Introducci\u00f3n. Fundaci\u00f3n Ibercivis-Servet.<\/h3>\n\n\n\n
La Fundaci\u00f3n ibercivis<\/a> participa en multitud de proyectos cient\u00edficos. Uno de ellos es el proyecto Servet <\/a>el cual, en Abril de 2024, lleg\u00f3 a su d\u00e9cima edici\u00f3n. Se trata de un proyecto cient\u00edfico en el que se desarrollan experimentos cercanos al espacio lanzados mediante globos sonda a la estratosfera. Est\u00e1 dirigido a ciudadanos y centros educativos de todo el pa\u00eds. <\/p>\n\n\n\n En el caso de centros educativos, durante el curso acad\u00e9mico diferentes equipos de cada centro desarrollan una propuesta cient\u00edfica, la cual ser\u00e1 enviada a la estratosfera mediante un globo sonda. Este tipo de lanzamientos permite de una forma rentable llegar a altitudes de hasta 40.000 metros. Diariamente se lanzan multitud de globos de este tipo a la estratosfera ( como ejemplo podemos consultar la web: https:\/\/sondehub.org\/<\/a> ). <\/p>\n\n\n\n Los globos sonda son utilizados por multitud de agencias e instituciones como soluci\u00f3n para vuelos estratosf\u00e9ricos. Por ejemplo, la Agencia Estatal de Meteorolog\u00eda (AEMET) lanza diariamente globos para la realizaci\u00f3n de sondeos meteorol\u00f3gicos. La NASA tambi\u00e9n utiliza esta tecnolog\u00eda aunque llevada a un nivel superior, pudiendo alcanzar tiempos de vuelo de m\u00e1s de 100 d\u00edas o poder sustentar hasta cerca de 3.000 kg de peso seg\u00fan la configuraci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n Google tambi\u00e9n estudi\u00f3 el uso de globos sonda en el proyecto Loon<\/a> para dar cobertura de internet en todo el mundo (aunque finalmente se desestim\u00f3 el proyecto por el coste econ\u00f3mico para su lanzamiento).<\/p>\n\n\n\n Para entender el funcionamiento del vuelo hay que conocer las capas de la atm\u00f3sfera que va a atravesar el globo sonda. El fundamento f\u00edsico del vuelo se basa en la diferencia de densidades entre el helio contenido en el globo sonda y el aire que le rodea, lo cual genera un empuje debido al principio de flotabilidad. Recordemos que el principio de flotabilidad o principio de Arqu\u00edmedes establece que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido (l\u00edquido o gas) experimenta una fuerza hacia arriba, llamada fuerza de flotaci\u00f3n, que es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.<\/p>\n\n\n\n A medida que este globo asciende, la presi\u00f3n exterior va disminuyendo, lo que hace que el globo se expanda hasta que explota una vez superado el l\u00edmite de elasticidad. En el caso del globo utilizado en Servet X<\/a> se alcanzaron los 32.000 metros de altura. Al explotar se abre el paraca\u00eddas que permite un descenso r\u00e1pido pero amortiguado. El globo incorpora un dispositivo de geolocalizaci\u00f3n que permite registrar su trayectoria y localizar el lugar aproximado de aterrizaje de las c\u00e1psulas. Podr\u00e9is encontrar m\u00e1s informaci\u00f3n en la web del proyecto Servet<\/a>.<\/p>\n\n\n\n La edici\u00f3n d\u00e9cima del proyecto Servet llev\u00f3 su lanzamiento a la localidad de Calamocha (Teruel). La localidad es escogida , adem\u00e1s de por motivos log\u00edsticos (zona de lanzamiento, permisos, transporte,…), seg\u00fan las condiciones meteorol\u00f3gicas. Estas deben permitir, adem\u00e1s del lanzamiento, que la trayectoria de vuelo del globo permita su paso por zonas con permiso de vuelo y que faciliten, tras la explosi\u00f3n del globo, la recogida de las c\u00e1psulas cient\u00edficas que este transportaba.<\/p>\n\n\n\n El 27 de abril de 2024, se lanzaron desde el recinto ferial de Calamocha dos globos sonda con un intervalo de 15 minutos entre ambos. Estos globos transportaron 15 experimentos dise\u00f1ados por estudiantes de los centros educativos participantes, adem\u00e1s de una c\u00e1psula correspondiente al proyecto Openred, desarrollado por la Fundaci\u00f3n Ibercivis. Durante su vuelo, ambos globos recorrieron aproximadamente 120 km, desde el punto de lanzamiento hasta la Sierra de Alcubierre. La traves\u00eda, que dur\u00f3 alrededor de una hora y media, alcanz\u00f3 los 32.000 metros de altitud antes de que los globos se rompieran. Posteriormente, los dispositivos de los experimentos descendieron y fueron recuperados con \u00e9xito.