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TÍTULO DEL PROYECTO
Plantas en el espacio
NOMBRE DE QUIENES DESARROLLARÁN EL PROYECTO, GRADO E INSTITUCIÓN
EDUCATIVA.
Rafael Estrada Castaño y Sady Yarnely Córdoba Zapata. Grado octavo. Colegio Cooperativo
San Antonio de Prado sede San Nicolás
NOMBRE DEL PROFESOR ASESOR E INSTITUCIÓN EDUCATIVA
Marleysi Córdoba Lloreda
ÁREA TEMÁTICA
Ciencias Naturales
DURACIÓN DEL PROYECTO
4 meses
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
En las siguientes páginas se deben desarrollar cada uno de los aspectos que se numeran a
continuación:
a. Título de la investigación
PLANTAS EN EL ESPACIO
b. Resumen
Este proyecto trata de demostrar cómo en el espacio donde no hay gravedad,
indispensable para el crecimiento de una planta, se puede generar una fuerza
mínima gravitatoria para su desarrollo.
·
Planteamiento del problema
Justificación del estudio
Este proyecto es el fruto de una pregunta que nos surgió un día ¿Puede crecer una planta
en el espacio?
·
Antecedentes del problema
Se cultivarán dos muestras de la planta Arabidopsis thaliana, más conocida como berro
de tales. Una de ellas en la Tierra y la otra en una centrífuga en órbita. La idea es hacer
una comparación del desarrollo de éstas, lo que ayudará a los científicos y estudiantes a
entender cómo la ausencia de la gravedad afecta el ciclo de vida de las plantas.
·
Pregunta de investigación
¿Cómo pueden crecer plantas en el espacio sin gravedad o con gravedad artificial?
·
Viabilidad y factibilidad de la investigación
c. Marco teórico o conceptual
En las próximas décadas es muy probable que veamos las primeras exploraciones a los
planetas más cercanos al Sistema Solar. Marte será, seguramente, el primer candidato.
Sabemos, gracias a documentales, que en el espacio exterior se experimenta la
sensación de ingravidez o, más precisamente, microgravedad.
Dada la dificultad de representar ese estado en una película, a menos que las escenas
se filmen en órbita terrestre (prohibitivamente caro) o bien en aviones en caída libre
(tal como se hizo en Apolo XIII. Los realizadores utilizaron el avión de la NASA KC-135,
conocido también por su apodo de "vómito volante", cuya trayectoria de vuelo
permite una sensación de ingravidez por unas decenas de segundos. El KC-135 realiza
órbitas parabólicas de 20-30 segundos de duración, durante las cuales se experimenta
técnicamente la sensación de ingravidez; de algo semejante a ser disparado por un
cañón y caer libremente en la Tierra. Durante este tiempo todas las reacciones son
como las de estar volando en el espacio.
Dado que una película moderna está construida por la cuidadosa edición de planos
que no duran más de diez a veinte segundos, un cuidadoso montaje puede dar la
continuidad adecuada para crear la ilusión que estamos en el espacio. Más fácil resulta
plantear la existencia de una gravedad artificial, similar a la terrestre, y creada de una
manera vaga y pseudocientífica.
Pero, ¿cuál sería la manera de producir gravedad artificial en el espacio? Ante todo,
debemos definir que entendemos por gravedad. De una manera simplificada, la fuerza
de gravedad representa la atracción entre masas como, por ejemplo, la que
experimenta la Tierra en relación con el Sol. Es decir, para generar un campo
gravitatorio hay que tener masa.
Dado que el resultado final de la fuerza gravitatoria es experimentar una aceleración,
el llamado principio de equivalencia haría posible generar una gravedad artificial con
el simple expediente de mantener una continua aceleración sobre la nave espacial. El
grave inconveniente de este método es la necesidad de un excesivo consumo de
combustible para mantener los motores que mantendrían esa aceleración.
