Explorar el universo a bordo de un globo

Una tarde, a comienzos de julio, los habitantes de Camaná, uno de los distritos del departamento de Arequipa, en la costa Pacífica de Perú, avistaron en el cielo despejado sobre el océano un pequeño círculo blanco que se desplazaba en dirección del continente. A medida que se acercaba, el círculo se definía como una cápsula casi transparente de la cual pendía un pequeño objeto plateado de ángulos rectos que brillaba bajo el Sol. Juntos flotaban, moviéndose lentamente y resplandeciendo como una medusa en el azul del firmamento.

Durante los siguientes días, los pobladores de la zona publicaron en redes sociales numerosas fotos y videos con creativas especulaciones. El objeto comenzaba a perder altura y se precipitaba en la zona conocida como Pampas de Cuno, a unos 100 kilómetros al nororiente de Ocoña, una población de menos de cinco mil habitantes donde la carretera Panamericana Sur remonta la desembocadura del río del mismo nombre.

A esa población llegó unos días después un grupo de americanos que venían desde Arequipa y que se identificaban como especialistas de la NASA. Junto con algunos agentes de la comisaría y siguiendo la señal de GPS en sus computadores, emprendieron en camionetas la ruta que remonta las áridas montañas que se levantan desde el litoral Pacífico y se alejan del valle fértil alimentado por el río.

Este episodio, que tiene todos los ingredientes para alimentar una teoría de conspiración, es el último capítulo de una hazaña tecnológica que cientos de científicos en Estados Unidos y el mundo habíamos seguido desde mayo. Era el final del vuelo más largo de un instrumento científico a bordo de un globo, un paso gigante para el futuro de la exploración del universo desde nuestro planeta. Pero para entenderlo hay que alejarnos por un momento de los aventureros que se adentraron en el desierto de Perú.

La atmósfera de nuestro planeta es un escudo que protege a los seres vivos de la radiación que viaja por el universo. Sin la atmósfera, los rayos gamma y los rayos X que atraviesan el sistema solar llegarían a la superficie de la Tierra y destruirían nuestros tejidos; los rayos ultravioleta provenientes del Sol quemarían nuestros ojos y nuestra piel; y los rayos cósmicos alterarían la transmisión de información genética vital para los seres vivos. Eso también significa que para estudiar los fenómenos del universo que se manifiestan a través de esos tipos de radiación, tenemos que observarlos más allá de la atmósfera.

Así lo hizo entre 1911 y 1913 Victor Hess cuando descubrió los rayos cósmicos en sus travesías en globo a casi 5 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Así lo hacen en nuestros días los telescopios espaciales como el Hubble, Herschel, Planck o Chandra. Y así lo hacen los telescopios que viajan en globo.

Desde la década de los años 60, la Asociación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF) estableció una división dedicada al desarrollo y la operación de globos que permiten las observaciones científicas suborbitales, hasta 40 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Esta división de la NASA, conocida como Columbia Scientific Balloon Facility (CSBF), en honor a los astronautas del transbordador espacial Columbia siniestrado en 2003, ha sido fundamental para el éxito de experimentos como BOOMERanG, que midió por primera vez la curvatura del universo a partir de las observaciones de la radiación de fondo de microondas; BLAST, que descubrió la radiación de fondo infrarrojo producida por las galaxias más antiguas, y ANITA, que estudia la interacción de los neutrinos solares con la capa de hielo de la Antártica.

Los telescopios que viajan en los globos desarrollados por la CSBF, y un puñado más de agencias, permiten probar la tecnología que luego es utilizada en misiones satelitales. También proveen una oportunidad única para entrenar a las personas que estarán encargadas de proyectos espaciales y, en últimas, permiten observaciones astronómicas que no son posibles desde la superficie de la Tierra a un costo relativamente bajo.

Sin embargo, la duración de un vuelo está limitada a algunas decenas de días en vuelos alrededor de la Antártida y Australia, Suecia o Canadá. Y este límite está relacionado con los cambios de temperatura y presión. Durante el verano en Antártida, el Sol siempre está sobre el horizonte y la temperatura y el volumen del helio dentro del globo son relativamente estables. Pero en latitudes intermedias donde hay día y noche, el globo cambia su volumen y, en consecuencia, la altura a la cual está flotando. Así que para volar de forma más estable se requiere un prototipo cuya presión no dependa de los cambios en su exterior (un globo superpresurizado). Ese fue precisamente el objeto que flotaba sobre Perú.

