Apuntes científicos desde el MIT

¡Otro fichaje! Roberto Guzmán es físico e ingeniero de materiales, y cuando nos hicimos amigos en el MIT siempre me explicaba freakadas interesantísimas provenientes del mundo de la tecnología. Pero lo que más me gustaba es que no se quedaba en la anécdota. Sus conocimientos científicos le permitían dar un contexto y valorar en detalle si era algo símplemente curioso o un gran avance. Esperemos que se suelte, y periódicamente nos explique lo último de lo último de la tecnología, un espacio poco cubierto en el blog.

El principio de flexibilidad – uno de los pocos que tiene este blog – hace sin embargo que hoy Roberto inaugure con un post de menor carácter tecnológico, y aproveche su asistencia a un evento con los astronautas Aldrin y Armstrong del Apollo 11 para plantear un tema de preactualidad: la exploración espacial. Utilizo este término porque pronto empezaréis a escuchar noticias sobre el 40 aniversario de la llegada del hombre a la Luna que tendrá lugar el próximo 20 de julio.
Sin querer quitar protagonismo a Roberto, ¿de qué creéis que se hablará más? ¿de la teoría conspirativa según la cuál todo fue un montaje y Armstrong nunca pisó a la luna? ¿o de si vale la pena invertir una millonada de dólares en repetirlo e incluso ir a Marte?

¿CUÁLES SON LOS SIGUIENTES RETOS DE LA EXPLORACIÓN ESPACIAL?, por Roberto Guzmán de Villoria

Cuando se nos pregunta el porqué invertir dinero en investigación y se habla de medicina, informática o avances en ingeniería, todo el mundo suele estar de acuerdo en que está completamente justificado. Sin embargo cuando se habla de investigación espacial, la opinión general no es tan unánime, más aún cuando nos encontramos en una crisis como la actual. Tal cual están las cosas, no parece tener mucho sentido gastar parte de los impuestos en buscar vida en otros planetas y mucho menos mandar astronautas al espacio. Conscientes de la decreciente popularidad que tiene hoy en día la exploración espacial, un simposio como “Giant Leaps”, donde se podía encontrar a Buzz Aldrin o Neil Armstrong (aunque sólo acudió a un memorial previo), parecía una ocasión ideal para plantear el futuro de la investigación espacial, y conocer de primera mano hacia donde se dirige.
Maria Zuber responsable del Departamento de Tierra, Atmósfera y Ciencias Planetarias del MIT , y la posterior mesa redonda, se encargaron de mostrarnos próximos retos.

1. Estudio de la fisiología y el comportamiento humano en condiciones de baja gravedad.
Realmente importante desde el punto de vista de la exploración espacial con humanos, más cuando se piensa en estancias largas. En este sentido la Estación Espacial Internacional está siendo fundamental. Aunque se planea utilizar robots, todavía se está muy lejos de conseguir la versatilidad de un ser humano. Evidentemente es un campo científico con menos utilidad para los no astronautas.

2. Medida de la variabilidad solar.
Aparte de la importancia que tiene para nosotros, como ya se explicó en un interesante post , en el caso de la investigación espacial es necesario conocer la predicción del tiempo espacial evitando por ejemplo tormentas solares que pueden incomunicar la nave o el satélite.

3. Determinar la extensión y la composición del universo.
Se piensa que el 73% del universo está formado por una forma hipotética y misteriosa de energía llamada energía oscura que hace que el universo se expanda cada vez más deprisa, y el 22% por materia oscura, una materia indetectable con los medios actuales salvo por su efecto gravitacional en otras particulares (es decir, una materia con masa, pero "invisible"). Si esto es así, y además no se ha probado la existencia de ambas, significa que no conocemos muy bien de que está compuesto el universo. El observar el límite del universo daría muchísima información de su formación, pero dudo que se puede hacer en un tiempo.

4. Descubrir otras Tierras.
Bueno, escrito así suena un poco a ciencia ficción, pero es cierto que el periodo interglaciar que estamos viviendo y hace posible la vida (y que no nos congelemos) no va a durar siempre. La última edad de hielo fue hace 10 000 años. El último gran meteorito que impactó la tierra, se estima que fue hace 65 millones de años (probablemente el causante de la desaparición de los dinosaurios). En cualquier caso el sol consumirá la tierra en unos 5 mil millones de años, haciéndola inhabitable mucho antes. Aunque parece que hay bastante margen (bueno, eso sin tener en cuenta el factor humano) , de momento sólo se ha conseguido llevar astronautas por largos periodos de tiempo a la Estación Espacial Intenacional que está a unos 480 Km de distancia. Así que tarde o temprano hay que empezar a investigar si existen planetas habitables con el fin de encontrar propiedades similares a la tierra. De momento la tecnología que tenemos de naves espaciales no da para mucho, así que hay que conformarse con buscarlos mediante telescopios "coronograph " de luz visual y de interferometría infrarroja, y así realizar un “censo” de planetas de tamaños similares a la tierra, situados a distancias similares de su sol y con atmosferas de composición semejante. El programa de la NASA se llama "Terrestrial Planet Finder " y se espera lanzar el primer telescopio para el 2014.