Un resultado similar puede alcanzarse a través de un movimiento de rotación. La
rotación de un cuerpo genera la llamada aceleración centrífuga, una aceleración en la
dirección radial, perpendicular al eje de rotación. Por ello, si nos ponemos en el
exterior de una rueda que gira con la adecuada velocidad de rotación, podríamos
sentir en nuestro cuerpo una aceleración similar a la terrestre, que nos empujaría a
caer hacia afuera del cuerpo en rotación. Esta solución al problema de generar el
efecto de una gravedad artificial en el espacio fue ya sugerida por el pionero
astronáutico ruso K.E Tsiolvski, a principios del siglo XX, y popularizada por Werner
Von Braun, en la década de los cincuenta, divulgando la idea de una estación espacial
en forma de rueda, un diseño que captó la imaginación de los ilustradores de la
época.
La representación más espectacular de esta idea se encuentra la estación espacial en
la película 2001. Odisea del Espacio, la película de Stanley Kubrick de 1968 basada en
la novela homónima de Arthur C. Clarke. También se usa el mismo efecto físico en el
habitáculo de los astronautas en la nave Discovery en camino a Júpiter. No resultó tan
extraño ver una estación espacial rotando al público del cine de los años sesenta, pues
las audiencias habían sido educadas en el apogeo de la carrera espacial, y estaban
habituadas a ver ilustraciones de estaciones espaciales en forma de rueda, que parecía
serían realidad sólo en unos pocos años en el futuro.
Salvo por motivos de coste, no hay nada en la estación espacial en forma de una
gigantesca rueda, donde atraca la nave Orión de camino a la Luna, que no sea
tecnológicamente factible. El acceso radial desde el centro hacia el área exterior
permite a los viajeros una adaptación gradual a las nuevas condiciones de vida. La
rotación hace que la aceleración centrífuga haga las veces de gravedad, con la
dirección de la aceleración apuntando radialmente hacia afuera. Incluso su tamaño es
apropiado, pues una estación de menores dimensiones requeriría una rotación más
rápida para simular la aceleración terrestre, lo cual sería malo fisiológicamente para el
cuerpo humano que, como se sabe, sólo puede tolerar rotaciones moderadas de un
cuerpo. La rotación tiene que ser lenta, porque el cuerpo humano siente náuseas y
otros efectos colaterales. En un rasgo de extremo realismo, muy apropiado de la
personalidad de Kubrick, los planos en el interior de la estación muestran los pisos
curvados. En una situación real, los actores siempre estarían caminando
perpendiculares al piso.
La gravedad artificial generada de esta manera eliminaría muchos problemas
fisiológicos asociados a la exposición a la microgravedad (pérdida de fluido corporal,
pérdida de densidad ósea, entre otros) que se prevé ocurrirá en viajes de larga
duración como los que requerirá la exploración del Sistema Solar. Es muy lógico pensar
que tarde o temprano habrá vuelos interplanetarios tripulados, aunque no serán tan
fáciles de realizar como los que presentan las películas. Los viajes a los planetas del
Sistema Solar requerirán al menos bajas aceleraciones durante cortos tiempos y largos
periodos de ingravidez.
La medicina aeroespacial ha estudiado intensivamente los problemas ocasionados por
trabajar en condiciones de casi ingravidez (lo que hemos llamado microgravedad),
especialmente gracias a la experiencia en la estación espacial rusa MIR. Los médicos
han encontrado para su sorpresa que la exposición del cuerpo humano a condiciones
de ingravidez tiene efectos graves en la salud. Los problemas son tan dispares como la
pérdida de masa ósea, de células que llevan oxígeno en la sangre y de fuerza muscular,
junto con la atrofia de los músculos, por ejemplo los del corazón, con los consiguientes
problemas cardiovasculares. Por lo tanto, será necesario que las tripulaciones de las
naves del futuro, sometidas a viajes de meses o años de duración, cuenten con algún
método para lograr una “pseudo-gravedad”, como lo hemos descripto más arriba. Es
por eso que los astronautas de la nave Discovery realizan su vida diaria en una
gigantesca cámara centrífuga en el centro de control de la nave, bajo la atenta mirada
de HAL 9000.
Dado que la duración de las misiones tripuladas a Marte será prolongada, es posible
que los astronautas también tengan algún método similar de generar gravedad
artificial. En películas como “Misión a Marte” y “Planeta Rojo” se ven elementos de las
naves espaciales que rotan creando una aceleración centrífuga que simula la gravedad.