***

La cápsula transparente que sorteaba el cielo peruano en julio, era un globo de más de quinientos mil metros cúbicos (casi el tamaño de un estadio) que perdía rápidamente su contenido de helio luego de una travesía de casi 47 días sobre el océano Pacífico, desde su lanzamiento, el 17 de mayo, en Wanaka, Nueva Zelanda. El objeto plateado que pendía del globo era COSI (siglas en inglés del espectrómetro y sensor de imágenes Compton), un instrumento para medir la distribución y la energía de los rayos gamma en el universo. COSI es la primera carga científica a bordo de un globo superpresurizado y en este primer vuelo detectó el 30 de mayo un brote de rayos gamma, una de las explosiones más potentes usualmente asociada al estallido de una estrella moribunda y la formación de un agujero negro. Pero a pesar de las valiosas observaciones, este vuelo es sólo una prueba de objetivos más ambiciosos.

La lecciones aprendidas en este vuelo van a ser fundamentales para la siguiente aventura: un vuelo de más de 100 días que abrirá las posibilidades a nuevas observaciones astronómicas, incluyendo aquellas necesarias para la búsqueda de ondas gravitacionales provenientes de las primeras etapas de formación de nuestro universo, y permitirá el desarrollo de la tecnología necesaria para proyectos tan ambiciosos como Loon, con el que Google busca proporcionar acceso a internet en zonas rurales y remotas utilizando globos de helio de gran altitud para crear una red inalámbrica aérea de velocidad 5G.

Mientras nuestra imaginación apenas alcanza altura para visualizar ese futuro no tan lejano, los técnicos de CSBF y los investigadores de COSI siguen recuperando los trozos del experimento en las remotas montañas del desierto de Perú, el primer paso para el siguiente vuelo.

Una tarde, a comienzos de julio, los habitantes de Camaná, uno de los distritos del departamento de Arequipa, en la costa Pacífica de Perú, avistaron en el cielo despejado sobre el océano un pequeño círculo blanco que se desplazaba en dirección del continente. A medida que se acercaba, el círculo se definía como una cápsula casi transparente de la cual pendía un pequeño objeto plateado de ángulos rectos que brillaba bajo el Sol. Juntos flotaban, moviéndose lentamente y resplandeciendo como una medusa en el azul del firmamento.

Durante los siguientes días, los pobladores de la zona publicaron en redes sociales numerosas fotos y videos con creativas especulaciones. El objeto comenzaba a perder altura y se precipitaba en la zona conocida como Pampas de Cuno, a unos 100 kilómetros al nororiente de Ocoña, una población de menos de cinco mil habitantes donde la carretera Panamericana Sur remonta la desembocadura del río del mismo nombre.

A esa población llegó unos días después un grupo de americanos que venían desde Arequipa y que se identificaban como especialistas de la NASA. Junto con algunos agentes de la comisaría y siguiendo la señal de GPS en sus computadores, emprendieron en camionetas la ruta que remonta las áridas montañas que se levantan desde el litoral Pacífico y se alejan del valle fértil alimentado por el río.

Este episodio, que tiene todos los ingredientes para alimentar una teoría de conspiración, es el último capítulo de una hazaña tecnológica que cientos de científicos en Estados Unidos y el mundo habíamos seguido desde mayo. Era el final del vuelo más largo de un instrumento científico a bordo de un globo, un paso gigante para el futuro de la exploración del universo desde nuestro planeta. Pero para entenderlo hay que alejarnos por un momento de los aventureros que se adentraron en el desierto de Perú.

