viernes, 26 de octubre de 2018
Sistemas de planetas que crearían estrellas
Leo en
https://m.phys.org/news/2018-10-planetary-heavy-metal.html
que en muchos sistemas solares compactos, esto es con planetas cercanos a la estrella, se ha comprobado que la "metalicidad" de sus estrellas es muy baja en comparación con la de nuestro sol. O sea, que se forman planetas incluso donde cási no hay más que los dos gases del universo primitivo: hidrógeno y helio.
Esta noticia refuerza una idea que me ronda por la cabeza desde hace tiempo, al ver en las noticias de astronomía lo frecuente que es descubrir planetas gigantes gaseosos cerca de sus estrellas.
Pienso que en muchos sistemas se forman primero muchos planetas gigantes gaseosos que orbitan en torno al centro de gravedad de la nube de gas y polvo original del sistema, aunque ese centro de gravedad no tenga un objeto muy masivo. La estrella se forma más tarde, a partir de la desestabilización de las órbitas de los planetas centrales, lo cual provoca que se unan de uno en uno al centro de gravedad del sistema.
En esa situación se podría dar el nacimiento brusco de la estrella por la caida de uno de estos planetas a la protoestrella cuando está cerca de alcanzar una masa crítica, lo que haría que alcanzase la temperatura suficiente para la fusión nuclear. El nacimiento sería tan explosivo que arrancaría la cubierta gaseosa de los planetas más próximos a la estrella, dejando de ellos sólo el núcleo metálico y la corteza de silicatos, o sea planetas rocosos. El gas expulsado por la estrella en su nacimiento y el arrancado de los planetas centrales alcanzaría órbitas mayores, hasta frenarse y volverse a condensar formando, o acrecentando, los planetas externos que quedarían como los gigantes gaseosos del sistema solar.
Pienso que debe de haber varios procesos distintos para la formación de estrellas. En unos casos se formará primero la estrella y después los planetas, en cambio en otros la estrella se forma por fusión de planetas, como propongo arriba. Para el caso del Sol, opino que es más probable el segundo modelo, porque una ignición repentina del Sol cuando los planetas interiores ya estuvieran formados explicaría la falta de una espesa atmósfera de hidrógeno y helio, que no se hubiera eliminado con el viento solar habitual.
Si estos planetas no se hubieran formado antes, probablemente la ignición hubiera barrido la nube de polvo y gas y no quedaría masa suficiente cerca del Sol para formar los planetas rocosos.
martes, 23 de octubre de 2018
Superficie vital mínima gracias al Sol
La población humana de la Tierra crece de forma alarmante. Sin embargo, las tecnologías consiguen alimentarnos a casi todos con el mismo suelo que antes a costa, principalmente, de la combustión de compuestos del carbono, la que causa el calentamiento global, que se usa para labrar la tierra, producir fertilizantes, cosechar, transportar, elaborar alimentos, etc. Puede que la primera limitación que encontremos al crecimiento de la población sea que no podemos quemar tanto.
Si no fuera por el exceso de CO2 en el aire, pienso que el siguiente límite para mantener el crecimiento demográfico sería el agotamiento de los recursos más escasos por falta de reciclaje: quizá el fósforo, seguido del agua dulce y del terreno cultivable, que se reduce porque se explota destructivamente, sin el cuidado suficiente de la tierra.
Suponiendo que no usásemos otra energía que la solar y que reciclásemos todos los materiales, pienso que cada humano necesitaría sólo un mínimo de superficie soleada para vivir, dejando libre el resto del planeta como reserva natural y como reserva para un posible crecimiento demográfico.
Como ejercicio de imaginación, intento estimar cual sería esa superficie vital mínima, partiendo de mis escasos conocimientos.
Redondeando, en cada metro cuadrado en una latitud media, al mediodía, la radiación solar que llega al suelo tiene una una potencia de 1 kw. En un día soleado, contando sólo las 6 horas en que el sol está más alto, cada día se recibiría una energía de 6 kw/h por metro cuadrado.