Eso no significa que los cineastas tengan claro qué es la aceleración centrifuga. Con un
diseño correcto, las paredes que hacen de veces de “piso” en un cilindro, deben
colocarte paralelas al eje de rotación de la nave, para que los astronautas caminen
perpendiculares al mismo. En una escena de la película Armageddon, que es una
ofensa al sentido común, se pone a rotar la Estación Espacial Rusa MIR, y
milagrosamente ésta comienza a experimentar gravedad en su interior, sin tener en
cuenta que la compleja estructura de pasadizos y zonas habitables no permite definir
con claridad el arriba y abajo.
Aunque desde el punto de vista médico el efecto de colocarse en un sistema en
rotación sería el mismo que el de la terrestre, existen diferencias entre la gravedad
natural de la Tierra y la “gravedad artificial” de un sistema rotante como los
representados en la película de Kubrick.
Por ejemplo, cuando estamos parados en él deberíamos notar que caminamos en un
piso curvo... ¡siempre estamos perpendiculares a la superficie!, a diferencia de
caminar en un piso semejante en la Tierra. Los diseñadores de la producción de 2001
tuvieron cuidado, por ejemplo, en construir el piso de la estación espacial ligeramente
curvo, para ser coherentes con su imagen exterior. Hay otro efecto también muy
interesante, que debería haber sido experimentando cuando el astronauta Frank
Poole corría en el interior del módulo de mando de la Discovery. La intensidad de la
fuerza centrífuga depende del cuadrado de la velocidad tangencial del piso, y de la
distancia al centro de rotación. Como la fuerza depende de la velocidad del piso, si el
astronauta se desplaza en la dirección que el piso se mueve, o bien en la dirección
opuesta, cambia su velocidad tangencial, resultando para él un aumento o
disminución de la fuerza centrífuga. Un astronauta corriendo en esas condiciones
tendría la impresión similar a la de subir o bajar una cuesta, por el cambio en la fuerza
ejercida sobre su cuerpo.
El elevado coste que supone enviar material al espacio no permite llevar a la práctica
las ideas de ingenieros y artistas. Pero seguramente las generaciones futuras verán
navegar en el espacio la estación espacial, heredera de esos sueños de ingenieros,
científicos y artistas de nuestra época.
d. Objetivos
Encontrar una forma en la cual las plantas puedan vivir sin gravedad.
Lograr, por medio de experimentaciones pequeñas, el proceso de siembra de una
planta fuera de la tierra.
e. Diseño metodológico
Tipo de investigación: Investigación Científica
· Métodos y técnicas de investigación
Experimentaremos cómo vivirá una planta con gravedad artificial introduciendo
plantas en frascos que estarán rotando constantemente alrededor de un eje fijo y así
mirar si se puede o no sembrar plantas en el espacio
· Análisis e interpretación de los datos
Empezar por la experimentación y luego seguir investigando si se puede o no hacer
este proyecto.
f. Referencias bibliográficas (según los ejemplos presentados anteriormente)
http://www.iac.es/galeria/hcastane/memex/gravedad.htm
www.wikipedia.com/ plantación en el espacio
www.monografias.com/ Arabidopsis thaliana
g. Cronograma:
ACTIVIDAD
1. Recopilación de información
2. Pruebas con gravedad
3. Análisis de resultados
jul
X
x
ago
sep
X
X
X
Recursos:
CANTIDAD
JUSTIFICACIÓN DE SU
USO
VALOR
FUENTE
Motor con reostato
1
Centrífuga para generar
gravedad a distintas
revoluciones
$50.000
Coomulsap
P. Explora
Memoria USB
1
Guardar información
$25.000
Base de centrífuga para
plantas
1
Soporte para colocar las
plantas en la centrífuga
$50.000
Poster
1
Presentación
$80.000
NOMBRE DEL ARTÍCULO
O SERVICIO REQUERIDO
Coomulsap
P. Explora
Coomulsap
P. Explora
Coomulsap
P. Explora
·
Aspectos de seguridad:
Se mantendrá presente el daño que pueda causar algún tipo de elemento o
situación hechas en las experimentaciones realizadas.
h. Aspectos éticos:
Se tratará con responsabilidad teniendo en cuenta el crecimiento natural de la
planta.