No toques el yo-yo, niño, que quema

¿Por qué es tan importante la velocidad de un cuerpo para el daño que pueda hacer? Es decir, ¿por qué es importante la energía cinética? Furrulái el siguiente vídeo y luego explico:

Pedazo de misil ¿no? Seguro que llevaba medio megatón encima para hacerle eso al pobre tanque.

Pues resulta que era un simple trozo de metal. Con combustible atrás para darle velocidad, eso sí. Pero no había ni pizca de explosivo en su composición. El secreto fue impulsarlo hasta unas 3 veces la velocidad del sonido (sí, parece que aparece de la nada, se ventila la distancia entre el lanzador y el tanque en un suspiro)

Imagina ahora qué agradable efecto tendría un choque con un objeto que fuera a 25 veces la velocidad del sonido con respecto a otro.

Tiene ligera pinta de ser doloroso.

A partir de esto, cualquiera de los privilegiados cerebros que siguen este humilde blog podrán hacerse una idea del mucho potencial destructivo que tiene algo tan insignificante como una desconchadura de pintura. Sí, queridinos, me refiero a la basura espacial.

Tema tan de moda últimamente, por otra parte.

Ya he hecho algún que otro post sobre el tema, así que no me extenderé excesivamente sobre por qué, cómo y de dónde sale, o qué hacer con ella. Sin embargo, quizás alguno habrá oído otro interesante evento que sucedió esta tarde en órbita.

La Soyuz que se ve al fondo vuelve a salvar el día. La foto es muy reciente, del último paseo espacial que se hizo antedeayer, mostrando la sección rusa de la ISS.

La Soyuz que se ve al fondo vuelve a salvar el día. La foto es muy reciente, del último paseo espacial que se hizo antedeayer, para instalar un experimento europeo de exposición de muestras al espacio (EXPOSE-R), mostrando la sección rusa de la ISS.

Un amigable objeto, de un par de centímetros de diámetro, quiso hacer amigos tras su solitario periplo de 16 años en órbita. Se acercó a la ISS… y todas las alarmas comenzaron a sonar. El objeto en cuestión es un yo-yo de despín.

¿Lo cuálo? ¿Esto?

Sí que es peligroso el niño este...

Sí que es peligroso el niño este...

Un poco de background. Este pequeño artefacto pertenecía a la tercera fase de un Delta II que lanzó un satélite de GPS en 1993. Este tipo de cohetes tienen 3 fases, más una auxiliar. Veamos el explicatorio gráfico de ULA:

El modelo de Delta II que lanza los GPS todo partidito y despiezadito. La versión del 93 puede que fuera un poco diferente, pero en lo esencial se mantuvo.

El modelo de Delta II que lanza los GPS todo partidito y despiezadito. La versión del 93 puede que fuera un poco diferente, pero en lo esencial se mantuvo.

Como véis, la primera fase es un pepinillo azul en torno a la que se agrupan otros pepináceos (llamémoslos pepinirrillos, para distinguir) El morro blanco, que se separa en dos mitades, completa la apariencia externa del vehículo. Pero por dentro hay mucho más. En el hueco superior del pepinillo azul entra la segunda fase, una… ¿cebolla? con aspecto un tanto exótico (de color verde y marrón), que se encarga de propulsión ya en el espacio, de ahí la falta de cualquier tipo de aerodinámica. Encima de eso, se aloja la… ¿uva?

Dejemos ya las metáforas frutales, por favor.

Coincido. Como iba diciendo, la tercera fase va montada en la parte superior de la segunda (¡bravo! ¡la sabiduría nos abruma!) y sujeta por esos dos arcos metálicos que se ven en la figura. Encima de la tercera y última fase va el satélite, que es la carga útil. Pero resulta que esta tercera fase tiene muchos oscuros secretos. Y no los va a contar en Tómbola, sino en DeCalistoATritón.

Nuestra querida tercera fase encendiéndose (si no véis la animación, seguid el link) Via Wikipedia

Nuestra querida tercera fase encendiéndose (si no véis la animación, seguid el link) Via Wikipedia

Esta fase es sólida. Esto no quiere decir que esté hecha de metal, que ya se ve, sino que el combustible que utiliza es sólido, como los fuegos artificiales. Las más comunes son las Star48, pero la que nos ocupa en el suceso de la ISS fue una PAM-D. Como sea. Éstas utilizan el mismo principio que los cohetes blancos de los transbordadores: el combustible es una masa sólida contenida en el recipiente metálico, con un conducto en el centro. Este conducto sirve para que salgan los gases de combustión. Según se va quemando el combustible desde dentro hacia la periferia, va ensanchándose el conducto. Controlar la combustión y evitar vibraciones indeseadas es todo un arte, como bien saben los ingenieros del Ares I.

