La astronave Cygnus deja la estación espacial internacional

La nave de carga Cygnus fue desenganchada del módulo Harmony de la estación espacial internacional a las 10:04 UTC del 22 de octubre, y liberada en una órbita independiente a las 11:31 UTC gracias al brazo robótico Canadarm-2, manipulado por los astronautas. La Cygnus se pasó 23 días junto a la ISS, permitiendo descargar 589 Kg de comida, ropa y experimentos. Cargada de basura, será destruida el 23 de octubre.

La energía sucia no es más barata que la limpia y renovable

Los resultados de un estudio realizado por expertos de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido y del Consejo de Defensa de los Recursos Naturales indican que, cuando se toman en cuenta los costos sanitarios asociados a la contaminación del medio ambiente por las energías sucias, y los costos asociados a los efectos nocivos del cambio climático, se llega a la conclusión de que en realidad es menos costoso producir electricidad con turbinas eólicas y paneles solares que con centrales eléctricas alimentadas con carbón.

De hecho, y usando las estimaciones oficiales del gobierno estadounidense sobre los costos medioambientales y sanitarios de la quema de combustibles fósiles, los autores del nuevo estudio muestran que a largo plazo resulta más barato sustituir una central eléctrica de carbón típica por un parque eólico que mantener en marcha la vieja central.

El trabajo hecho por Chris Hope de la Universidad de Cambridge, así como Laurie Johnson y Starla Yeh del Consejo de Defensa de los Recursos Naturales, con sede en la ciudad estadounidense de Nueva York, muestra que Estados Unidos, y seguramente muchos otros países, pueden reducir la polución generada por las centrales eléctricas de una manera que además supondrá un ahorro neto de dinero, si sustituyen la quema de carbón por opciones más limpias, como la energía eólica, la energía solar e incluso el gas natural.

"La quema de carbón es una forma muy costosa de generar electricidad; hay maneras más eficaces y sostenibles de lograrlo", subraya Johnson. "Podemos reducir los costos en sanidad y en afrontar daños causados por el cambio climático a la vez que reducimos la cantidad de dióxido de carbono (CO2) que aportamos a la atmósfera y que contribuye al calentamiento global".

El nuevo estudio indica que energías limpias como la eólica son más baratas que las sucias como el carbón cuando se tienen en cuenta los costes económicos de los daños para la salud, la agricultura y el medio ambiente en general que provocan éstas últimas. (Imagen: Amazings / NCYT / JMC)

Hace algún tiempo, la Oficina de Administración y Presupuesto de la Casa Blanca, el Departamento del Tesoro, el Departamento de Energía y otras ocho agencias federales de Estados Unidos midieron en un trabajo conjunto el valor económico de esos daños, reflejándolos en una fórmula oficial conocida como el "Costo Social del Carbono" (SCC por sus siglas en inglés).

Este valor es perfecto para calcular los beneficios económicos obtenibles (en otras palabras, el dinero ahorrable al evitar daños) mediante la reducción de la contaminación por dióxido de carbono y otras sustancias nocivas liberadas por la quema de carbón y otros combustibles fósiles.

Para el nuevo estudio se tuvo en cuenta esta fórmula, y también las estimaciones gubernamentales de los daños que puede causar el dióxido de azufre, que es otra sustancia contaminante que se libera simultáneamente con el CO2. Cada año, el dióxido de azufre causa miles de muertes prematuras, enfermedades respiratorias, dolencias cardiacas y un sinnúmero de daños a los ecosistemas naturales y agrícolas, todo lo cual, como es obvio, tiene costes económicos.

Johnson argumenta que el cambio climático ya está provocando una mayor incidencia de olas de calor, inundaciones, sequías, incendios forestales y tormentas. Y, en el caso de Estados Unidos, afirma que esa meteorología extrema causó en 2012 daños por valor de más de 140.000 millones de dólares. Los contribuyentes estadounidenses tuvieron que pagar de sus bolsillos casi 100.000 millones de dólares de esa "factura" de 140.000 millones, según un informe del Consejo de Defensa de los Recursos Naturales publicado en mayo de 2013. "Estos daños seguirán creciendo de manera inexorable si no se hace nada para reducir la contaminación", advierte Johnson.

