargo, ¿cuándo algo es realmente “nano?”.
El prefijo de origen griego “nano”( extremadamente pequeño) indica en el Sistema Internacional de Unidades un factor de 10-9. Por ello, se suele decir que algo es “nanométrico” cuando una de sus dimensiones es del orden de nanómetros, o lo que es lo mismo, mil veces más grande que un micrómetro. Con esta definición, evidentemente, el ipod nano queda realmente lejos de ser realmente “nano”

La nanociencia se define como aquella disciplina que se encarga de controlar y manipular estas nanoestruturas, algo evidentemente bastante complejo debido al pequeño tamaño con el que se trabaja. Por eso todavía se está un poco lejos de poder fabricar nanorobots que puedan circular por la sangre y manipular células como en algunas novelas de ciencia ficción. Uno de los mayores problemas para poder hacer robots de este tipo es el cómo fabricar las distintas piezas que lo componen. Lo ideal sería poder mecanizar alambres de diámetro minúsculo, pero las técnicas del mundo macroscópico en el que nos movemos no funcionan muy bien en el “nanomundo”.

Nanotubos de carbono, y el ascensor espacial
Afortunadamente, hace unos años se descubrió un material de propiedades muy interesantes para poder comenzar a trabajar: los nanotubos de carbono.

Hablar de nanotubos de carbono podría llevarnos mucho tiempo, pero en una rápida descripción son semejantes a una fibra de carbono (ambos son 100% carbono) pero de un diámetro del orden de nanómetros y longitudes que pueden alcanzar varios milímetros. Realmente son huecos, en forma de tubo, y pueden estar formados por uno o varios cilindros concéntricos como los que se representa en la siguiente imagen. Pero ¿Qué les hace tan interesantes desde el punto de vista estructural?

Aparte de sus asombrosas propiedades eléctricas (dependiendo del tipo pueden ser materiales semiconductores o conductores) y térmicas (estables hasta altas temperaturas en vacío), los nanotubos de carbono poseen unas elevadísimas propiedades mecánicas. Su rigidez y resistencia veces superiores al acero, unido a su baja densidad, los convierten en un refuerzo ideal a pequeña escala. Con un material así ya parece más viable poder hacer robots que viajen y suministren medicamentos a las células enfermas, aunque de momento hay que ser un poco menos ambicioso en el diseño y simplificar un poco.

En esta idealización de la izquierda, el posible robot está compuesto por un solo nanotubo al que se le han unido unas cadenas de péptidos para poder orientarse. Está impulsado por un motor fabricado con biomoléculas.
Los científicos de la Universidad de Rutgers estiman que para el 2020 esté funcionando.

El interés de los nanotubos de carbono no se quedan sólo en dispositivos miniatura. Sería una pena no aprovechar sus propiedades a escala macroscópica, e incluso ir más allá y hacer construcciones realmente grandes que sin un material tan resistente no fueran posibles. Y eso mismo debió pensar Bradley Edwards cuando comenzó a estudiar la viabilidad de un ascensor espacial . Lo que comenzó siendo un proyecto para la el Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA (NIAC), se ha convertido en una de los mayores retos de la ingeniería de los últimos años. Aunque en un principio parece de ciencia ficción, Arthur C.Clarke ya hablaba de ello en su novela “Fuentes del Paraíso”, no es tan aventurado como en un principio pueda parecer.

La primera ventaja es que sería más rentable que utilizar una lanzadera. Ahora mismo cada kilo que se manda al espacio sale a unos 34000 € frente a los 340 € que costaría con el ascensor espacial. Los astronautas se evitarían todos los problemas que sufren al acelerar y sobre todo al reducir la velocidad para entrar en la atmósfera, y evidentemente, al ser mucho más barato y seguro, ir al espacio sería casi tan sencillo como pulsar el botón del ascensor. Aunque realmente, todavía queda mucho por andar.

El mayor reto está en cómo hacer un cable lo suficientemente resistente para que se pueda extender una longitud de 10 000 Km sin romperse. Y es ahí donde entran los materiales compuestos de nanotubos de carbono. Debido a sus altísimas propiedades mecánicas, se podría fabricar una fibra compuesta por estos diminutos tubos. Ya se han hecho algunos intentos y en los dos últimos años bastante prometedores, aunque aún lejos de la resistencia y rigidez requerida. La industria aeroespacial está muy interesada en cualquier avance en nanocomposites y por ello han lanzado un concurso, que finaliza en 2010, para animar a los investigadores a desarrollar un cable que cumpla los requerimientos para el ascensor espacial. Aunque no tiene porqué tener nanotubos, recomiendan a los participantes que los utilicen en sus investigaciones. El premio de este año , 600 000 € subvencionados por la NASA, aunque cada año sube la cantidad de dinero así como los requisitos a cumplir.

Arte nanoscópico
Al igual que la industria aeroespacial, las empresas aeronaúticas también están muy interesadas en los nanotubos de carbono. En el departamento de Aero&Astro utilizamos este refuerzo para añadírselo a materiales utilizados en aviación, como son resinas de muy baja viscosidad y fibra de carbono de altas prestaciones. Tengo la suerte de poder trabajar y fabricar estructuras tan bonitas como estas (http://www.nanobliss.com/).
Cada cubito de la siguiente figura, está compuesto por millones de nanotubos de carbono, que son esa especie franjas que se ven en la segunda imagen.

Uno de los principales inconvenientes de los nanotubos de carbono en la actualidad es su elevado coste. Afortunadamente los precios se están abaratando ya que los componentes necesarios para la fabricación de los nanotubos no son nada caros (básicamente no son más que un poco de catalizador metálico e hidrocarburos). Para concluir, hay que destacar que en este caso España no tiene nada que envidiar a otros países y ya hay empresas que están empezando a apostar por la nanotecnología y los materiales nanocompuestos.

