Los globos de helio livianos pueden decirnos cómo los gases en la atmósfera impactan el medio ambiente que se encuentra debajo. Crédito:Philipp Maier / ORISON
Usando tecnología estándar y economía innovadora, Los globos de helio livianos han comenzado a transportar laboratorios controlados a distancia hasta el borde del espacio y de regreso, ofreciendo el caso de negocios para nuevos tipos de misiones científicas.
Hay más en el aire de lo que parece. Los gases que rodean nuestro planeta dispersan ondas de luz, atenúa su brillo y revuelve sus colores, como lo ven los rojos, naranjas y púrpuras visibles en el cielo al atardecer.
Hace de la tierra un refugio seguro y escénico, pero también ruidosa para los científicos que estudian su entorno.
'Al estudiar la atmósfera, la altitud importa, dijo el profesor Klaus Pfeilsticker, físico ambiental especializado en técnicas de teledetección en la Universidad de Heidelberg en Alemania.
La atmósfera interfiere con todas las señales que se pueden utilizar para sondearla. Esto difumina los resultados experimentales y hace que sea particularmente difícil determinar la altitud a la que tienen lugar los fenómenos aéreos.
Moléculas
La investigación del profesor Pfeilsticker se centra en cómo los gases impactan en el medio ambiente, usando globos de helio para examinar qué moléculas se pueden encontrar encima de nosotros, y cómo impactan la vida a continuación.
Su trabajo se centra en los gases a base de halógenos, que parecen inofensivas a primera vista. Por ejemplo, El dibromometano y el bromoformo son producidos por microalgas en el océano y sus enlaces químicos reaccionan tan rápido que rara vez se alejan de los ecosistemas que los liberan.
Pero dado el viento de cola adecuado, pueden elevarse 14 kilómetros sobre los océanos y causar estragos en la capa de ozono.
Los investigadores están usando globos para llegar al borde del espacio. Crédito:Alejandro Sánchez / ORISON
Hace cuatro años, El profesor Pfeilsticker coordinó un proyecto de investigación financiado por la UE llamado SHIVA para demostrar que los gases de corta duración que contienen halógenos agotan tanto ozono como los contaminantes prohibidos por el Protocolo de Montreal. un acuerdo internacional para proteger la capa de ozono realizado en 1987.
Este daño se equilibra con la tasa natural a la que se reforma el ozono. Pero a medida que el cambio climático calienta los océanos y las corrientes de aire, más compuestos halógenos podrían penetrar en la estratosfera y ensanchar el agujero en la capa de ozono de formas que no podemos controlar con las regulaciones.
El consorcio SHIVA logró cuantificar el impacto de estos gases de vida corta porque verificó los resultados en el sitio.
Los socios del proyecto volaron aviones a 12 kilómetros de altura para recolectar muestras de aire por encima de las nubes y calibrar sus mediciones en tierra. pero detallar el riesgo requerirá globos de gran altitud.
El aire dentro de la capa de ozono es demasiado delgado para volar aviones. por lo que la única forma de tomar medidas es atar los instrumentos a un cohete o debajo de un globo.
'Usando un avión de investigación, SHIVA solo logró rozar el límite inferior de la capa de ozono, dijo el profesor Pfeilsticker. 'En el final, una comprensión más profunda requerirá vehículos que puedan elevarse más alto en la estratosfera ”.
Philipp Maier, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania, sostiene que los globos pueden ofrecer la solución más económica.
'Los globos de helio pueden levantar media tonelada de equipo científico a más de 30 kilómetros en el aire, ' él dijo. Eso llevaría instrumentos para análisis químicos directamente al corazón de la capa de ozono.
Hasta la fecha, la principal limitación de los observatorios montados en globos ha sido su torpe maniobrabilidad. En principio, Los globos de helio pueden navegar con vientos fuertes a cualquier destino del mundo. En la práctica, captar la corriente de aire correcta significa ventilar mucho helio o dejar caer mucho lastre, un material pesado que se utiliza para proporcionar estabilidad mientras flota.
La atmósfera de la tierra está llena principalmente de oxígeno y nitrógeno al nivel del mar, los gases más ligeros como el hidrógeno y el helio se elevan. Crédito:Horizonte
El equipo científico y los controles difíciles de manejar tienden a llevar las misiones de globos estratosféricos a un descenso inesperado en cuestión de días. a veces dañando su costosa carga útil y planteando problemas de seguridad en la parte inferior.
Dr. José-Luis Ortiz del Instituto de Astrofísica de Andalucía, España, está convencido de que existe la tecnología para una mejor dirección y un aterrizaje más seguro. El desafío es empaquetarlo en un producto comercializable.
Sistemas de dos globos
'Hay formas más inteligentes de bucear y ascender, dijo el Dr. Ortiz. 'Los sistemas de dos globos en los que una mitad puede expandirse mientras que la otra permanece rígida podrían, por ejemplo, hacer obsoleto el lastre.
Otros avances incrementales podrían aumentar la duración del vuelo y hacer que la carga útil del globo sea reutilizable. El Dr. Ortiz cita la miniaturización de componentes electrónicos como un ejemplo de cómo las mejoras graduales están haciendo que las cargas de globos sean más livianas y más baratas de ensamblar. Sus socios han controlado telescopios aéreos utilizando los mismos chips de computadora Raspberry Pi que permiten a los aficionados construir robots caseros.
Como parte del proyecto financiado con fondos europeos ORISON, un consorcio científico liderado por el Dr. Ortiz se ha asociado con EY, la mayor firma contable de Europa. Juntos están trabajando en un plan de negocios para instrumentos flotantes hacia la estratosfera.
'Hoy dia, Los científicos que se embarcan en misiones con globos tienen que construir ellos mismos gran parte del equipo, dijo el Dr. Ortiz. ORISON tiene como objetivo subarrendar observatorios completamente funcionales, permitiendo a sus clientes centrarse en la investigación. Según el Dr. Ortiz, esto es comparable al modelo comercial de muchos telescopios terrestres.
Si bien los vuelos económicos a la estratosfera podrían resultar atractivos para muchas áreas de investigación, El primer público objetivo de ORISON son los astrónomos. Los socios del proyecto han realizado misiones de prueba este año en las que han tomado cientos de fotografías de contacto cercano con meteoros.
Los telescopios flotantes ofrecen a los observadores de estrellas las ventajas obvias de elevarse por encima del clima nublado y evitar que las señales sean absorbidas en el ultravioleta y el infrarrojo cercano. 'Es emocionante ver agua en otros planetas, dijo Maier.
