El cosmonauta Nikolai M. Budarin, Ingeniero de vuelo de expedición, estrujado dentro de una nave Soyuz. El espacio es ajustado [más]

Aquí hay un reto para usted: Usando únicamente lo que pueda encontrar tirado por su casa, monte un experimento para examinar una cuestión científica que nunca antes se haya contestado.

Este es esencialmente el desafío afrontado por algunos científicos que quieren hacer su investigación en la Estación Espacial Internacional (ISS). Con el envío de transbordadores varado y el limitado espacio de los cohetes rusos, no es sencillo poner su equipo en órbita. ¿Qué pueden hacer?

Improvisar.

Los astronautas a bordo de la estación son adaptables, experimentadores natos, y no siempre necesitan equipo de lujo para hacer ciencia. De ahí que los investigadores hayan ideado algunas ingeniosas formas de utilizar lo que ya está a mano a bordo de la estación: útiles de mantenimiento, suministros alimenticios, artículos higiénicos, cámaras… y por supuesto, ingravidez. |

El experimento, sorprendentemente elegante, que han concebido es un muestrario de iniciativa. A lo largo de las próximas semanas, Science@NASA presentará una serie de artículos acerca de estos experimentos, mostrando como objetos cotidianos se pueden utilizar en el espacio para la ciencia.

Empezaremos con Fluidos Miscibles en Microgravedad, un experimento fraguado en la Universidad de Southern Mississippi por el profesor de química John Pojman con sus colegas Vitaly Volpert y Nick Bessonov de la Universidad de Lyon I en Francia. Ellos quieren observar que ocurre cuando se combinan dos fluidos miscibles en microgravedad.

'Miscible significa mezclable', explica Pojman. 'Cuando se combinan fluidos miscibles se integran. Por ejemplo agua y melaza son miscibles. Uno difunde completamente en el otro. Los fluidos inmiscibles son justo lo contrario, permanecen separados como aceite y agua'.

Suena simple. Pero hace 100 años un físico holandés de nombre Diederik Korteweg señaló una complicación: a veces los fluidos miscibles se comportan como los inmiscibles.
De hecho, pueden verlo en su propia cocina utilizando agua y melaza. Llenen una taza limpia con agua. Después, introduzcan una cuchara en una jarra de melaza y vuélquenla sobre la taza. Un chorrito de sirope puro se hundirá hasta el fondo. Al principio la pegajosa melaza parece ignorar el agua circundante. Durante un momento aparenta ser inmiscible. Con el tiempo, sin embargo, el sirope se disuelve.

Una fotografía del siglo XIX de Diederik Korteweg. [más]

Korteweg estaba fascinado por lo que pasa durante ese curioso tiempo justo después de que los fluidos miscibles se combinen y justo antes de que se disuelvan. ¿Se comportan de veras como fluidos inmiscibles?. Korteweg sabía que los fluidos inmiscibles tienden a separarse en pequeñas gotitas – un efecto secundario de la tensión superficial. Calculó que los fluidos miscibles deben disgregarse de la misma forma durante los primeros momentos tras una suave agitación.

Los fluidos miscibles, agitados suavemente, se utilizan extensamente en la industria de plásticos y son necesarios para ciertos tipos de investigación médica -- “especialmente crecimiento de cristales de proteínas en microgravedad” destaca Pojman. El cómo se integren, disolviéndose uniformemente o fragmentándose en gotitas, de hecho es muy diferente.

Nadie sabe todavía si Korteweg estaba en lo cierto. Según Pojman 'es imposible analizar su teoría en la Tierra porque la gravedad distorsiona la tensión superficial”. El chorrito de fluido se hunde a causa de su propio peso. “Necesitamos hacer este experimento en el espacio”.

Pojman ha intentado el experimento utilizando agua y glicerina a bordo del KC-135 de la NASA 'Vomit Comet.'Sólo se puede disponer de unos pocos segundos de buena microgravedad – insuficientes para resolver el puzzle”. Imagen cortesía de John Pojman.

Pojman durante tiempo ha planeado investigar el problema mediante un sofisticado experimento denominado Fenómenos Interfaciales Transitorios en Sistemas de Polímeros Miscibles, pero el equipo no llegará a la Estación hasta finales de esta década. Entretanto, va a conseguir un avance del fenómeno de Fluidos Miscibles en Microgravedad.

Lo primero que necesitan para el experimento es el contenedor en el que llevarlo a cabo. Este no ha de ser muy grande, pero tiene que ser transparente para que las cámaras puedan registrar los resultados.

Una colección de jeringuillas de orina sin utilizar se ajusta a la perfección. Las cámaras que la tripulación usa para documentar la vida en órbita sirven para la adquisición de datos. Una videocámara filmará los 10 minutos del experimento completo, y una cámara fotográfica digital hará capturas cada 30 segundos.

Mientras el cuerpo de una jeringa sirve de contenedor para el primer fluido, la aguja de otra servirá para inyectar lentamente la corriente del segundo fluido.

Pojman añade que unas burbujas de aire podrían arruinar el experimento. Para tapar pequeños agujeros en las jeringuillas que pudieran introducir burbujas, Pojman consideró un sellante usado ampliamente: chicle. 'Me gusta la idea de un experimento que utiliza chicle”, bromea Pojman. Sin embargo, finalmente eligieron utilizar Duxseal, un compuesto reparador de fugas en fontanería, del kit de mantenimiento de la estación

El Profesor Pojman muestra el prototipo de experimento MFMG. Bob Powell, un experto de la NASA en el desarrollo de procedimientos para experimentos en microgravedad, mira sobre su hombro. Imagen cortesía de la NASA.

El agua es una elección obvia como primer fluido, pero ¿que hay acerca del segundo?. Pojman dice que consideraron varios materiales disponibles en la estación: champú, espuma de afeitar, incluso gel para ultrasonidos (la estación especial está equipada con un monitor de ultrasonidos para utilizar en experimentos médicos).

Finalmente se decantaron por miel. La tripulación tiene a bordo latas de miel rusa para endulzar su té. Como cualquiera que haya tenido miel en su té sabe, la miel se disuelve en el agua muy bien – es decir, agua y miel son miscibles.

Una bolsa Ziplock pequeña servirá como reservorio para el agua, y otras dos bolsas más grandes se desharán de los desperdicios sobrantes.

Voilà! Un experimento en microgravedad, y no requiere equipamiento hecho a propósito.

Fluidos Miscibles en Microgravedad se realizará posiblemente antes de finales de este año. Aunque no pueda responder todas las preguntas acerca de las ideas de Korteweg , es un preludio importante para experimentos posteriores. No está mal para unos retales ... y un poco de ingenio.