<\/p>\n\n\n\n Desde Openred, quisimos aprovechar el lanzamiento para enviar uno de los dispositivos que se est\u00e1n analizando para incorporarlo en futuras misiones del proyecto. Es conocido que la radiaci\u00f3n gamma ambiental es una de las principales fuentes de radiaci\u00f3n ionizante en gran parte por los elementos radiactivos naturales presentes en la corteza terrestre y, en menor medida, por los rayos c\u00f3smicos. De modo que la radiaci\u00f3n ionizante se incrementa a medida que aumentamos en altitud en las primeras capas de la atm\u00f3sfera. Esto se debe principalmente a los rayos c\u00f3smicos, cuyo efecto es mayor conforme ascendemos del nivel del mar de la tierra.<\/p>\n\n\n\n Los rayos c\u00f3smicos son, principalmente, protones y n\u00facleos de helio de energ\u00eda extremadamente elevada, que se producen en nuestra V\u00eda L\u00e1ctea y en el resto de las galaxias. Los modos de producci\u00f3n no est\u00e1n totalmente explicados y los m\u00e1s conocidos est\u00e1n asociados a supernovas y agujeros negros. El Sol emite tambi\u00e9n intensos haces de part\u00edculas, aunque de menor energ\u00eda. Aunque se llamen rayos por su concepci\u00f3n original[1], realmente son part\u00edculas. Estos al tener contacto con la atm\u00f3sfera e interactuar con los \u00e1tomos de esta reaccionan en cascada generando nuevas part\u00edculas de radiaci\u00f3n ionizante incluyendo radiaci\u00f3n gamma. En la figura 5 se aprecia c\u00f3mo se generan diferentes cascadas de part\u00edculas y radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica a partir del rayo c\u00f3smico primario. <\/p>\n\n\n\n Los rayos c\u00f3smicos, part\u00edculas de alta energ\u00eda provenientes del espacio, interact\u00faan con las mol\u00e9culas de la atm\u00f3sfera terrestre a medida que ingresan al planeta. Estas interacciones, que ocurren principalmente en las capas superiores de la atm\u00f3sfera, entre los 15.000 y 20.000 metros de altitud, generan part\u00edculas secundarias y reducen progresivamente la energ\u00eda de la radiaci\u00f3n original. Este proceso asegura que los rayos c\u00f3smicos no representen un peligro significativo para los seres humanos a nivel del suelo, gracias a la protecci\u00f3n conjunta de la atm\u00f3sfera, que act\u00faa como un escudo f\u00edsico, y el campo magn\u00e9tico terrestre, que desv\u00eda las part\u00edculas cargadas de menor energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n Sin embargo, en las regiones polares, donde el campo magn\u00e9tico es menos efectivo debido a la configuraci\u00f3n de las l\u00edneas magn\u00e9ticas, la radiaci\u00f3n c\u00f3smica es m\u00e1s intensa. A mayores altitudes, fuera de la protecci\u00f3n atmosf\u00e9rica, los rayos c\u00f3smicos pueden afectar sistemas de navegaci\u00f3n y comunicaci\u00f3n y representar un riesgo para la salud de los astronautas, quienes est\u00e1n expuestos a niveles significativamente m\u00e1s altos de radiaci\u00f3n durante sus misiones en el espacio. Este fen\u00f3meno resalta la importancia de la atm\u00f3sfera y el campo magn\u00e9tico como elementos fundamentales para preservar la vida en la Tierra.<\/p>\n\n\n\n Dependiendo de la procedencia, la composici\u00f3n de los rayos c\u00f3smicos var\u00eda. Siendo en el caso de su origen gal\u00e1ctico mayoritariamente part\u00edculas altamente energ\u00e9ticas (0.1 \u2013 106<\/sup> GeV) en forma de protones , en menor medida n\u00facleos de helio y otros n\u00facleos pesados. Mientras que cuando el origen es solar estos ser\u00e1n de menor energ\u00eda(< 0.1GeV). <\/p>\n\n\n\n La radiaci\u00f3n c\u00f3smica afecta a los seres humanos porque constituye una forma de radiaci\u00f3n ionizante, capaz de interactuar con las mol\u00e9culas del cuerpo y causar da\u00f1o celular en dosis altas. Sin embargo, tambi\u00e9n tiene aplicaciones en diversos campos cient\u00edfico-tecnol\u00f3gicos. Por ejemplo, la interacci\u00f3n de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica con el nitr\u00f3geno-14 en la atm\u00f3sfera genera carbono-14, un is\u00f3topo utilizado en la dataci\u00f3n radiocarb\u00f3nica para determinar el tiempo transcurrido desde la muerte de un organismo, mediante el an\u00e1lisis de la desintegraci\u00f3n del carbono-14 absorbido durante su vida.