5. Preservar nuestro planeta.
Como una vez me dijo un profesor de matemáticas, puedes observar la piel de un elefante con una lupa durante horas, pero sólo si te alejas te darás cuenta que es un elefante. Con la Tierra ocurre lo mismo. Si existen potentes telescopios que se dedican a buscar planetas similares a la tierra, ¿por qué no usar esa potente tecnología para saber qué ocurre con nuestro planeta?. Se está estudiando la estructura de las capas de hielo de la Antártida y como están evolucionando. Queda mucho por investigar sobre fenómenos geológicos, siendo muy útil lo que se denomina "Estudio comparativo de los planetas". El planeta más semejante y cercano es Marte, y la mayor ventaja en estudiarlo respecto a la Tierra, es un motivo tan ridículo como real. Al no existir países ni gobiernos, no hay problemas políticos ni de seguridad para poder estudiar el planeta a sus anchas…una lástima para la ciencia.

6. Búsqueda de vida extraterrestre.
En los últimos años siempre se habla de Marte, hay indicios de que existe agua en su superficie, por lo que es probable que pudiera existir algún ser vivo primitivo (microorganismos). Pero la búsqueda va algo más lejos, ¿es posible encontrar indicios de vida en otros lugares en nuestro sistema solar? De momento los candidatos son una luna de Saturno, Titán; y otra de Júpiter, Europa. En Titán se han encontrado lagos de metano e incluso lluvia de éste durante el verano . Desde luego no parece un paraíso para vivir un sitio lleno de metano, que en ese caso es líquido debido a las bajas temperaturas (alrededor de los -180 C). El interés radica en el origen de este metano , ya que puede ser de origen orgánico (liberado por los seres vivos durante la digestión de los nutrientes, especialmente los rumiantes, o mejor dicho las bacterias de sus intestinos) o de origen geológico. En cualquier caso parece una hipótesis poco probable, aunque posible . Parece más interesante Europa , la sexta luna de Júpiter, de tamaño similar a nuestra luna. En este se piensa que bajo una superficie de hielo la temperatura es de -160 C podría haber un océano de agua líquida...agua líquida a tan bajas temperaturas...una hipótesis es que Jupiter produjera mareas que calentarán el agua a modo de océanos subterráneos. Como curiosidad hoy se han publicado evidencias de un océano subterráneo en otra luna de Saturno, Encélado .

Así que cómo se puede ver, todavía queda bastante por hacer en el espacio, aunque el siguiente gran reto, del mismo nivel mediático que el Apollo 11 es …rumbo Marte.

Cuando los críticos de la energía nuclear señalan sus riesgos acostumbran a mencionar seguridad ante accidentes, mala gestión de los residuos, y elevados costes de producción.

Otro riesgo asociado a la expansión de la energía nuclear suele pasar por alto: la proliferación de armamento nuclear.

El análisis de este riesgo y las medidas a adoptar para controlarlo es lo que investiga la física gallega Elena Rodríguez-Vieitez en la Kennedy School de Harvard.

Tras terminar su doctorado en ingeniería nuclear en la Universidad de California, Berkeley, Elena decidió cambiar los laboratorios para inmiscuirse en el campo de la política científica, trabajando bajo la dirección de John Holdren , el actual asesor científico de Obama.

Charlamos un todavía gélido viernes de Marzo en el Café Crema de Cambridge, al lado de la emblemática Harvard Square.

- ¿De verdad resulta tan fácil construir una bomba atómica?
- Es más fácil de lo que muchos nos imaginábamos. Lo más complicado es conseguir los materiales como el Uranio enriquecido, pero una vez los tienes, construir una bomba no tiene tanto misterio.
- Conseguir el material debe ser complicado...
- No tanto. El Uranio que se extrae de la naturaleza tiene un 0.7% de U-235, el isótopo cuya fisión produce energía en un reactor nuclear. El resto es U-238. En las plantas de enriquecimiento (actualmente la mayoría por centrifugación) se obtiene Uranio enriquecido al 3.5% en U-235, el porcentaje necesario para su uso como combustible en una central nuclear. El mismo proceso de centrifugación se puede modificar de una forma relativamente fácil para obtener Uranio enriquecido al 90% necesario para construir una bomba.
- Pero cuanto Uranio enriquecido necesitas para hacer una bomba?
- Unos 20 kilos de un material muy denso, cabría en una maleta.
- Y con eso cualquiera puede hacer un arma atómica?
- Bueno, hay información clasificada, claro... No es tan sencillo, pero más fácil de lo que el público en general suele pensar. De hecho la tecnología nuclear no es moderna ni sofisticada, tiene más de 50 años. De verdad que hacer bombas de manera clandestina no es algo tan complejo. Es sin duda un riesgo a tener en cuenta.