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Nuevas células solares transparentes iluminan el camino hacia ciudades más sostenibles

Imagine edificios en los que las ventanas, además de permitir pasar la luz del sol, captan a la vez la energía solar que se necesita para satisfacer todas sus necesidades energéticas. Los cristales se convierten en células solares de alta productividad que ayudan a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y avanzar hacia un medio ambiente más 'verde' y más limpio.

Este escenario todavía no es posible, pero un reciente estudio llevado a cabo en el ICFO (Instituto de Ciencias Fotónicas), en España, y publicado en la revista Nature Photonics, avanza en ese camino. Los científicos de este instituto han fabricado una célula solar orgánica óptima con un alto nivel de transparencia y una alta eficiencia de conversión de energía.

Según los autores, "esto supone un paso prometedor hacia las energías renovables asequibles, limpias, ampliamente utilizadas y urbanamente integradas" .

Hasta ahora, los paneles solares comerciales están, en su mayor parte, compuestos de unas células solares basadas en silicio cristalino, muy eficientes en la conversión de la radiación solar en energía eléctrica (aproximadamente 15% de eficiencia de conversión), pero con diversos obstáculos importantes para su máxima explotación.

Por ello deben ser correctamente orientados para recibir la luz solar directa y aun así están limitados en su capacidad para absorber la luz difusa. Por otra parte, son pesados, opacos, y ocupan mucho espacio.

A pesar de que la tecnología de las células solares orgánicas nació hace unos treinta años, es ahora cuando comienzan a atraer el interés de la comunidad científica debido a su bajo costo de producción.

Mientras que las células orgánicas aún no han alcanzado valores de eficiencia de las células de silicio, estas células fotovoltaicas orgánicas (OPV) han demostrado ser más ligeras, más flexibles (capaces de adaptarse a superficies curvas), y aún más sensibles a la luz difusa, así como la luz solar indirecta, por lo que las convierte en una de las tecnologías fotovoltaicas más atractivas para muchas aplicaciones de uso diario. Entre sus ventajas, una propiedad que las hace aún más interesantes es su potencial para ser implementadas como un dispositivo semitransparente.

Sin embargo, las OPV, como cualquier otra tecnología fotovoltaica, alcanzan su máximo de eficiencia de conversión de energía eléctrica con dispositivos opacos. Para convertir estas células en dispositivos transparentes, el electrodo de metal en la parte posterior debe ser diluido hasta sólo unos pocos nanómetros, lo que reduce drásticamente la capacidad del dispositivo para recoger la luz solar.

Los investigadores del ICFO han sido capaces de desarrollar una célula semitransparente, que incorpora un cristal fotónico, y alcanzar un rendimiento de la célula casi tan alto como su contraparte opaca.

El equipo colocó este cristal fotónico extra sobre la célula y fue capaz de aumentar la cantidad de luz infrarroja y ultravioleta absorbida por la célula, alcanzando una eficiencia de 5,6 % y a su vez, preservando una transparencia casi indistinguible respecto al  vidrio normal.

Los resultados obtenidos de eficiencia y transparencia hacen que estas células sean un producto muy competitivo para las tecnologías fotovoltaicas integradas en edificios (BIPV). Para llegar a tener una adecuada visión arquitectónica, el color de las células puede modificarse simplemente cambiando la configuración de las capas del cristal fotónico .

Jordi Martorell, profesor de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) en el ICFO y líder de este estudio, explica que las aplicaciones de este tipo de tecnología en BIPV "está a unos pocos pasos de ocurrir, pero la tecnología todavía no ha alcanzado su punto de saturación".

"El descubrimiento abre el camino para la innovación a otras aplicaciones industriales en el sector de la energía fotovoltaica transparente –continúa–. A medio plazo, se espera llegar a los altísimos niveles de transparencia y eficiencia necesarios para alimentar dispositivos como pantallas, tabletas y teléfonos inteligentes".