Un humano adulto de peso medio necesita ingerir, aproximádamente, unas 2000 kcal diarias, que son, convertidas a julios, 4,18 * 2*10^6 = 8390 kj
En kw/h, a razón de 3600 kj en una hora:
8390/3600 = 2,33 kw/h
Suponiendo una eficiencia del 100%, un metro cuadrado expuesto al sol daría para
alimentar a 6 / 2,33 ~= 2 personas. Suponiendo que la eficiencia fuera sólo del 1% (quizá la fotosíntesis no dé para más) y que usemos el doble de energía contando electrodomésticos, transporte, fabricación, reciclaje, etc. , cada uno necesitaríamos tan sólo 100 metros cuadrados, una centésima de hectárea.
La densidad de población en España es de 92 habitantes por kilómetro cuadrado, luego nos corresponden 10^6/92 = 10869 m2, más de 100 veces de lo necesario.
Los conocimientos actuales permitirían desarrollar la tecnología necesaria para reciclar localmente todo lo que consumimos, siempre que dispongamos de energía. Se podría, por ejemplo, combinar paneles fotovoltáicos con paneles por los que circulase un cultivo de cianobacterias, que hacen fotosíntesis, para usarlas como materia prima para alimentos y materiales moldeables. Las cianobacterias reciclarían el CO2 y los desechos en oxígeno y alimento.
Se podría llegar, idealmente, a una situación en la cual pequeñas comunidades, por ejemplo de 100 vecinos, pudieran vivir con lo que les proporcionase una hectárea de terreno de la que se utilizase un 1% de la energía solar, fabricándose localmente todo lo que necesitasen, incluidos alimentos mediante bioingeniería, como carne crecida en bioreactores a partir de células animales, sin necesidad de sacrificar seres vivos con cerebro y sentimientos.
Si se llegase a ese nivel de autonomía mediante el uso de energía solar y de reciclado, entonces estaríamos capacitados para reproducir la vida de la Tierra por todo el sistema solar interior, porque podríamos vivir por tiempo indefinido en cualquier ambiente, incluidos el vacío, el suelo lunar, el de Marte o de los asteroides, siempre que llegue suficiente radiación solar y llevemos con nosotros la tecnología de reciclado probada en la Tierra.
Si no fuera por el exceso de CO2 en el aire, pienso que el siguiente límite para mantener el crecimiento demográfico sería el agotamiento de los recursos más escasos por falta de reciclaje: quizá el fósforo, seguido del agua dulce y del terreno cultivable, que se reduce porque se explota destructivamente, sin el cuidado suficiente de la tierra.
Suponiendo que no usásemos otra energía que la solar y que reciclásemos todos los materiales, pienso que cada humano necesitaría sólo un mínimo de superficie soleada para vivir, dejando libre el resto del planeta como reserva natural y como reserva para un posible crecimiento demográfico.
Como ejercicio de imaginación, intento estimar cual sería esa superficie vital mínima, partiendo de mis escasos conocimientos.
Redondeando, en cada metro cuadrado en una latitud media, al mediodía, la radiación solar que llega al suelo tiene una una potencia de 1 kw. En un día soleado, contando sólo las 6 horas en que el sol está más alto, cada día se recibiría una energía de 6 kw/h por metro cuadrado.
Un humano adulto de peso medio necesita ingerir, aproximádamente, unas 2000 kcal diarias, que son, convertidas a julios, 4,18 * 2*10^6 = 8390 kj
En kw/h, a razón de 3600 kj en una hora:
8390/3600 = 2,33 kw/h
Suponiendo una eficiencia del 100%, un metro cuadrado expuesto al sol daría para
alimentar a 6 / 2,33 ~= 2 personas. Suponiendo que la eficiencia fuera sólo del 1% (quizá la fotosíntesis no dé para más) y que usemos el doble de energía contando electrodomésticos, transporte, fabricación, reciclaje, etc. , cada uno necesitaríamos tan sólo 100 metros cuadrados, una centésima de hectárea.
