[FCF] El Fin de una Era

Enero 31, 2010 Nian506 6 comentarios

Todo en esta vida se acaba. Estoy escribiendo las últimas líneas de las entradas dedicadas a la clase de FCF, Física en la Ciencia Ficción impartida por Sergio L. Palacios en la Universidad de Oviedo.

Muchas son las películas de ciencia ficción que hemos podido ver en esta clase. Y muchas son las cosas que hemos podido aprender de ellas. Nunca miraremos una película de la misma manera que antes de ir a esta clase. Ahora cada vez que se nos presente una película ante nuestros agudos ojos la analizaremos cual autómatas asimovianos. Encontraremos cada error físico y nos reiremos profundamente de los incultos guionistas de Hollywood. Todo lo mediremos usando nuestra propia unidad, la bomba atómica de Hiroshima.

Ya nada será como antes. Ya no somos frikis, ahora somos amantes de la Ciencia Ficción.

¡Larga vida y prosperidad!

Si quieres convertirte en uno de nosotros, aquí encontrarás más información.

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[FCF] Viajes interestelares

Enero 31, 2010 Nian506 7 comentarios

Viajar hacia las estrellas. ¿A quién no le gustaría darse una vueltecilla por Próxima Centauri, Vega o cualquier otro sistema del inmenso Universo? En el cine de ciencia ficción esto es algo tan normal como coger un coche e irse a Madrid.

Hay muchísimas películas que abordan el tema de los viajes interestelares, entre ellas tenemos a:

Star Trek la saga consta de 11 películas además de la serie original de 3 temporadas de 1966 a 1969. Narra las aventuras de la nave de guerra USS Enterprise y su tripulación en el siglo XXIII. Tienen como misión explorar nuevos mundos, buscar nuevas formas de vida y nuevas civilizaciones.

Star Wars Serie de 6 películas dirigidas por George Lucas. Consta de 2 trilogías, la primera de 1977 a 1983 y la segunda de 1999 a 2005. Siendo el comienzo real de la trama la segunda trilogía. La acción en esta historia de aventuras espaciales se desarrolla hace mucho tiempo, en una galaxia muy, muy lejana…

¿Y cómo viajamos a las estrellas? El principal problema es el tiempo. Las distancias en el universo son tan grandes y nuestras vidas tan cortas que necesitamos de un medio de transporte que alcance velocidades muy altas, más altas de las que estamos acostumbrados a ver en nuestra vida cotidiana.

Actualmente nos movemos por el espacio empleando cohetes químicos.

Su funcionamiento es sumamente simple: un combustible y un comburente reaccionan en una cámara y los gases resultantes de la combustión son expulsados de forma dirigida por una tobera. Por acción-reacción, los gases expulsados impulsan el cohete.

El problema con esta forma de transporte es su ineficiencia ya que la autonomía de este tipo de propulsor es muy limitada. Son incapaces de alcanzar altas velocidades, en términos de desplazamiento espacial y tienen una gran necesidad de combustible y de masa de reacción.

Por poner un ejemplo, con los cohetes químicos el viaje hasta el planeta Marte, puede tener una duración de seis meses, salir del Sistema Solar llevaría varios años, y llegar a la estrella más cercana Próxima Centauri, miles.

No. Si queremos vivir nuestras propias aventuras espaciales, esto no nos sirve. Necesitamos algo más “explosivo” algo como una explosión nuclear. Sí habéis oído bien, una explosión nuclear.

El motor Orión utiliza una explosión nuclear para generar impulso.

La explosión nuclear, convenientemente dirigida, crea un chorro de plasma a alta velocidad que choca contra un plato (de acero o aluminio) situado en el vehículo espacial, impulsando a la nave.

La duración del estallido es tan breve que el plato de impulso apenas sufre un ligero desgaste; literalmente, no tiene tiempo de calentarse. La fuerza que incide sobre el plato es tan inmensa que hay que utilizar un sistema de amortiguamiento para proteger a la tripulación de la aceleración resultante.