Hoy he asistido al cuarto acto sobre exploración espacial desde el pasado septiembre, dispuesto a resolver la duda que me generaron los tres anteriores: ¿Vale la pena enviar humanos a explorar el espacio si es mucho más barato, efectivo y seguro hacerlo con robots?

El primer evento al que acudí fue la presentación de la película-documental “In the Shadow of the Moon” , en la que con imágenes inéditas de la NASA y entrevistas a científicos, ingenieros, astronautas y políticos, se reconstruye la carrera espacial de los años 60 y la llegada del Apolo 11 a la luna. En el debate posterior participaron el director de la película, ingenieros del MIT relacionados con la construcción de las naves Apolo, el subdirector de la NASA en ese momento, y dos antiguos astronautas. Todos estaban emocionados al recordar el gran hito que supuso el alunizaje de 1969, y se mostraban entusiasmados con el programa espacial de la administración Bush que prevé volver a la luna en el 2020, como preparación para una futura exploración humana de Marte.

El segundo acto fue un seminario que recibimos los Knight Fellows con David Mindell, el director del departamento de “Ciencia, Tecnología y Sociedad” del MIT, y quien en primavera del 2008 publicará el libro “Digital Apollo: Human and Machine in Six Lunar Landings”. David Mindell es historiador e ingeniero, y lleva tiempo investigando sobre la relación hombre-máquina con especial interés en la exploración del espacio. Durante el seminario quedó claro que la presencia humana dentro de la nave no es imprescindible para viajar a la luna o Marte, y que no aporta un valor relevante desde el punto de vista científico. Además, encarece enormemente las misiones. Sobretodo por las medidas extra de seguridad que conlleva y porque por fuerza deben devolver a los astronautas a la Tierra.

El tercer acto fue la charla “50 años en el espacio: Reflexiones” realizada por John Logsdon , director del Instituto de Política Espacial de la George Washington University y miembro del consejo asesor de la NASA. John Logsdon lleva 40 años trabajando en asuntos de política espacial, y es un defensor absoluto de las misiones tripuladas al espacio con fines de exploración. Afirmó sin complejos que para él lo más importante no eran las aplicaciones prácticas derivadas de la investigación espacial, sino la experiencia que representa para toda la humanidad, y reconoció que durante 3 décadas la NASA no tuvo una visión clara sobre hacia donde guiar sus inversiones. En el informe que en 2003 su consejo presentó al gobierno de Estados Unidos se leía la siguiente frase: “Todos los miembros del consejo estamos de acuerdo en que los futuros esfuerzos de América en el espacio deben incluir la presencia humana en la órbita terrestre, y más allá posteriormente”. En enero del 2004 el presidente Bush anunció su nuevo programa espacial y como parte de su discurso dijo: “Es el momento para que América realice los siguientes pasos. Hoy anuncio un nuevo plan para explorar y extender la presencia humana por el sistema solar”.

En la charla también estaba mi compañero John Mangels, un excelente periodista científico con más de 20 años de experiencia y que lo ha cubierto todo sobre exploración espacial. Le dije algo parecido a: “John, tengo dudas, después de esta charla y la de Mindell, nadie ha dado motivos científicos de peso para enviar humanos al espacio. Sólo se habla de nuestro afán por explorar nuevos mundos, que por otra parte se puede hacer con robots. No tengo claro que esté justificado si representa un incremento de coste tan elevado”. Me contestó “bien… tienes razón, este es el punto importante…, pero en mi opinión es un reto que debemos afrontar. Tu no habías nacido en el 69. Fue impresionante, uno de los momentos más fabulosos del siglo XX. Todo el mundo siguió con pasión la llegada del hombre a la luna. No debemos renunciar a los viajes tripulados, la gente no siente lo mismo si quien pisa Marte es un robot en lugar de un humano. Odio a Bush, pero debo reconocer que es esto ha sido valiente y ha desatascado una situación compleja para la NASA”.

Cada lunes asisto a la clase de “Ciencia, Tecnología y Sociedad” de David Mindell. Al terminar la de la semana siguiente le pregunté “David, si tu fueras el único responsable de definir el programa espacial de la NASA, teniendo en cuenta los costes, la repercusión científica, social.. no te digo dentro de 50 o 100 años, sino ahora… enviarías humanos a la luna otra vez?” David Mindell inspiró, y dijo: “No”.

He conversado de este tema con más gente. No compro las críticas a la exploración del espacio en base a los problemas más graves que existen aquí en la Tierra. Como dirían en US, esto es comparar “apples and oranges”. No hace falta ahora recordar los enormes beneficios que ha supuesto la investigación espacial, pero cuando alguien defendió las misiones tripuladas por el sistema solar diciendo que tarde o temprano la especie humana deberá abandonar este planeta, tampoco me convenció en absoluto. El pasado septiembre en un artículo de la revista “The Economist”, mucho más agresivo que este post, se podía leer: “una escandalosa cantidad de dinero se ha malgastado con la presunción de que viajar por el cosmos es el futuro de la humanidad”

Después del denso seminario sobre política espacial de hoy, tampoco he resuelto mis dudas. La decisión de pisar de nuevo la luna en el 2020 está tomada, y depende de lo que allí pase, se irá a Marte o no. Su justificación es básicamente emotiva y responde a nuestra naturaleza exploradora. Pero es suficiente?

Lo que sí tengo claro es que el debate sobre estos temas es importante. John Mangels intuye que la mayoría de americanos aprueba que con dinero público se financie la conquista del espacio. Algo me dice que en esto los europeos son diferentes.