La atmósfera de nuestro planeta es un escudo que protege a los seres vivos de la radiación que viaja por el universo. Sin la atmósfera, los rayos gamma y los rayos X que atraviesan el sistema solar llegarían a la superficie de la Tierra y destruirían nuestros tejidos; los rayos ultravioleta provenientes del Sol quemarían nuestros ojos y nuestra piel; y los rayos cósmicos alterarían la transmisión de información genética vital para los seres vivos. Eso también significa que para estudiar los fenómenos del universo que se manifiestan a través de esos tipos de radiación, tenemos que observarlos más allá de la atmósfera.

Así lo hizo entre 1911 y 1913 Victor Hess cuando descubrió los rayos cósmicos en sus travesías en globo a casi 5 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Así lo hacen en nuestros días los telescopios espaciales como el Hubble, Herschel, Planck o Chandra. Y así lo hacen los telescopios que viajan en globo.

Desde la década de los años 60, la Asociación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF) estableció una división dedicada al desarrollo y la operación de globos que permiten las observaciones científicas suborbitales, hasta 40 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Esta división de la NASA, conocida como Columbia Scientific Balloon Facility (CSBF), en honor a los astronautas del transbordador espacial Columbia siniestrado en 2003, ha sido fundamental para el éxito de experimentos como BOOMERanG, que midió por primera vez la curvatura del universo a partir de las observaciones de la radiación de fondo de microondas; BLAST, que descubrió la radiación de fondo infrarrojo producida por las galaxias más antiguas, y ANITA, que estudia la interacción de los neutrinos solares con la capa de hielo de la Antártica.

Los telescopios que viajan en los globos desarrollados por la CSBF, y un puñado más de agencias, permiten probar la tecnología que luego es utilizada en misiones satelitales. También proveen una oportunidad única para entrenar a las personas que estarán encargadas de proyectos espaciales y, en últimas, permiten observaciones astronómicas que no son posibles desde la superficie de la Tierra a un costo relativamente bajo.

Sin embargo, la duración de un vuelo está limitada a algunas decenas de días en vuelos alrededor de la Antártida y Australia, Suecia o Canadá. Y este límite está relacionado con los cambios de temperatura y presión. Durante el verano en Antártida, el Sol siempre está sobre el horizonte y la temperatura y el volumen del helio dentro del globo son relativamente estables. Pero en latitudes intermedias donde hay día y noche, el globo cambia su volumen y, en consecuencia, la altura a la cual está flotando. Así que para volar de forma más estable se requiere un prototipo cuya presión no dependa de los cambios en su exterior (un globo superpresurizado). Ese fue precisamente el objeto que flotaba sobre Perú.

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La cápsula transparente que sorteaba el cielo peruano en julio, era un globo de más de quinientos mil metros cúbicos (casi el tamaño de un estadio) que perdía rápidamente su contenido de helio luego de una travesía de casi 47 días sobre el océano Pacífico, desde su lanzamiento, el 17 de mayo, en Wanaka, Nueva Zelanda. El objeto plateado que pendía del globo era COSI (siglas en inglés del espectrómetro y sensor de imágenes Compton), un instrumento para medir la distribución y la energía de los rayos gamma en el universo. COSI es la primera carga científica a bordo de un globo superpresurizado y en este primer vuelo detectó el 30 de mayo un brote de rayos gamma, una de las explosiones más potentes usualmente asociada al estallido de una estrella moribunda y la formación de un agujero negro. Pero a pesar de las valiosas observaciones, este vuelo es sólo una prueba de objetivos más ambiciosos.

La lecciones aprendidas en este vuelo van a ser fundamentales para la siguiente aventura: un vuelo de más de 100 días que abrirá las posibilidades a nuevas observaciones astronómicas, incluyendo aquellas necesarias para la búsqueda de ondas gravitacionales provenientes de las primeras etapas de formación de nuestro universo, y permitirá el desarrollo de la tecnología necesaria para proyectos tan ambiciosos como Loon, con el que Google busca proporcionar acceso a internet en zonas rurales y remotas utilizando globos de helio de gran altitud para crear una red inalámbrica aérea de velocidad 5G.

Mientras nuestra imaginación apenas alcanza altura para visualizar ese futuro no tan lejano, los técnicos de CSBF y los investigadores de COSI siguen recuperando los trozos del experimento en las remotas montañas del desierto de Perú, el primer paso para el siguiente vuelo.