La relación de impulso de este motor es miles de veces mayor que el de un motor químico. Además, una nave con este propulsor no tiene las limitaciones de peso de un cohete de ese tipo, ya que la masa de reacción (el plástico), al alcanzar elevadísimas velocidades, puede ser mucho menor.

Aún así el motor Orión sólo nos sería útil para viajes interplanetarios. Necesitamos otra cosa que nos permita viajar fuera del sistema solar. No sé, hay que pensar en algo mejor.

El motor de antimateria.

Sí, sin duda este es el motor que buscábamos. En las colisiones entre materia y antimateria, toda la masa de las partículas se convierte en energía, por lo que, desde el punto de vista energético, este sería el combustible óptimo para la propulsión de una nave espacial.

Cuando la antimateria entra en contacto con la materia se produce una reacción violenta, denominada aniquilación, que desprende mucha energía, fotones gamma (inútiles para la propulsión) y piones (partículas subatómicas de corta vida). Los piones se mueven a velocidades cercanas a la de la luz, así que podrían ser utilizados como propulsión.

Manteniendo cierta cantidad de antimateria aislada mediante campos electromagnéticos, se podría tomar una pequeña fracción y hacerla entrar en contacto con una cantidad equivalente de materia ordinaria. Una tobera magnética se encargaría de dirigir los piones resultantes de la reacción en la dirección adecuada, produciendo impulso a reacción.

El principal y mayor problema que tiene esta forma de propulsión es que actualmente producimos muy poca antimateria y además es muy caro hacerlo. Con un sólo gramo  de antimateria obtendríamos una cantidad de energía enorme. Recordad la famosísima ecuación de Einstein:

Donde m es la masa y c es la velocidad de la luz y vale 3×108 m/s que a su vez está elevada al cuadrado, así que imaginaos la gran cantidad de julios de energía que podemos conseguir. Pero es tan difícil conseguir un sólo gramo.

Para que os hagáis una idea si se cogiese toda la antimateria creada en el mundo hasta el momento y se aniquilase con materia se obtendría suficiente energía para encender una bombilla eléctrica durante un par de minutos. Vamos una porquería.

Por si no lo sabéis la antimateria se consigue en los grandes laboratorios, en los aceleradores de partículas. Si pudiésemos obtener un miligramo de ella, el coste sería de unos 300.000 millones de euros.

Nada que al final nos vamos a tener que conformar con vivir las aventuras espaciales en las películas.

Referencias

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[FCF] El Fin del mundo (Tercera parte)

Enero 31, 2010 Nian506 6 comentarios

“No sé con qué armas se luchará en la tercera Guerra Mundial, pero sí sé con cuáles lo harán en la cuarta Guerra Mundial: arcos y flechas”. Albert Einstein

Y como no hay dos sin tres, aquí tenéis la tercera entrega de la saga El Fin del mundo. En esta nueva entrega, como podéis deducir por la frase célebre anterior, os hablaré del fin del mundo producido por el holocausto nuclear.

En el cine de ciencia ficción son muchos los ejemplos de escenarios postnucleares.

Akira (1988) es uno de mis animes favoritos. Una guerra nuclear devasta todas las grandes ciudades del mundo. 30 años después se levanta sobre las ruinas de Tokio la ciudad de Neo-Tokio, ciudad donde se desarrolla toda la trama del film.

Mad Max, salvajes de la autopista (1979) es otra película basada en un escenario postnuclear en la que Max Rockatansky, un policía encargado de la vigilancia de una autopista, deberá enfrentarse a un mundo lleno de criminales de la carretera.

En mi humilde opinión el holocausto nuclear es la peor manera de poner fin al mundo ya que las terribles radiaciones que dejan las explosiones nucleares producen unos efectos en el cuerpo humano nada agradables, incluso dependiendo del nivel de exposición, como veremos más adelante, puede causar la muerte.

¿Hasta donde alcanza el nivel de destrucción de una bomba atómica? Para hacernos una idea un tal Carlos Mari ha desarrollado una aplicación, basada en la tecnología de google maps, capaz de mostrar el alcance de cualquier bomba nuclear, desde la más pequeña de 15 kt (kilotones: 1 kt equivale a mil toneladas de TNT), hasta el impacto de un asteroide, pudiendo localizar el impacto en cualquier ciudad del mundo. La aplicación la encontraréis pinchando en ésta página.