- A ver… tú dices que el Uranio se lleva a unas plantas de enriquecimiento, allí lo convierten en Uranio al 3.5% en U-235, y lo envían a las centrales nucleares. Pero que en las plantas también se podría modificar el proceso de enriquecimiento, transformarlo en U-235 al 90%, y llevárselo a cualquier otro lugar para hacer una bomba. ¿Esto no está controlado?
- En teoría sí. Todas las plantas tienen un sistema de contabilidad que registra lo que entra y lo que sale, y reciben inspecciones periódicas, pero los operarios de la planta tienen formas de hacer trampa.
- ¿Cómo?
- Se podría introducir en la planta más cilindros de Uranio de los que declaras, obtener más producto al 3.5%, esconderlo, y en el momento que te convenga reconfigurar los tubos de las centrifugadoras y enriquecerlo al 90%, entre inspección e inspección.
- ¿Tan fácil?
- No es fácil pero es posible. La Agencia Internacional de la Energía Atómica cuenta con recursos económicos y tecnológicos bastante limitados para garantizar totalmente que no hay actividades ilícitas.

- Pero… ¿donde hay plantas de enriquecimiento ahora?
- No en tantos lugares. Fundamentalmente en Europa (el Reino Unido, Alemania, Holanda), Rusia, China, Estados Unidos, Japón, Brasil e Irán.
- Claro, y lo que teméis es que si la energía nuclear se expande, y empiezan a crearse nuevas plantas de enriquecimiento por todos sitios, cualquiera pueda hacer una bomba…
- Efectivamente
- Pero hay países que ya tienen armamento nuclear.
- Sí. EEUU, Rusia, el Reino Unido, Francia y China, por ejemplo.
- Y lo que pretenden es mantenerlo ellos, pero que nadie más construya de nuevas?
- Bueno, en realidad los 5 países con armamento nuclear que forman parte del Tratado de No-Proliferación se han comprometido a tomar todas las medidas necesarias para reducir y eliminar sus arsenales, mientras que los países sin armamento nuclear se comprometieron a no construir armas nucleares y a permitir inspecciones periódicas de todas sus instalaciones para garantizar a la comunidad internacional que su programa nuclear es pacífico.

- Ok. Volvamos a la parte técnica. ¿cómo se puede evitar entonces la proliferación?
- Se podría hacer con más inspecciones, más recursos y más inversión en equipos de detección, pero la industria se queja. Hay mucho secretismo por motivos comerciales. Además en los países que ya tienen armas (EEUU tiene unas 5000) las inspecciones no son obligatorias. La industria en el resto de los países se queja de ser un sistema injusto. Pero otros creen que estas quejas son injustificadas porque el coste de las inspecciones es mínimo comparado con los costes de capital y operación de estas plantas.
- …
- La otra posibilidad, que lleva mucho tiempo debatiéndose en lugares como Estados Unidos, Rusia y la Agencia Internacional de la Energía Atómica (en Viena), es crear una especie de plantas de enriquecimiento internacionales, con gente de todos los países, donde se suministre el combustible de manera centralizada, y ofreciendo garantías de que siempre habrá combustible a la venta para quién y cuándo lo necesite. Es decir, las centrales nucleares no presentan tanto riesgo de proliferación y por tanto se pueden construir sin preocupación en un gran número de lugares. Pero la posible construcción de plantas de enriquecimiento de combustible y de reciclado de residuos en un mayor número de países es un tema mucho más delicado. El problema es que todo el mundo quiere poseer su propio combustible, no depender de nadie, y tenerlo todo en su territorio por si hay un conflicto.
- Y esto es lo que ocurre con Irán, no? Dice enriquecer para sus centrales, pero Europa y EEUU y se quejan porque en realidad no se fían…
- Sí, lo que ocurre es que una tecnología como el enriquecimiento es potencialmente de doble uso: civil y militar. A Irán le está sirviendo para tener los medios necesarios para un día estar más cerca de producir bombas si quisiesen, y a Irán le interesa que sus vecinos lo sepan. Además, el caso de Irán está provocando un interés creciente por tecnologías nucleares en otros países de Oriente Medio… El problema es aquellas tecnologías como el enriquecimiento y el reprocesado que son de doble uso.
- Pero si Estados Unidos tienen 5000 armas… ¿cómo pueden justificar sus peticiones?
- Estoy de acuerdo contigo. Los países con armas nucleares se han comprometido a reducir drásticamente los arsenales con el objetivo de desarmarse, y esto ha ocurrido muy lentamente. La nueva administración de Obama ha hablado de un mayor compromiso con sus obligaciones de desarme, y realmente estamos presenciando un momento en que se habla mucho de desarme nuclear. Será muy interesante escuchar el discurso sobre no-proliferación de Obama este domingo.

