DIME invierte en la juventud

Abril del 2003: Las monedas son planas, duraderos pedazos de metal que suenan en los bolsillos de la gente, que caen ruidosamente dentro de maquinas expendedoras y dentro de las cajas registradoras. Tanto si se trata de cinco centavos, diez centavos, o un cuarto, una moneda que sólo puede cumplir con su destino como una fracción de un dólar. No puede ofrecer más que su valor asociado - menos, por supuesto, si estamos hablando de DIME (diez centavos) de la NASA.|

Esta oportunidad de desarrollo vale más que su nombre de 10 centavos, como se presenta en el centro Nacional para el Desarrollo de la Microgravedad (NCMR) y el Centro de Desarrollo Glen de la NASA (GRC) en Cleveland, Ohio. Dejar caer algo en un medio de microgravedad (DIME) es una competición que invita a los estudiantes de bachiller, adolescentes, a que propongan y dirijan un experimento de microgravedad usando la torre de 80 pies de GRC´s con una caída de 2,2 seg.

Participantes del proyecto DIME pertenecientes a la academia COSI y su mentor de la NASA, examinando sus datos para ver como un ambiente de microgravedad afecta al movimiento de las semillas de soja en un fluido carbonatado. Crédito: NASA/Richard Delombard

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Desde la inauguración de la torre de caída a principios de 1960, cientos de los principales investigadores de ciencias físicas y sus estudiantes han tomado ventaja de los 2,2 seg. de microgravedad que proporciona. En el corto tiempo que lleva un experimento de caída libre desde lo alto de la torre al suelo, los investigadores pueden recoger una cantidad importante de datos científicos sin la influencia de la gravedad en muchos tipos de fenómenos. Y como es menos caro que lanzar experimentos en el espacio, los investigadores han usado la torre de caída para probar como un experimento se comportará a corto plazo en un ambiente de microgravedad antes de enviarlo a órbita para una ejecución más larga.

La competición DIME imita el proceso que los investigadores de la NASA recorren para probar sus hipótesis en la torre. Esta oportunidad para los estudiantes de bachillerato incorpora cooperación, creatividad, ingeniería, arte del lenguaje y habilidades de investigación, justo como trabajan los científicos. Y eso es exactamente lo que los creadores de DIME pretendían que fuera.

“Los participantes de DIME realizan de manera semejante lo que la NASA, Universidad e investigadores industriales hacen en términos de acercarse al concepto del experimento y escribir una propuesta, incluyendo lo que a ellos les gustaría obtener de su investigación”, comenta Richard DeLombard, co-creador de DIME. “Después si son seleccionados, los estudiantes continúan en paralelo diseñando y construyendo el experimento, manejándolo, analizando los datos y escribiendo el informe final”.

Hace tres años, los investigadores del GRC DeLombard y Dennis Stocker, lanzaron DIME para dar una oportunidad a los adolescentes de aprender sobre los efectos de la microgravedad en la Tierra, así como obtener su bautismo en investigación científica. Ellos se inspiraron en las reacciones de estudiantes tanto en demostraciones de torres de caída de pequeña escala (que proporcionan 0,5 seg. de caída libre) en ferias científicas y escuelas medias locales, como con las cualidades de la torre por si misma cuando recibían visitas al laboratorio.

“Ver a los estudiantes visitar las instalaciones me hizo reflexionar, los estudiantes deberían ser capaces de pensar en algunas ideas para realizar un experimento”, dice DeLombard. “Y era lo más apropiado para adolescentes, niños crecidos realizando eso”.

DeLombard y Stocker, quienes ya son investigadores de microgravedad, han albergado un número de eventos educativos. La investigación de DeLombard se centra en la medición de la aceleración, y la de Stocker en la ciencia de combustión. Carol Hodanbosi, una investigadora con un currículo excelente que trabaja para NCMR, es la principal coordinadora de DIME.

Mientras que investigadores profesionales de la NASA pueden necesitar años para desarrollar o completar un experimento, la actividad en DIME está planificada dentro de un año escolar. La competición se anuncia a los estudiantes a principios de Septiembre, las propuestas se realizan en Noviembre, el personal de DIME selecciona a los equipos ganadores en Diciembre y las pruebas se realizan normalmente a finales de Abril.