En esta captura podéis ver el alcance de la destrucción que produciría en Madrid la Little Boy la bomba atómica que cayó sobre Hiroshima el 6 de agosto de 1945.

Esto en cuanto al poder destructivo de una bomba atómica. Ahora pasemos hablar de la radiación.

La unidad de medida de la dosis de radiación es el rem. La dosis máxima permitida de radiación se ha establecido en 0.5 rem por año. En el libro De King Kong a Einstein: La física en la ciencia ficción de Manuel Moreno Lupiañez y Jordi José Pont podemos encontrar algunos efectos fisiológicos a la exposición a la radiación:

  • 1 rem: Cambios no detectables en el organismo
  • 10 rem: Ligeros cambios en la sangre.
  • 100 rem: Cambios moderados en la sangre, náuseas leves, algún daño en la médula ósea (esperanza de recuperación completa)
  • 200 rem: Vómitos, fatiga, más cambios sustanciales en la sangre (esperanza de recuperación completa)
  • 400 rem: Efectos anteriores más infecciones, hemorragias y esterilidad temporal (50% de muertes en 60 días)
  • 600-800 rem: Daños en el sistema nervioso central (80%-100% de muertes en 60 días)
  • 5.000 rem: Muerte rápida a causa de los daños en el sistema nervioso central.

Esencialmente, los efectos producidos por la radiación son causados por:

  • Alteraciones del funcionamiento celular de los tejidos vivos: muerte celular y modificación del ciclo celular.
  • Efectos genéticos: mutaciones. Las mutaciones son lesiones del ADN poco o mal reparadas.

Visto lo anterior podemos hacernos una idea de las consecuencias de las radiaciones que se emiten en una explosión nuclear. Dichas radiaciones tienen el alcance siguiente:

  • A 50 km de la zona cero: ~3000 rem
  • A 100 km: ~900 rem
  • A 500 km: ~300 rem

En la película de animación Cuando el viento sopla (1986) se pueden ver perfectamente los efectos de la radiación en los seres humanos. Película por cierto bastante triste ya que es una pareja de ancianitos la que sufre la radiación.

Pero ahora bien, ¿cuáles serían los efectos si se produjese una guerra nuclear? Pues si tenemos en cuenta que en Hiroshima  la bomba de 15 kt supuso la muerte de 100.000 personas, se estima que en un intercambio de 5.000 Mt (Megatones: 1Mt=1000Kt) morirían 1.000 millones de personas por la ola de calor generada y otros 1.000 millones más por efectos de las radiaciones.

Aunque no se puede decir con exactitud la potencia nuclear de todos los países, ésta  incluye en casi el 99% a los EE.UU. y a la antigua URSS, alcanzando los 15.000 megatones.

Los supervivientes tendrían que soportar el llamado invierno nuclear.

En teoría el bombardeo de los objetivos estratégicos, ciudades, liberarían gran cantidad de humo y polvo a la estratosfera (una capa de nuestra atmósfera que se extiende entre los 10 y 50 km. de la superficie). El hollín impediría (por su opacidad) que la radiación solar alcanzase la superficie de La Tierra (entre otros aspectos impediría los cultivos agrícolas) y alteraría las lluvias. Además las explosiones generarían abundante cantidad de óxido de nitrógeno estratosférico que potenciarían aún más el albedo terrestre (es la relación, expresada en porcentaje, de la radiación que la superficie terrestre refleja sobre la radiación que recibe procedente del Sol).

La forma original de esta idea se atribuye a Carl Sagan, Anne H. Ehrlich y Paul R. Ehrlich (entomólogo) y fue criticada como poco científica tanto en lo referente a las estimaciones del descenso de temperatura (unos 20 ºF) como a duración.

Después de todo esto ya sabréis por qué Einstein dijo lo que dijo y es que una guerra nuclear supondría el fin del mundo tal como lo conocemos.

Referencias

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