La densidad de población en España es de 92 habitantes por kilómetro cuadrado, luego nos corresponden 10^6/92 = 10869 m2, más de 100 veces de lo necesario.
Los conocimientos actuales permitirían desarrollar la tecnología necesaria para reciclar localmente todo lo que consumimos, siempre que dispongamos de energía. Se podría, por ejemplo, combinar paneles fotovoltáicos con paneles por los que circulase un cultivo de cianobacterias, que hacen fotosíntesis, para usarlas como materia prima para alimentos y materiales moldeables. Las cianobacterias reciclarían el CO2 y los desechos en oxígeno y alimento.
Se podría llegar, idealmente, a una situación en la cual pequeñas comunidades, por ejemplo de 100 vecinos, pudieran vivir con lo que les proporcionase una hectárea de terreno de la que se utilizase un 1% de la energía solar, fabricándose localmente todo lo que necesitasen, incluidos alimentos mediante bioingeniería, como carne crecida en bioreactores a partir de células animales, sin necesidad de sacrificar seres vivos con cerebro y sentimientos.
Si se llegase a ese nivel de autonomía mediante el uso de energía solar y de reciclado, entonces estaríamos capacitados para reproducir la vida de la Tierra por todo el sistema solar interior, porque podríamos vivir por tiempo indefinido en cualquier ambiente, incluidos el vacío, el suelo lunar, el de Marte o de los asteroides, siempre que llegue suficiente radiación solar y llevemos con nosotros la tecnología de reciclado probada en la Tierra.
viernes, 12 de octubre de 2018
Alas iónicas al espacio
El último fallo del cohete Soyuz, ayer 11/10/18, del que salieron ilesos los astronautas gracias al sistema de seguridad que apartó del cohete la cápsula tripulada, abre de nuevo el debate sobre la seguridad de los cohetes usados en astronáutica.
Pienso, como comenté en un artículo de Daniel Marín en su blog Eureka, que
"Los cohetes son muy peligrosos. Se pensaron para usos bélicos y, casualmente, han tenido éxito para alcanzar el espacio, pero no son una solución adecuada para ese fin.
Ya es hora de desarrollar soluciones alternativas al cohete, que no requieran levantar tanta masa explosiva ni aceleraciones en en límite de lo soportable."
Para no tener que transportar mucho propelente, los motores ideales son los iónicos, que usan energía solar para expulsar un gas a velocidades mucho mayores que lo que lo hace el motor de combustión de un cohete. Hasta ahora los motores ionicos tienen, al menos, dos problemas que impiden usarlos para lanzar naves desde la superficie: Son poco potentes en relación a su masa y usan gases nobles caros, por eso sólo se usan en naves pequeñas no tripuladas y solo cuando ya se ha alcanzado la velocidad orbital mediante cohetes. Pero se están desarrollando motores iónicos capaces de usar aire, y otros que son muy pequeños y potentes. Si se llega a una buena relación potencia/masa, junto con el uso del aire como propelente, y además se usaran grandes alas para despegar y aterrizar sin grandes aceleraciones, creo que tendríamos un buen medio de transporte espacial, económico y seguro.
El problema con las alas es que ofrecen demasiada resistencia al aire como para alcanzar la velocidad orbital. Y aunque se alcanzara, en la reentrada a la atmósfera se calientan tanto por la fricción que precisan una cubierta de materiales muy resistentes y pesados.
Quizá si las alas estuvieran recubiertas de pequeños motores iónicos tendrían mejor protección con los gases expulsados que con materiales refractarios. Al mismo tiempo se distribuiría la potencia en muchos motores, dando más seguridad a la nave por redundancia, y alcanzarían entre todos suficiente potencia para sustentar y acelerar un avión espacial hasta alcanzar velocidad orbital.