Los estudiantes empiezan su búsqueda de la noción del experimento reflexionando sobre como la gravedad afecta a la física de varios procesos y fenómenos. Los concursantes de DIME deberían proponer experimentos relacionados con las ciencias físicas: combustión, comportamiento de fluidos y física fundamental, son todos los posibles temas. (Los experimentos con animales o insectos están prohibidos porque los 2,2 seg. de caída libre y la brusca parada al pie no son suaves para los procesos biológicos). Los estudiantes forman hipótesis mientras ellos tratan de adivinar que ocurrirá cuando un fenómeno relacionado con la gravedad como la flotación provocada por convección y la sedimentación es prácticamente eliminado en la torre de caída. Además de aparecer con un experimento de microgravedad, cada equipo debería tener un experimento de control, uno que es realizado en condiciones de gravedad normal para luego poder compararlos. Para ayudar a generar ideas, el CD-ROM de DIME y una pagina Web ofrecen una introducción a la microgravedad, posibles temas de investigación e información sobre diseño de experimentos.

La torre de caída de 2,2 seg. ha contribuido a la evolución de la exploración del espacio exterior y la tecnología durante más de 40 años, permitiendo a los investigadores y estudiantes ver como un experimento se comporta bajo condiciones de microgravedad. Los objetos dejados caer desde la torre experimentan 2,2 seg. de microgravedad durante su caída libre. Las condiciones de microgravedad ocurren cuando un objeto se deja caer hacia la Tierra con una aceleración igual a sólo la gravedad, aproximadamente 9,8 m/s2. Crédito: NASA

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Los experimentos de DIME que han tenido éxito han abordado preguntas de investigación similares a las que la NASA investiga. Los experimentos de combustión son los temas más populares entre los científicos que utilizan la torre. Los experimentos de fluidos están en un distante segundo lugar. Ambos temas son también populares entre los experimentos de los estudiantes de DIME. Durante el año escolar 2000-2001, el año piloto de DIME, uno de los dos equipos seleccionados llevo a cabo un experimento en el que quemó una simple camiseta de algodón para investigar como se quema la ropa en un medio de microgravedad. Los estudiantes pensaron en este experimento después de leer sobre medidas de seguridad contra el fuego y se dieron cuenta que los astronautas llevan ropa de algodón en el espacio. El otro equipo del 2000-2001 puso semillas de soja en una bebida carbonatada justo antes de liberar el paquete usado en la caída, para estudiar la sedimentación, la agrupación de burbujas, flotación y la interacción entre las burbujas de gas y las semillas de soja. En condiciones de gravedad normal, la densidad de las semillas de soja las hunde y las burbujas se agrupan alrededor de ellas, lo que en algunos casos puede elevar a las semillas de vuelta hacia la superficie. El movimiento de arriba y abajo de las semillas de soja era observado antes y después de tener las condiciones de microgravedad en la caída (el movimiento se para durante la caída libre).

En el año escolar 2001-2002, cuatro equipos fueron seleccionados para DIME. Uno completó un experimento de combustión con un papel similar al de oficina, y los otros tres estudiaron diferentes efectos de las fuerzas en fluidos, como la tensión superficial, la fuerza capilar y los fluidos magnéticos, en un medio de baja gravedad.

“Los materiales que usan los estudiantes no son necesariamente los mismos que usamos en nuestras investigaciones”, comenta DeLombard, “pero están relacionados con los mismos temas básicos de investigación de la microgravedad, como la casi eliminación de los efectos de la microgravedad, como sería el caso de la sedimentación, que puede afectar a otros procesos”.

Los estudiantes aspirantes desarrollan una idea de experimento, un borrador de una hipótesis, y mandan una propuesta detallada de acuerdo con las reglas y directrices del programa. Una comisión de investigadores de la NASA y NCMR revisa las propuestas y selecciona hasta cuatro equipos para construir los experimentos propuestos. La NASA manda a cada equipo seleccionado un recipiente de montaje gris de 12 pulgadas cuadradas para su experimento hardware. Un esquema de la plataforma del experimento (el aparato que alojará el experimento del equipo) también se proporciona, para así mostrar como el experimento del estudiante se conecta a la plataforma. La plataforma incluye una cámara de video y un registrador de datos para grabar el comportamiento del experimento. En algún momento dado de Marzo, mientras los equipos finalizan la construcción de sus experimentos, cada equipo prepara un documento de seguridad, que describe las características de como serían los requerimientos eléctricos. A principios de Abril, el equipo envía su experimento a la NASA para su revisión. Unas pocas semanas después, los equipos que están formados por cuatro estudiantes y un adulto, realizan un caro viaje pagado a Cleveland, Ohio, para asistir a los tres días del encuentro Caída DIME.

