Introducción a la Ciencia y Tecnología. Parte III

Al comentar sobre ciencia y tecnología, es imperativo hacer un seguimiento de los avances de la astronomía como una de las ciencias más antiguas.

La observación espacial es tan vieja como la misma humanidad. Miramos hacia el cosmos con fascinación y temor. Científicos, filósofos y observadores de todas las épocas han descubierto fenómenos cósmicos, observado los movimientos objetos celestes y estudiado las fuerzas que los dominan. Han tratado de comprender el origen mismo del universo.

La han practicado todas las civilizaciones desde los albores de la humanidad. Monumentos megalíticos como Stonehenge (Inglaterra) y los círculos de piedra de Nabta Playa (Egipto), que datan de entre 3000 y 2000 aC, se usaban para seguir fenómenos astronómicos como los solsticios y equinoccios.

Babilonios y sumerios fueron los primeros en dejar registros escritos, como tablas de eclipses y de aparición de planetas. Desarollaron calendarios basados en las fases de la luna. Los egipcios construyeron pirámides alineadas con las estrellas y los movimientos del sol, y utilizaron el ciclo solar para su calendario. En China se tienen registros de eclipses y cometas de hace cuatro milenios.

Las civilizaciones de la América precolombina realizaron estudios detallados de ciclos solares y lunares, construyeron observatorios y elaboraron calendarios de gran exactitud. En Costa Rica, las esferas de piedras del Diquís (entre 500 y 1500 dC) estaban alineadas con el giro de la tierra alrededor del sol. Estas civilizaciones integraron sus observaciones astronómicas a prácticas agrícolas, religiosas y culturales.

En la antigúedad se desarrollaron instrumentos astronómicos. El gnomón (una barra vertical para medir la sombra del sol y determinar las estaciones y la hora del día) fue inventado en Egipto. Los griegos inventaron astrolabio para medir las posiciones de las estrellas y calcular la latitud, utilizado ampliamente en la navegación.

Astrónomos y filósofos desarrollaron teorías sobre el cosmos. Pitágoras propuso que la Tierra ocupaba una posición central en el universo. Luego Ptolomeo y otros pensadores antiguos defendieron la teoría geocéntrica. Muchos siglos después, Copérnico desarrolló la teoría heliocéntrica, argumentando que la Tierra y los demás planetas giran alrededor del sol. En su obra publicada en 1543 “De revolutionibus orbium coelestium” (Sobre las revoluciones de las esferas celestes) desafiando el modelo geocéntrico que había predominado durante siglos.

Hans Lippershey, un inventor alemán, patentó en 1608 un dispositivo que utilizaba lentes convexas para magnificar imágenes de objetos lejanos: ¡el primer telescopio! En 1609 Galileo Galilei mejoró el diseño inicial del telescopio. Entre sus observaciones se destacan las lunas de Júpiter, las fases de Venus y la superficie de la Luna.

Sus observaciones le permitieron evidenciar el modelo heliocéntrico. Su defensa del heliocentrismo llevó a un enfrentamiento con la Iglesia Católica durante la Inquisición y en 1633 fue condenado a arresto domiciliario por no retractarse de sus convicciones. Sus ideas llevaron a un cambio en la forma que se entendía el cosmos y sentaron las bases para el desarrollo de la astronomía moderna.

Son numerosos los avances de la tecnología desde el invento del telescopio. En la actualidad, el Observatorio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial James Webb nos permiten observar hasta las profundidades del universo. El Hubble orbita a una altitud de 547 Km, mientras que el James Webb se encuentra en la órbita de Lagrange L2 (aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de la Tierra). Ambos envían imágenes en alta resolución y bajo diferentes longitudes de onda (ultravioleta, visible e infrarrojo). Por su medio hemos descubierto galaxias lejanas y exoplanetas, así como la determinación de la expansión acelerada del universo y signos de habitabilidad.