Quizá aun estemos lejos de que un avión iónico sea posible, pero después de esperar una alternativa a los cohetes durante 50 años, creo que será tolerable esperar unos años más.
Pienso, como comenté en un artículo de Daniel Marín en su blog Eureka, que
"Los cohetes son muy peligrosos. Se pensaron para usos bélicos y, casualmente, han tenido éxito para alcanzar el espacio, pero no son una solución adecuada para ese fin.
Ya es hora de desarrollar soluciones alternativas al cohete, que no requieran levantar tanta masa explosiva ni aceleraciones en en límite de lo soportable."
Para no tener que transportar mucho propelente, los motores ideales son los iónicos, que usan energía solar para expulsar un gas a velocidades mucho mayores que lo que lo hace el motor de combustión de un cohete. Hasta ahora los motores ionicos tienen, al menos, dos problemas que impiden usarlos para lanzar naves desde la superficie: Son poco potentes en relación a su masa y usan gases nobles caros, por eso sólo se usan en naves pequeñas no tripuladas y solo cuando ya se ha alcanzado la velocidad orbital mediante cohetes. Pero se están desarrollando motores iónicos capaces de usar aire, y otros que son muy pequeños y potentes. Si se llega a una buena relación potencia/masa, junto con el uso del aire como propelente, y además se usaran grandes alas para despegar y aterrizar sin grandes aceleraciones, creo que tendríamos un buen medio de transporte espacial, económico y seguro.
El problema con las alas es que ofrecen demasiada resistencia al aire como para alcanzar la velocidad orbital. Y aunque se alcanzara, en la reentrada a la atmósfera se calientan tanto por la fricción que precisan una cubierta de materiales muy resistentes y pesados.
Quizá si las alas estuvieran recubiertas de pequeños motores iónicos tendrían mejor protección con los gases expulsados que con materiales refractarios. Al mismo tiempo se distribuiría la potencia en muchos motores, dando más seguridad a la nave por redundancia, y alcanzarían entre todos suficiente potencia para sustentar y acelerar un avión espacial hasta alcanzar velocidad orbital.
Quizá aun estemos lejos de que un avión iónico sea posible, pero después de esperar una alternativa a los cohetes durante 50 años, creo que será tolerable esperar unos años más.
martes, 9 de octubre de 2018
El calentamiento global es el nuevo mercado, amigo
Los científicos llevan décadas alertando sobre el calentamiento global originado por las emisiones de CO2 de las máquinas. Durante todo este tiempo los que tienen el poder de tomar decisiones para parar las emisiones, cambiando a fuentes de energía sin carbono y ahorrando energía, no han hecho nada. Supongo que su inacción se debe a que temen perder dinero invirtiendo en los cambios necesarios. Puede que eso sea así en la escala de pequeños inversores o para los que especulan a corto plazo, pero pienso que a la larga, los trabajos para solucionar el calentamiento global serán la mayor fuente de ingresos y de empleo. Además será un empleo de calidad, basado en tecnologías punteras y que no requerirá esfuerzo físico.
Los expertos de la ONU acaban de dar la alarma diciendo que hacen falta cambios sin precedentes para evitar que pasemos de un calentamiento de 1,5 grados, que acarrearía daños globales catastróficos.
El problema es tan grande que va a poner a todo el mundo a trabajar frenéticamente como si estuviésemos en una guerra mundial, con la diferencia de que en vez de fabricar cantidades monstruosas de armas y munición se fabricarán equipos para generar energía renovable y para evitar transporte, por ejemplo trabajando desde casa y fabricando a pequeña escala cerca de los lugares de consumo.
El que permanezca en la vieja economía emisora de carbono posíblemente se vea abocado a la ruina. Parafraseando a un conocido corrupto les diría: El calentamiento global es el nuevo mercado, amigo.
https://m.publico.es/ciencias/2062983/los-cientificos-alertan-hacen-falta-cambios-sin-precedentes-contra-el-cambio-climatico
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