El futuro parece prometedor para estos dispositivos. El proyecto europeo Solution Processed High Performance Transparent Organic Photovoltaic Cells (SOLPROCEL), recientemente aprobado, permitirá a un consorcio, formado por los mejores investigadores e industrias europeos y dirigido por el ICFO, impulsar el estudio de la capacidad de estas células, mejorando su estabilidad y vida útil, así como la obtención del material necesario para elevar sustancialmente su eficiencia. (Fuente: Institut de Ciències Fotòniques) 

Colosales cantidades de materia expulsadas hacia el espacio intergaláctico

Se acepta en la comunidad científica desde hace tiempo que, a juzgar por los modelos teóricos asumidos como ciertos, muchas galaxias deberían ser más masivas de lo que son y tener más estrellas que las que en realidad poseen.

Para intentar explicar porqué tienen menos masa y menos estrellas, se barajan dos posibles mecanismos principales que podrían ralentizar o detener el proceso de crecimiento de acumulaciones de masa y el de la formación de estrellas:

Uno de ellos es el de la acción de los violentos vientos estelares generados durante episodios de formación de muchas estrellas en una misma zona y en un periodo breve de tiempo.

El otro es la acción de los inmensos chorros polares disparados desde las inmediaciones del agujero negro supermasivo situado en el centro de numerosas galaxias. Un agujero negro es una concentración de masa tan densa que ni siquiera la luz puede escapar de su interior.

Gracias a las imágenes de alta resolución proporcionadas por una combinación intercontinental de radiotelescopios, el equipo internacional de Raffaella Morganti, del Instituto de Radioastronomía de los Países Bajos, ha sido capaz de identificar enormes masas de gas frío siendo expulsado desde el centro de una galaxia distante mediante los chorros polares energizados por su masivo agujero negro.

Imagen obtenida a partir de señales captadas por radiotelescopios que muestra a la galaxia 4C12.50. El recuadro destacado y ampliado muestra más detalladamente el sitio, en el tramo final apreciable del chorro ultraveloz de partículas, donde una masiva nube de gas, representada en color amarillo anaranjado, está siendo empujada por dicho chorro. (Imagen: Morganti et al., NRAO/AUI/NSF)

El gas atraído hacia un agujero negro acaba, durante su caída a éste, girando en espiral hacia él y acumulándose formando un disco giratorio, conocido como disco de acreción, donde se comprime y calienta. Cerca del borde interior del disco, en el umbral del horizonte de sucesos del agujero negro (la frontera más allá de la cual nada que la cruce puede volver a salir), parte del material es acelerado y expulsado como un par de chorros que fluyen en direcciones opuestas a lo largo del eje de rotación del agujero negro. Estos chorros contienen partículas moviéndose a casi la velocidad de la luz, produciendo rayos gamma cuando interactúan.

En algunas galaxias hay chorros de esta clase que han funcionado durante un tiempo lo bastante largo como para que su actividad acabe generando corrientes de gas claramente perceptibles que se extienden a lo largo de millones de años-luz.

Morganti y su equipo usaron radiotelescopios de Europa y Estados Unidos, combinando sus señales para conformar un único y gigantesco radiotelescopio virtual. Entre los radiotelescopios participantes, figuran los de la red VLBA de la Fundación Nacional Estadounidense de Ciencia (NSF) y una antena del observatorio Karl G. Jansky VLA en Socorro, Nuevo México, Estados Unidos.

Los científicos estudiaron una galaxia llamada 4C12.50, a unos 1.500 millones de años-luz de la Tierra. Eligieron esta galaxia porque se encuentra en una etapa en la que el "motor" del agujero negro que produce los chorros se está poniendo en marcha. A medida que el agujero negro atrae material, éste forma el disco de acreción. Los procesos en el disco se nutren de la tremenda energía gravitacional del agujero negro para propulsar el material hacia el exterior desde los polos del disco.

En los extremos de los dos chorros, los investigadores han encontrado acumulaciones de gas (esencialmente hidrógeno) moviéndose hacia fuera de la galaxia a 1.000 kilómetros por segundo. Una de las nubes tiene una masa de nada menos que 16.000 veces la del Sol, mientras que la otra es aún mayor, albergando la cantidad colosal de 140.000 veces la masa del Sol. La nube más grande mide aproximadamente unos 160 por 190 años-luz.

Ésta es una de las evidencias más definitivas de que existe una interacción entre el chorro de movimiento rápido de galaxias como ésta y las nube densas de gas interestelar como las observadas en esta investigación.

