27 de julio de 2013

Una taza de café para cuando la gravedad es igual a cero

A grandes alturas, sobre nuestro planeta, en el reino de los satélites artificiales y de las estaciones espaciales, ya no se pueden aplicar las leyes terrestres que nos son tan familiares. El cielo del mediodía es tan negro como la noche, no hay arriba ni abajo, los objetos no caen, y el aire caliente no asciende.

Sin embargo, de todas las cosas extrañas que ocurren allí arriba, es posible que lo más extraño sea lo que sucede con el café.

El profesor de física Mark Weislogel, de la Universidad Estatal de Portland, ha invertido mucho tiempo pensando en el café (y otros líquidos) en el espacio, y describe lo que sucede: "Para los novatos", comenta, "sería toda una hazaña lograr servir el café dentro de la taza. En ausencia del tirón gravitacional, servir líquidos puede tornarse bastante complicado". "Sin embargo, solo como una hipótesis, supongamos que usted está en la estación espacial con una taza de café en la mano". Lo más natural sería inclinar la taza en dirección a los labios pero, al hacerlo…

"El café sería bastante difícil de controlar", agrega Mark. "De hecho, probablemente no saldría de la taza. Usted tendría que agitar la taza hacia la cara y esperar que algo del líquido caliente lograse desprenderse y flotar en dirección a la boca". Mirando el lado bueno de todo esto, usted probablemente estaría bien despierto para cuando la taza se vacíe.

Pero el café no es el único líquido con comportamiento extraño en el espacio; los combustibles criogénicos, los refrigerantes térmicos, el agua potable y la orina también lo tienen. El comportamiento de los líquidos en el espacio es una de las cosas que más van en contra de la intuición en todos los vuelos espaciales.

Esto representa un desafío extremo para los ingenieros que se encuentran a cargo del diseño de los sistemas para las naves espaciales que utilizan líquidos. "Nuestra intuición está completamente equivocada", lamenta Weislogel. "Cuando se trata de pronosticar lo que un líquido hará en un sistema nuevo, con frecuencia nos encontramos a oscuras".

Con el objetivo de obtener un mejor entendimiento de los líquidos bajo condiciones de ingravidez, Weislogel y sus colaboradores están realizando un Experimento sobre el Flujo Capilar a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI, por su sigla en idioma español). Por ejemplo, uno de los dispositivos en el interior del contenedor del experimento se encarga de investigar lo que sucede en las esquinas internas; si dos superficies sólidas se encuentran a un ángulo lo suficientemente pequeño, los líquidos en condiciones de microgravedad fluirán de modo natural a través del canal sin necesidad de realizar ningún tipo de bombeo. Este efecto capilar podría ser utilizado con el fin de guiar todo tipo de líquidos a través de una nave espacial, desde los combustibles criogénicos hasta el agua sucia recién reciclada. El fenómeno resulta difícil de estudiar en la Tierra, en donde es atenuado por la gravedad. Esto es lo opuesto a lo que sucede en el espacio, en donde los "flujos de esquina" son fáciles de crear y de observar.

Weislogel y sus colaboradores ya obtuvieron tres patentes por la invención de dispositivos que fueron el resultado de su trabajo. Una es por un intercambiador de calor de condensación en microgravedad, otra es por la descripción de un aparato que controla y separa líquidos formados por una mezcla de fases de la materia. La tercera patente es por... (¡has acertado!) una taza de café para la gravedad cero.

Básicamente, uno de los lados de la taza posee una pronunciada esquina interna. Bajo las condiciones de microgravedad de la estación espacial, las fuerzas capilares empujan el líquido a través del canal, directamente hacia los labios del usuario.

"Mientras usted bebe, sigue llegando más líquido y usted puede disfrutar de su café en un ambiente de microgravedad, hasta la última gota", comenta Pettit. "Esto bien puede ser lo que los futuros colonizadores del espacio usen durante una celebración". De hecho, en la documentación relacionada con la patente se menciona el "brindis" como una de las aplicaciones del dispositivo. Es fácil imaginar la razón que podría haber detrás del brindis: inodoros, acondicionadores de aire, tanques de combustible y sistemas de tratamiento que funcionen mejor gracias a los experimentos sobre el flujo capilar llevados a cabo en la Estación Espacial Internacional.


Fuente: ciencia.nasa.gov

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