<\/p>\n\n\n\n En contraste, en otros experimentos cient\u00edficos, se busca minimizar al m\u00e1ximo la interacci\u00f3n de los rayos c\u00f3smicos para evitar interferencias. Esto se logra instalando los experimentos en laboratorios subterr\u00e1neos, como el Laboratorio Subterr\u00e1neo de Canfranc (LSC), donde las capas de roca act\u00faan como un escudo natural contra la radiaci\u00f3n c\u00f3smica, permitiendo la realizaci\u00f3n de investigaciones altamente sensibles, como en el campo de la f\u00edsica de part\u00edculas o la detecci\u00f3n de materia oscura.<\/p>\n\n\n\n Por estas razones, optamos por un dispositivo capaz de medir, de alguna forma, la radiaci\u00f3n producida por los rayos c\u00f3smicos. Aunque sab\u00edamos que la radiaci\u00f3n generada por otras part\u00edculas, como los neutrinos, no podr\u00eda ser detectada con los dispositivos evaluados en el proyecto Openred, esper\u00e1bamos observar un aumento en los niveles de radiaci\u00f3n c\u00f3smica a medida que ascend\u00edamos a capas m\u00e1s altas de la atm\u00f3sfera. Adem\u00e1s, dado que los dispositivos seleccionados para el lanzamiento ten\u00edan restricciones de peso y no inclu\u00edan GPS (sin necesidad de incorporar dispositivos adicionales como un tel\u00e9fono m\u00f3vil), utilizamos otras c\u00e1psulas del proyecto equipadas con m\u00f3dulos espec\u00edficos para medir la altitud con precisi\u00f3n y complementar los datos recogidos.<\/p>\n\n\n\n Considerando la posibilidad de detecci\u00f3n, el rango espectral, el peso y el tama\u00f1o, seleccionamos el dispositivo Radiacode 102 para este estudio. Este equipo utiliza un cristal centelleador acoplado a un fotomultiplicador, lo que le permite detectar y registrar radiaci\u00f3n gamma y rayos X en su entorno. Si deseas profundizar en las distintas tecnolog\u00edas de medici\u00f3n utilizadas, te invitamos a visitar nuestro art\u00edculo<\/a> dedicado a este tema.<\/p>\n\n\n\n Aunque estos dispositivos no est\u00e1n dise\u00f1ados espec\u00edficamente para medir la radiaci\u00f3n c\u00f3smica debido a su rango energ\u00e9tico de trabajo, s\u00ed pueden ser utilizados para evaluar su desempe\u00f1o en condiciones extremas, como niveles elevados de radiaci\u00f3n c\u00f3smica y temperaturas muy bajas. Durante el experimento, se espera que la temperatura dentro de la c\u00e1psula descienda a menos de -20\u00b0C, lo que permitir\u00e1 verificar y certificar el correcto funcionamiento de los dispositivos bajo estas condiciones adversas.<\/p>\n\n\n\n Estudiar la radiaci\u00f3n c\u00f3smica en funci\u00f3n de la altitud es crucial para comprender la exposici\u00f3n a radiaci\u00f3n ionizante durante vuelos comerciales. De hecho, la normativa [3] regula el tiempo de exposici\u00f3n del personal de tripulaci\u00f3n seg\u00fan la dosis absorbida, ya que pueden estar expuestos a fen\u00f3menos variables como tormentas solares o llamaradas solares, que incrementan significativamente los niveles de radiaci\u00f3n ionizante. Dado que la mayor\u00eda de los vuelos operan entre 10.000 y 15.000 metros de altitud, experimentos como este, dentro de estudios m\u00e1s amplios que incluyan diversas condiciones de altitud, latitud y fen\u00f3menos espor\u00e1dicos, permiten registrar valores representativos dentro de ese rango de operaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n El dispositivo Radiacode 102 puede trabajar conectado por bluetooth a dispositivo m\u00f3vil, en el que se vuelcan en este los datos registrados. Tambi\u00e9n puede almacenar en memoria interna los valores, para tratarlos posteriormente con un software espec\u00edfico. En nuestro caso los datos fueron registrados en el dispositivo enviado a las estratosfera para posteriormente ser tratados en el ordenador (versi\u00f3n Radiacode 1.12.00<\/a>).