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El pasado violento del meteorito de Chelyabinsk

Una investigación reciente realizada en Rusia respalda la idea de que el objeto de once mil toneladas que en febrero pasado entró en la atmósfera terrestre y explotó a poco más de 23 kilómetros de altura sobre la superficie de Chelyabinsk, Rusia, ya había colisionado con otro cuerpo del sistema solar (quizá como parte de un objeto mayor) o bien pasó tan cerca del Sol como para sufrir efectos destructivos de magnitud similar a la de esa colisión.

Los resultados de este estudio se han presentado públicamente en el Congreso Goldschmidt de Florencia, Italia.

Un equipo de investigadores del Instituto de Geología y Mineralogía, dependiente de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias, en la ciudad de Novosibirsk, ha analizado fragmentos del meteorito. El trozo principal del mismo cayó al fondo del Lago Chebarkul, cerca de Chelyabinsk, el 15 de febrero (ó 14 según otros husos horarios).

Aunque todos los fragmentos estudiados se componen de los mismos minerales, la estructura y textura de algunos fragmentos muestran que el meteorito había sufrido un proceso súbito e intensivo de fusión antes de ser sometido de nuevo a temperaturas extremadamente altas al entrar en la atmósfera terrestre.

El meteorito que cayó cerca de Chelyabinsk es de un tipo conocido como condrita LL5. Es bastante común que los meteoritos de esta clase hayan experimentado un proceso de fusión previo antes de caer en la Tierra. Esto seguramente significa que hubo una colisión entre el meteorito de Chelyabinsk y otro cuerpo en el sistema solar, o que el meteorito pasó muy cerca del Sol, tal como hemos dicho antes.

Basándose en el color y la estructura, el equipo de Victor Sharygin ha dividido los fragmentos del meteorito en tres tipos: claros, oscuros e intermedios. Los fragmentos más claros son los más comunes, pero los fragmentos oscuros aparecieron con una frecuencia creciente a lo largo de la trayectoria del meteorito, con la mayor cantidad localizada cerca de donde el objeto golpeó la superficie de la Tierra.

Los fragmentos oscuros incluyen una gran proporción de material de grano fino, y su estructura, textura y composición mineral muestran que tales bloques fueron formados por un proceso de fusión muy intensivo, probablemente debido una colisión con otro cuerpo o por su proximidad al Sol. Este material es distinto de la "corteza de fusión", la capa delgada de material en la superficie del meteorito que se derrite mientras viaja a través de la atmósfera terrestre y luego se solidifica.

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Movimiento Rectilineo Parte 5

Integral definida

 

Dada la velocidad del móvil en función del tiempo, vamos a calcular el desplazamiento del móvil entre los instantes t₀ y t.  En los casos en los que la velocidad es constante o varía linealmente con el tiempo, el desplazamiento se calcula fácilmente

Si v=35 m/s, el desplazamiento del móvil entre los instantes t₀=0 y t=10 s es Δx=35·10=350 m



Si v=6·t, el desplazamiento del móvil entre los instantes t₀=0 y t=10 s es el área del triángulo de color azul claro Δx=(60·10)/2=300 m




Si v=-8·t+60. el desplazamiento del móvil entre los instantes t₀=0 y t=10 s es la suma de las áreas de dos triángulos:

el de la izquierda tiene un área de (7.5·60)/2=225 

el de la derecha tiene un área de (-20·2.5)/2=-25

El desplazamiento es el área total Δx=225+(-25)=200 m

En otros casos, podemos calcular el desplazamiento aproximado, siguiendo el procedimiento que se muestra en la figura

En el instante t_i-1 la velocidad del móvil es v_i-1, en el instante t_i la velocidad del móvil es v_i. La velocidad media <v_i> en el intervalo de tiempo Δt_i=t_i-t_i-1 comprendido entre t_i-1 y t_i es
<vi>=v(ti)+v(ti−1)2
El desplazamiento del móvil durante el intervalo de tiempo Δt_i=t_i-t_i-1 comprendido entre t_i-1 y t_i es aproximadamente el área del rectángulo <v_i>·Δt_i. El desplazamiento total x-x₀ entre el instante inicial t₀, y el instante final t=t_n es, aproximadamente
x−x0≈∑i=1n<vi>Δti
donde n es el número de intervalos
Si v=-t²+14t+21 (m/s) y tomamos n=10 intervalos iguales, entre el instante t₀=0 y t=10 s el desplazamiento aproximado vale
x-x₀≈27.7+39.8+49.8+57.7+63.7+67.7+69.7+69.8+67.8+63.8=577.5 m
Cuando el número de intervalos en los que se ha dividido un intervalo dado (t₀, t) es muy grande Δt_i→0. En el límite, el desplazamiento se expresa como
x−x0=∫t0tv⋅dt
Si v=-t²+14t+21 (m/s), el desplazamiento entre el instante t₀=0 y t=10 s vale
x−x0=∫010(−t2+14t+21)⋅dt=−t33+7t2+21t∣∣∣100=17303 m

