Tópicos de la Ciencia-Ficción III

¡Saludos lectores! He decidido volver a la carga para ofrecer la tercera entrega de esta interesante saga de los tópicos de la ciencia-ficción.

¿Explotan lo cuerpos en el espacio?

Seguro que es algo que habrán visto muchas veces en las películas. Un pobre hombre acaba en el espacio exterior sin protección, y explota en mil pedazos. Ya anteriormente hemos mencionado y descartado el tópico de que los cuerpos se congelen. Pero, y esto, ¿es verdad? Veámoslo.

Muchas veces se afirma, y con mucho rigor científico además, que la sangre hierve y se expande, destrozando el cuerpo. Pero, ¿cómo ocurre esto? No quiero dar una clase muy aburrida de Química-Física, pero hemos de saber un poco. El agua se congela a 0ºC y hierve a 100ºC, esto no ocurre siempre, sólo si estamos a presión atmosférica, que es lo más normal, pero al variar la presión, esto cambia. Es así, como para facilitar los cálculos, se han construido los llamados diagramas de fase, que muestran el cambio de los puntos de fusión y ebullición a distintas presiones. El manejo es muy fácil. En el eje horizontal tenemos la temperatura, y en el vertical la presión. Si se traza una línea horizontal a un determinado valor de presión, la línea cortará en algunos puntos la curva de la gráfica, y esos puntos, mirando hacia el eje horizontal, nos darán las distintas temperaturas de ebullición y congelación. Hagan la prueba. Fíjense cómo la línea de 1 atm (presión atmosférica) corta la gráfica a 0ºC y 100 ºC. Nosotros podemos “jugar” con las presiones y obtener distintas valores de temperatura. Si la línea sólo corta una vez el gráfico, significa que se pasa directamente de fase sólida a gaseosa (sublimación). 

En el espacio la presión es de 0 atm. Por tanto si cogemos la línea de 0 atm, que coincide con el eje horizontal, vemos que desde temperaturas muy bajas, por debajo de 0ºC, el agua ya es gas. No olvidemos que la sangre no es más que agua con otras sustancias disueltas. Entonces, si nos expusiéramos en el espacio, nuestros vasos sanguíneos reventarían por acción del gas de agua expandiéndose debido a la falta de presión. Así que en teoría es plausible. En la práctica, no ocurre, y ya se han hecho experimentos que los han demostrado. Porque el propio cuerpo ejerce una presión sobre la sangre que evita que se evapore súbitamente. Lo que sí, mucho cuidado con la saliva de la boca, que sí se evaporaría, y el aire de los pulmones, que se expandiría violentamente. Lo más sensato sería abrir la boca y dejarlo salir. Lo que sí, los tejidos más externos sí que podrían tener agua en estado gaseoso, con lo que se producirían burbujas en el sistema circulatorio. El sujeto moriría principalmente por asfixia o problemas cardíacos derivados de esas burbujas. 

¿Absorbe el vacío del espacio?

Es algo que hemos visto en muchas ocasiones, seguro que tienen en mente la película Alien, cuando el bicharraco ese es absorbido por un agujero diminuto en el casco de la nave. ¿Qué de verdad hay en esto? Se podría decir que el hecho en sí es verídico, aunque la formulación del enunciado incorrecta. Evidentemente, el espacio está vacío, no puede absorber nada por las buenas. Más bien, es un efecto desde dentro de la nave. No olvidemos, que presumiblemente una nave estaría llena de gas (nitrógeno, oxígeno…) a presión atmosférica, o sea 1 atm. Un gas, por naturaleza, se expande sin control, pues sus moléculas apenas interaccionan entre sí, y tienen una gran velocidad. Si de repente disminuyésemos la presión a cero, todo ese gas encerrado, ya no tendría restricciones de movilidad, y se expandiría violentamente hacia fuera, hacia el espacio. Esto lo vemos empíricamente con la ley de Boyle: p₁V₁=p₂V₂. Donde p es la presión y V es el volumen, en el estado 1 (antes de la rotura del casco de la nave) y el estado 2 (después). Imaginemos que el volumen del gas inicialmente es V₁=500 m³. La presión inicial es p₁=1 atm, y la presión final es p₂=0 atm, y sustituyan en la ecuación. ¿Qué sale? P₂=1*500/0=∞. Por tanto, el volumen se hace infinito al disminuir la presión a cero, y por eso la expansión ocurre de manera violenta.

