La señal desconocida - II

"PAA-PAA/PII-PII, PAA-PAA/PII-PII…" Ese era el sonido que durante varios días, mientras sus baterías aguantaron, pudieron escuchar quienes sintonizaban las frecuencias de 20.005 MHz y 40.002 MHz. Estas señales provenían de la primera astronave puesta en órbita girando a unos 900 kilómetros de altura alrededor de la Tierra. La astronave era el "Compañero de viaje", o por su nombre en ruso, el Sputnik-1:

Lanzado el 4 de Octubre de 1957, con unas dimensiones de un tamaño doble al de una pelota de baloncesto, el Sputnik-1 fue el primero de todos los dispositivos puestos por el hombre en órbita alrededor de la Tierra. La carrera que ello desató... se hubiera desatado, de todos modos.

Aparte de ser el primer satélite artificial, su señal (a la que remitimos en el video de arriba), fue la primera señal desconocida proveniente desde el espacio, que además creó intensas preocupaciones para muchos. No porque se desconociera su origen, que era conocidísimo (la CCCP); sino que probó la validez de emitir para toda la Tierra desde objetivos difícilmente alcanzables y en unas condiciones inmejorables.

El Sputnik-1 en las etapas previas al lanzamiento.

En efecto, el Sputnik-1 era uno de los satélites orbitales conocidos como de baja cota, pues su altura operativa no llegaba ni a los 1000 km. Por tal razón  y por su baja masa (83.6 kilogramos), su velocidad orbital era elevada. ¿Cómo lo calculamos?

Sabemos que la velocidad orbital de un satélite es aquella que ésta debe tener para que a).- su órbita sea estable (esto es relativo, pero de momento lo despreciaremos) y b).- que la atracción gravitatoria ejercida sobre este por la Tierra produzca una compensación centrípeta que equilibre la energía centrífuga generada por el giro orbital. Esto es, que se cumpla la igualdad:

Ecuaciones que se igualan en el movimiento orbital.

En (1) y (2), r representa al radio de la órbita medida desde el centro de la Tierra (el radio orbital r es igual al de la tierra, Rt, más la altura h, del satélite sobre el suelo); m es la masa del satélite y mT la masa de la Tierra.  El resto de los valores van como:

Siendo, además G el valor de la constante gravitatoria y rT el radio de la Tierra.

Lo anterior, lector, si no te interesan demasiado los cálculos, te diré que puedes obviarlos si lo deseas. Pero realizando los cálculos con cierta precisión, obendríamos que ese pequeño satélite de 83.6 kgs, a una altura promedio de unos 609 kilómetros de altura sobre la superficie de la Tierra, se desplazaba a una velocidad apoximada de 7,558 km/s. De hecho, esta velocidad es la velocidad orbital apropiada para la altura a la que dicho satélite se mueve.

Conociendo el radio de la tierra, de aproximadamente 6400 km y aplicando la fórmula del perímetro de la circunferencia = 2πr, obtendríamos que nuestro planeta tiene un perímetro aproximado de 6.28 · 6400 = 40192 km y si nuestro satélite se desplaza a una velocidad aproximada de 7 kilómetros y medio por segundo (7.558 km/s), el Sputnik-1 daría la vuelta a la Tierra en 5317.8 segundos, o lo que es lo mismo, 5317.8 / 60 = 88.6 minutos.

Esto no es del todo exacto, debido a fluctuaciones en el periodo orbital, a que la Tierra no es un esfera sino un geoide y a que los números que hemos estado utilizando son aproximaciones en beneficio de la claridad; el valor exacto promedio está más cerca de los 100 minutos que de los 90; pero en cualquier caso, puede verse que el Sputnik-1 daba una vuelta alrededor de la Tierra aproximadamente en hora y media.

Lector, no te dejes apabullar por los cálculos. No son tan difíciles y en todo caso, se ponen con un fin particular, aparte del puramente científico: Que pueda verse cómo, con pequeños razonamientos, con "trucos" si lo prefieres ver así y partiendo de cosas conocidas, pueden obtenerse conclusiones, datos y resultados sobre cosas lejanas e inalcanzables. Así funcionan muchas cosas en la Astronomía, muchas.

Cuando era (más) joven, me preguntaba cómo era posible que se conocieran las distancias a las estrellas, o su tamaño, o su composición, si nadie podía recorrer el camino para medirlo o tomar un pedacito de la estrella para analizarlo, siendo las distancias y los tamaños tan, pero tan inabarcables. Con el tiempo aprendí que la historia y la evolución de las ciencias hacen que el hombre aprenda a partir de lo conocido para llegar a lo desconocido partiendo de exóticas y curiosas aplicaciones de lo que sí sabe.

En ese sentido, el universo, el cosmos entero, no deja de enviarnos "señales desconocidas". Éstas lo son hasta que aprendemos a conocerlas e integrarlas con las que sí conocemos. Y se hace de un modo similar al que he explicado. Con orden y método, con paciencia  precisión. Y sobre todo, con un buen ánimo (y a veces un sentido del humor) envidiable.

Despegue del R-7 que transportaba al Sputnik-1

 La serie Sputnik fue primariamente puesta en órbita por cohetes de la clase R-7, también usados como ICBMs en la guerra fría (paradojas de la ciencia...). El 1, al transmitir en la banda de 20 Megahercios, fue perfectamente escuchado por estaciones de radioaficionados de todo el mundo, las cuales dieron testimonio del lanzamiento y del buen funcionamiento de toda la misión, para inquietud del rival en la carrera espacial que acababa de comenzar. Tras el 1, vinieron el 2, con la perra Laika (que falleció a las seis horas del lanzamiento, por fallo de los sistemas de soporte vital), el 3 y todos los demás.

La señal desconocida del Sputnik-1 no era tan simple como parecía: codificados en la duración de sus pitidos y su ritmo, se transmitián los elementos de telemetría. pero para muchos, esta señal era tan sólo un enigma más.

Dejamos, para terminar esta entrada, el video anterior, con los primeros lanzamientos de la serie Sputnik. El espacio poco a poco, desde la Tierra, se estaba llenando de pequeños misterios. Los grandes misterios, estaban y están aún por descubrir.

A Strelka y Belka.