- Tema nucleares sí, nucleares no… tú estás a dos grados de separación de Obama, ya que su asesor científico es John Holdren, que a su vez es el jefe de tu departamento. ¿Cuál es su posición respecto a la energía nuclear?
- Para ellos la nuclear es una componente más de un número de fuentes que se deben explotar, además de potenciar la eficiencia energética y el ahorro del consumo. Holdren dijo que lo que más le preocupa de la expansión de la energía nuclear es la seguridad internacional. No quieren que aumente el riesgo global de proliferación de armamento nuclear. Se oponen a una expansión incontrolada.
- ¿En Europa preocupa tanto?
- Creo que en Europa preocupa algo menos, aunque también hay muchos especialistas en no-proliferación. En Francia el 70-80% de su electricidad es nuclear. El problema en mi opinión es su exportación de tecnologías de reprocesado por el proceso PUREX, algo que los Estados Unidos han decidido prohibir.
- ¿Reprocesado?
- Sí, extraer Plutonio del combustible utilizado
- Me pierdo…
- En las centrales nucleares una parte del Uranio original absorbe neutrones y se convierte en Plutonio.
- ¿Y todavía es activo?
- Sí, de hecho al principio la energía la da el Uranio, pero a medida que va apareciendo Plutonio llega un momento en que ambos contribuyen a la generación de energía. No se produce mucho Plutonio (sólo representa el 1% del combustible usado). Pero el reprocesado por medio del proceso PUREX permite extraer Plutonio puro, un material ideal para construir bombas, posiblemente con mucho menos de 8 kilos.

- Qué lío… En el debate sobre las nucleares mucha gente se decanta por el extremo anti o pro…
- No es tan sencillo.
- ¿Cuál es tu posición?
- No podemos prescindir de la nuclear, pero yo sería muy prudente. No estoy de acuerdo con que la ingeniería puede mantener todo bajo control. Es una visión un poco naive. La probabilidad de proliferación, errores y accidentes, aunque pequeña, existe.

Una de las ventajas del blog frente a los artículos convencionales es que esta entrevista no termina aquí. Durante unos días Elena se ofrece a contestar preguntas o matizar puntos que no hayan quedado claros. Aprovechémoslo!

Todavía tengo algunas historias neurocientíficas que explicaros, pero relajemos momentáneamente nuestras neuronas y hablemos de algo más cotidiano.

Esta misma mañana recibí en mi buzón el número de diciembre de la revista de la Smithsonian Institution , una organización cultural, educativa y científica que posee 9 centros de investigación y 19 museos , la mayoría en Washington DC.

Sólo abrirla, en segunda página me sorprendió ver este anuncio firmado por www.spain.info:

Debajo del "Smile! You are in Spain" (Sonríe! Estás en España), se puede leer un contundente:

Aquí lo dejo para vuestras valoraciones, pero no puedo evitar relacionar este reclamo con el artículo “Suspenso en ciencia, matrícula en diversión ” que publicaba hace escasos días este mismo periódico.
En el texto se decía que hay 13 Universidades españolas entre las 20 europeas que más estudiantes Erasmus acogen, algo que en ocasiones se ha relacionado con la calidad de la educación universitaria en España.
Sin embargo, el artículo explica que según un estudio realizado por el think tank The Lisbon Council , en la lista de las 50 mejores universidades de la UE no figura ninguna española. La que primero aparece es la Complutense en el puesto 52, la de Sevilla en el 57, Barcelona en el 62… Impactante.
Yo no sé valorar los criterios que ha utilizado el Lisbon Council para elaborar su informe, y tampoco es el estilo del blog hacer críticas sin aportar un enfoque constructivo, pero si en un frío domingo (al menos en DC) os apetece aportar vuestras reflexiones sobre este asunto, o sobre el mensaje que trasmite el anuncio publicado en la revista Smithsonian, adelante!