Las actividades del evento de la torre son retransmitidas por el personal del centro tecnológico de imágenes GRC, así que las escuelas patrocinadas y los padres de los estudiantes pueden observar las actividades de los equipos en tiempo real desde casa. Durante la retransmisión, los estudiantes son entrevistados; cada equipo presenta a sus miembros, explica su experimento y comparte sus perspectivas profesionales futuras. Los sistemas preparan el terreno para la caída, la caída propiamente dicha, y la recuperación de la plataforma del experimento después de la caída son retransmitidas; sin embargo, el video del interior de la plataforma del experimento no puede ser visionado en directo.

“Los miembros del equipo también consiguen hablar con los investigadores de la NASA cuando están allí”, dice DeLombard. “Cada equipo tiene asignado un mentor de la NASA para darles consejos durante el desarrollo de su experimento y para ayudarles con el funcionamiento del experimento en la torre de caída”.

Durante el último encuentro Caída DIME, los estudiantes participaron en demostraciones de microgravedad, una visita por las instalaciones de GCR y una demostración de buceo con escafandra en la piscina del hotel. (DIME no puede garantizar siempre la disponibilidad de una demostración de buceo, que es una simulación del entrenamiento del astronauta en flotación neutra para las actividades fuera de la nave espacial en órbita). Debajo del agua, cada equipo DIME construyó un poli cloruro de vinilo; un tubo octagonal que representa una escotilla abriéndose de la estación espacial. Entonces cada miembro del equipo nadó a través de la abertura, tratando de no golpearla para llevar a cabo las metas definidas por los instructores de buceo.

Tras el encuentro Caída DIME, los equipos de DIME deben enviar un informe final a la NASA hacia finales de Mayo, detallando el resultado de sus experimentos.

Dan Woodard, que encabeza la educación en ciencias físicas de la NASA y del centro de vuelos espaciales Marshall de la NASA (Huntsville, Alabama), piensa que la competición DIME llena un nicho especial en los esfuerzos educativos de la NASA. “DIME es el único programa educativo para estudiantes que está relacionado con torres de caída libre”, comenta Woodard. “Nosotros tenemos programas educativos que permiten a los estudiantes relacionarse con aviones que realizan vuelos parabólicos (KC-135); con lanzamientos a través de la lanzadera espacial dentro de los programas especiales de escape de botes (GAScan), particularmente en el centro Goddard de vuelos espaciales (Greenbelt, Maryland); y nosotros ofrecemos oportunidades para que los estudiantes realicen experimentos en la Estación Espacial Internacional. Pero la torre de caída era una pieza que faltaba en la participación de los estudiantes en la NASA.

“DIME es una forma relativamente barata de que los estudiantes experimenten en ambientes de baja gravedad frente a otros lugares”, añade Woodard, “y es una buena manera de motivar a los estudiantes para que realicen investigación con poca gravedad”.

Y ahora la emoción está disponible para los estudiantes de toda la nación. Cuando DIME se estrenó, fue abierto sólo a las escuelas localizadas en Ohio. En el programa del segundo año, los equipos del área de educación del sexto estado GRC (Illinois, Indiana, Michigan, Minnesota, Ohio y Wisconsin) fueron elegidos para participar. Este año (2002-2003) y en futuros años, DIME estará abierto para equipos de los 50 estados, del Distrito de Columbia y Puerto Rico.

Pero los estudiantes no tienen que entrar en la competición DIME y viajar a Cleveland para divertirse con las torres de caída. Separado de la competición, DIME proporciona consejo sobre como construir una torre de caída en miniatura usando componentes baratos y equipos de video grabación, de tal manera que los estudiantes pueden llevar a cabo experimentos con baja gravedad en sus propias clases.

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Enlaces Web

DIME Event Web Site La pagina Web contiene todos los detalles sobre la competición, los participantes y sus proyectos, así como los archivos con las retransmisiones Web de años anteriores.

2.2 Second. Drop Tower – Más detalles sobre los trabajos en la torre de caída de 2,2 seg. y los enlaces a otras instalaciones en tierra de baja gravedad.

Autor: Chris McLemore
Editor: SpaceResearch Editorial Board