Precisamente por esta combustión violenta e imparable que caracteriza a los sólidos, en lugar de la manejable propia de los líquidos (que también son mucho más complejos de utilizar, de ahí la ventaja de los primeros), son utilizados sobre todo para el ascenso inicial más que para la maniobra en el espacio. Pero algunos cohetes los usan también para lo segundo.

En cualquier caso, estas vibraciones pueden inducir desviaciones en la trayectoria que necesitan ser controladas. Un sistema de “impulsores” que las corrijan quitaría la ventaja de la simplicidad a los sólidos. Así que se optó por otra opción derivada directamente de la física: aprovechar la conservación del momento angular. El ejemplo clásico es el de una bailarina de patinaje sobre hielo: cuando extiende los brazos mientras gira, lo hace a una determinada velocidad. Sin embargo, si se junta todos sus apéndices (sin risas, por favor) al cuerpo, apretándose hacia el eje de giro, aumenta mucho su velocidad de rotación.

Qué hermosa visión.. para la alternativa, ved abajo.

Qué hermosa visión.. para la alternativa, ved abajo.

Para hacer el cafre un rato, coged una silla giratoria y probad las maravillas del momento angular vosotros mismos: ponedla a girar con los brazos y las piernas extendidos. Cuando lo hayáis conseguido a una velocidad razonable, antes de que se pare por rozamiento, juntad las piernas y los brazos al cuerpo. Cuidado con los mareos y las alfombras persas de mamá, que nos conocemos.

Entonces, al acabarse el combustible de la segunda fase, unos impulsores montados de lado (la “spin table” del dibujo) hacen que la tercera fase y el cohete se pongan a girar, para luego separarse antes de que se encienda el motor. Así, las desviaciones pequeñas son anuladas por el giro: antes de que una perturbación haya actuado en una dirección, el cohete ha cambiado de orientación, por lo que se va corrigiendo. Bien, ya está estabilizado.

¿Y el yo-yo?

Resulta que muchos satélites no podrían parar de girar si se separaran dando vueltas a ese ritmo, cuando están diseñados para operar sin andar dando vueltas, como los GPS. Maldición. Qué lío.

Solución: parar el giro. De nuevo el problema de poner más tuberías y complicaciones. Algo más sencillo se les ocurrió a los brillantes ingenieros: una cuerda con un peso al extremo. Actuán como los brazos de la bailarina (o de los cafres de la silla), es decir, cuando se extienden, hacen que la velocidad de giro sea menor. Para evitar que se vuelvan a enroscar, aumentando el giro, se deja que se desenrollen como yo-yos y se separen del cohete, alejándose en el espacio. El satélite se separa perfectamente y todos contentos.

Ahí se ven las cuerdas separándose del cuerpo principal del cohete... ingenioso eh?

Ahí se ven las cuerdas separándose del cuerpo principal del cohete... ingenioso eh?

Pero las cuerdas con sus plomadas siguen por ahí. Poco a poco, fueron bajando desde la altitud de los GPS por la fricción residual de la atmósfera. Y hoy uno quiso socializar con la ISS. A las velocidades relativas a las que van… es una visita bastante indeseada.

Los astronautas entraron en el protocolo de emergencía “RED threshold“: las incertidumbres en la medición de la órbita eran demasiado grandes, y no se pudo hacer una maniobra evasiva a tiempo. Así que cuando vieron a dónde iba dirigido el yo-yo, no pudieron hacer otra cosa salvo correr a refugiarse en la Soyuz tras haber cerrado las escotillas entre los módulos por si perforaba a uno y lo despresurizaba. Afortunadamente, a pesar de pasar incómodamente cerca de la ISS, la Soyuz nunca se separó de la estación, ni hubo ningún daño. El yo-yo, errante incomprendido,  siguió su solitario devenir, para encontrar su ardiente final en unas pocas semanas o meses, cuando se queme en la atmósfera.

No os equivoquéis: esto no es un antiguo dibujo de un yo-yo, sino los primeros planos para construir el arma de destrucción masiva definitiva. Qué malvados.

No os equivoquéis: esto no es un antiguo dibujo de un yo-yo, sino los primeros planos para construir el arma de destrucción masiva definitiva. Qué malvados.

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Y sí, el transbordador Discovery vuelve a estar retrasado… ahora por una fuga en la tubería que lleva el hidrógeno líquido hacia el tanque externo. Paciencia. Sí, paciencia.

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~ por decalistoatriton en 12 marzo 2009.

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