En abril del 2019 se logró, mediante la colaboración global, la primera fotografía de un agujero negro. Se utilizó el Telescopio Horizonte de Sucesos (Event Horizon Telescope EHT), una red de telescopios de radio distribuidos en diversas ubicaciones alrededor del mundo (varias regiones de los Estados Unidos, Chile, Japón, México y Antártida), que se alinearon para observar en el mismo instante, el mismo objeto en el cielo: el agujero negro en la Galaxia M87. Se creo así un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Se combinaron los datos para crear imágenes de alta resolución del agujero negro. Esta imagen histórica resultante probó la existencia de los agujeros negros en el Universo, confirmando varias predicciones de la teoría de la relatividad de Albert Einstein. Además, es el punto de partida de un nuevo enfoque de la astronomía moderna, combinando recursos múltiples para lograr un objetivo común.

Los avances tecnológicos de la carrera espacial incluyen la puesta en órbita de más de 8.000 de satélites. Los satélites tienen una variedad amplísima de funciones. Los de comunicación facilitan la transmisión de señales de televisión, radio y datos de internet a usuarios en todo el mundo. Otros observan la Tierra, para monitorear y recopilar datos sobre su superficie (vegetación, deforestación, y cambios ambientales.

Los satélites metereológicos proporcionan información exacta de los fenómenos atmosféricos (temperatura, humedad, movimientos de las nubes, etc.). Podemos así realizar los pronósticos del tiempo con mayor precisión. Las fuerzas armadas vigilan las actividades de otros ejércitos mediante satélites militares. Otros satélites permiten la agricultura de precisión, mediante el monitoreo de cultivos, la salud del suelo y el uso adecuado de los recursos hídricos.

¿Podríamos hoy vivir sin el sistema GPS (Global Positioning System)? El sistema GPS (Global Positioning System), ese mismo que usted utiliza desde su celular o reloj para enviar la ubicación cuando pide un Uber o para marcar su recorrido en una caminata, lo compone una red de al menos 24 satélites que orbitan la Tierra. Cada satélite GPS envía constantemente señales de tiempo y datos de ubicación. Y desde la Tierra, un receptor capta las señales de al menos cuatro satélites. El receptor mide el tiempo que tarda la señal en viajar desde el satélite hasta el receptor. Dado que la señal viaja a la velocidad de la luz, estos tiempos se utilizan para calcular la distancia a cada satélite. Con las distancias medidas de al menos cuatro satélites, el receptor GPS calcula su posición de manera tridimensional (latitud, longitud y altitud) mediante un proceso llamado triangulación. Los dispositivos GPS más modernos incluyen correcciones para mejorar la precisión, a veces utilizando estaciones terrestres de apoyo adicionales. La plataforma Waze, por ejemplo, utiliza GPS en los dispositivos móviles para determinar la ubicación precisa de los usuarios y movimiento de sus vehículos. Pero no utiliza específicamente satélites de GPS, sino que depende principalmente de los datos proporcionados por los propios usuarios a traves de internet, la revisión de sus editores de mapas y la integración de datos de fuentes externas.

En junio del 2021 el Instituto Tecnológico de Costa Rica lanzó su primer satélite, denominado “Batsú CS 1” (que en bribí significa “colibrí”). Fue lanzado por un cohete Falcon 9 de SpaceX. Su misión es facilitar la formación de estudiantes y profesores en las áreas de la ingeniería espacial, desarrollar y probar futuros proyectos espaciales y probar sistemas para la observación y el monitoreo ambiental.

La exploración espacial genera múltiples aplicaciones que utilizamos en la Tierra. Los sistemas de purificación y filtración de agua desarrollados para los astronautas, ahora se usan en comunidades que carecen de acceso a agua potable. Los alimentos liofilizados (tecnología de secado por congelación para proporcionar comida liviana y de larga duración) se utilizan ahora en situaciones de emergencias alimentarias.

La fotografía digital ha avanzado significativamente, gracias a la necesidad de equipos perfeccionados en misiones espaciales. Los equipos de protección para bomberos y la fabricación de trajes ignífugos se desarrollaron a partir de materiales utilizados en los trajes espaciales y en las naves para proteger contra temperaturas extremas. Las herramientas sin cable se desarrollaron para su uso en el espacio y ahora son comunes en industrias y casas. La telemedicina, que permite el seguimiento de pacientes en áreas alejadas, es una tecnología que surgió a partir del monitoreo de la salud de los astronautas. La lista de adelantos es casi infinita y todo se inició cuando los primeros humanos miraron hacia el cielo…