En el proceso, evidentemente, arrastraría cualquier persona u objeto no fijado a la nave. De modo que no es el espacio el causante directo de este fenómeno, sino el gas de la nave. No obstante, la cantidad de gas es muy limitada. Sería más realista que esa “absorción” fuese temporal, que durase sólo hasta que se acabasen los gases de la nave. 

Ingravidez en órbita:

Por último, y aunque no es un tema de la ciencia-ficción, me gustaría hablar sobre la ingravidez, ya que me parece un asunto interesante. Todos hemos visto a esos astronautas en la estación espacial internacional, dando volteretas, ingrávidos. Y lo que nos viene a la mente es que allí arriba no hay gravedad y por eso flotan. FALSO. Lo demostraré.

La gravedad es un fenómeno de atracción físico debida a la masa, y está regida por la ley de gravitación universal, formulada por Newton: F_g=G*M*m/R²

Donde M y m serían las masas de los dos cuerpos implicados. G es una constante universal y R es la distancia entre los dos cuerpos. Todo ello genera una fuerza gravitatoria. Para el caso de una persona de 75 kg en la Tierra, M sería la masa de la Tierra, o sea, 5,97x10²⁴ kg. La constante G vale 6,67x10^-11 N·m²/kg². La R sería la distancia al centro de la Tierra, que si se está en la superficie, equivaldría a su radio, o sea, 6371 km. Y la m sería la masa de la persona, 75 kg. Operamos y obtenemos una fuerza gravitatoria de 735,777 N, algo normal. Ahora veamos el caso de una persona en el espacio, en la estación espacial internacional, a 415 km de altura. Los datos serían iguales, salvo la R, que sería el radio de la Tierra más la distancia de la superficie a la estación; es decir, 415 km. Operamos de nuevo y obtenemos 648,53 N. No ha variado mucho, de hecho la reducción de la atracción de la Tierra ha sido del 11,86%, muy poco para producir ingravidez. Entonces, ¿por qué flotan los astronautas?

La estación espacial está en órbita alrededor del planeta, se mueve en círculos a una determinada velocidad, lo cual genera una fuerza centrífuga, como cuando un coche toma una curva, que sufre una fuerza hacia fuera de la curva. También, la estación espacial está sometida a una fuerza que la aleja de la Tierra, pero a su vez hay otra fuerza que la atrae hacia ella, la fuerza gravitatoria, ambas fuerzas se contraponen, y mantienen estable la órbita. De hecho, incluso se podría calcular su velocidad, sabiendo que la fuerza centrífuga es F_c=m*v²/R. Donde v es la velocidad, m la masa de la estación, y R las distancia al centro de la Tierra. Podemos igualar las dos ecuaciones (F_g y F_c), y despejando se obtiene que v=raíz(G*M/R)=7666,67 m/s, muy próximo al real, que es 7706,7 m/s. 

Y aún no he respondido a la pregunta, ahora voy. Imagínense un cañón que dispara un proyectil a una velocidad. El proyectil traza una parábola y cae a la Tierra. Si disparásemos desde muy alto, y cada vez a más velocidad, al final la curvatura de la trayectoria coincidiría con la curvatura de la Tierra, y el proyectil caería perpetuamente, sin encontrar el suelo. En esta situación se encuentran los astronautas de la estación espacial. Están cayendo continuamente, y por eso flotan, pero nunca caen al suelo por tener la suficiente velocidad.