Primer mapa de nubes de un planeta de otra estrella

Unos astrónomos, utilizando datos de los telescopios espaciales Kepler y Spitzer de la NASA, han creado el primer mapa de las nubes de un planeta situado en órbita a una estrella distinta del Sol. Este planeta, conocido como Kepler-7b, es un gigante gaseoso como Júpiter pero muchísimo más caliente que éste.

Estudios previos a partir de datos obtenidos con el Spitzer han resultado en mapas de temperatura de planetas en órbita a otras estrellas, pero éste es el primer vistazo a las estructuras nubosas de un mundo distante.

En el exoplaneta Kepler-7b, la meteorología es altamente predecible, tal como han comprobado unos científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, y otras instituciones: En un día cualquiera, el exoplaneta, que está a casi 1.000 años-luz de la Tierra, está densamente nublado de un lado, mientras que en el otro probablemente reina un tiempo claro y despejado.

El nuevo trabajo constituye la vez primera en que se logra cartografiar la distribución de nubes de un exoplaneta.

El equipo internacional de Brice-Olivier Demory, del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge, Estados Unidos, observó que uno de los hemisferios de Kepler-7b está cubierto con una densa capa de nubes, mucho más densa que el más encapotado y plomizo de los cielos de la Tierra, y es tan tupida que refleja una porción significativa de la luz de su estrella. Este escudo de nubes hace al planeta más fresco que otros de su tipo, creando un entorno que fomenta la formación de más nubes en él.

Demory y sus colegas también analizaron la luz proveniente de Kepler-7b en varias fases de su órbita, encontrando que gran parte de la reflectividad del planeta se debe a la presencia de nubes, y que esta cubierta de nubes se distribuye de forma desigual.

Kepler-7b está entre los primeros exoplanetas identificados a partir de observaciones hechas por el telescopio espacial Kepler, de la NASA. Desde entonces, se han confirmado más de 130 planetas de fuera de nuestro sistema solar detectados inicialmente por el Kepler.

Al planeta Kepler-7b se le considera un Júpiter caliente, ya que se compone principalmente de gas y es alrededor del 50 por ciento más voluminoso que Júpiter, aunque tiene sólo la mitad de su masa.

Aún no está del todo claro el motivo exacto de tan marcado contraste entre hemisferios en cuanto a cubierta nubosa.

La meteorología de Kepler-7b debe ser muy distinta a la de la Tierra, y no solo por ser un planeta gigante gaseoso, sino también porque su temperatura se estima que es de entre 800 y 1.000 grados centígrados (entre 1.500 y 1.800 grados Fahrenheit aproximadamente). Por supuesto la temperatura es muy tórrida, pero, gracias a las nubes, menos alta que la que debería tener por su gran proximidad a su estrella, tan solo 9 millones de kilómetros, una distancia menor a la existente entre Júpiter y algunas de sus lunas.

En la investigación también han trabajado Julien de Wit, Nikole Lewis, Andras Zsom y Sara Seager del MIT, Jonathan Fortney de la Universidad de California en Santa Cruz, Heather Knutson y Jean-Michel Desert del Instituto tecnológico de California (Caltech) en Pasadena, Nikku Madhusudhan de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, y Nicolas Cowan de la Universidad del Noroeste en Evanston, Illinois, todas estas instituciones en Estados Unidos, así como Kevin Heng de la Universidad de Berna en Suiza, Michael Gillon de la Universidad de Lieja en Bélgica, y Vivien Parmentier del Centro Nacional francés para la Investigación Científica (CNRS).

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