<\/p>\n\n\n\n La figura 8 muestra una gr\u00e1fica con los datos de dosis de radiaci\u00f3n detectada por el dispositivo Radiacode 102 en el lanzamiento en funci\u00f3n de la altitud del globo que lo transporta.<\/p>\n\n\n\n Como podemos apreciar en la gr\u00e1fica a medida que vamos ganando altura se produce un aumento de la dosis detectada. Alcanzando el m\u00e1ximo (1.320 nSv\/h) en torno a los 15.000 metros de altitud, a partir de entonces disminuye la dosis mientras el globo sigue subiendo.. Una vez que explota el globo a 32.000 metros de altitud y comienza el descenso de los monitores, se aprecia el paso de nuevo por el mismo m\u00e1ximo a la misma altura de 15.000 metros y posterior descenso de los valores de dosis hasta su llegada a la tierra. Siendo en el caso del descenso una pendiente m\u00e1s fuerte, al producirse este a mayor velocidad que el ascenso. Adem\u00e1s de estos datos tambi\u00e9n obtuvimos otros valores relacionados con carga de la bater\u00eda, temperatura del dispositivo, tolerancias de medici\u00f3n.. que nos permiten valorar las medidas como fiables seg\u00fan funcionamiento del dispositivo.<\/p>\n\n\n\n Hemos podido observar que se produce un aumento de la dosis hasta una altitud en torno a los 15.000 metros sobre el nivel del mar. Este fen\u00f3meno es conocido como \u201cM\u00e1ximo de Regener-Pfotzer\u201d . A partir de la cual se produce un valle que vuelve a remontar cuando se produce el descenso de la c\u00e1psula. Aunque nuestras expectativas podr\u00edan ser que el valor m\u00e1ximo de dosis se produjera en las altitudes m\u00e1s altas que alcanzara el globo sonda, este se produce antes de llegar a los 20.000 metros de altitud. Este fen\u00f3meno fue inicialmente identificado por Erich Regener y George Pfotzer y publicado en 1935 [4]. <\/p>\n\n\n\n Utilizando igualmente el lanzamiento de globos sonda y comprobando que los rayos c\u00f3smicos, al golpear la atm\u00f3sfera y producir una cascada de part\u00edculas secundarias, producen su m\u00e1ximo valor de dosis de radiaci\u00f3n entorno a las altitudes de 15.000 y 20.000 metros (al producirse estas cascadas por debajo de los 20.000 metros de altitud). Por lo que, por encima de estas cotas, a\u00fan no se ha desarrollado el proceso en toda su extensi\u00f3n y a medida que nos acercamos a la tierra va degrad\u00e1ndose energ\u00e9ticamente esta radiaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n Tambi\u00e9n comprobamos con los valores del experimento mostrado en la figura 9 ,y con otras fuentes consultadas (como las medidas de vuelo del proyecto Openradiation<\/a>), que el dispositivo Radiacode 102 registra valores m\u00e1s bajos de radiaci\u00f3n que con otros dispositivos que utilizan tecnolog\u00eda de tubo de Geiger-M\u00fcller. Por ello, quisimos registrar valores de radiaci\u00f3n ionizante en vuelos comerciales con otros modelos diferentes al dispositivo Radiacode 102. Entre los dispositivos que actualmente testeamos en Openred, decidimos seleccionar el dispositivo GMC-500+<\/a> de GQ Electronics. En un vuelo comercial entre el aeropuerto de Tenerife Norte y el aeropuerto de Zaragoza realizamos las mediciones. Obteniendo los siguientes resultados:<\/p>\n\n\n\n En la figura 12 mostramos la tabla de los principales valores del detector GMC-500+<\/p>\n\n\n\n Se pueden observar diferentes valores entre uno y otro dispositivo, pudiendo comprobar la importancia que tiene en un an\u00e1lisis cient\u00edfico el uso adecuado del dispositivo de medici\u00f3n y su incidencia en los resultados. En un pr\u00f3ximo post intentaremos ofrecer m\u00e1s resultados sobre estas mediciones con m\u00e1s dispositivos de medici\u00f3n. Realizaremos mediciones tanto en vuelo, como en tierra a latitudes cercanas al polo norte e intentaremos tener la oportunidad de captar una aurora boreal \ud83c\udf0c \u00bf Afectar\u00e1n estas a nuestros dispositivos? \u00bfC\u00f3mo interacciona la radiaci\u00f3n ionizante con la magnetosfera?<\/p>\n\n\n\n [1] Robert Andrews Millikan,High Frequency Rays of Cosmic Origin.Science <\/em>62<\/strong>,445-448(1925).DOI:10.1126\/science.62.1612.445<\/a><\/p>\n\n\n\n [2] https:\/\/news.uchicago.edu\/explainer\/what-is-carbon-14-dating<\/a><\/p>\n\n\n\n [3] Ignacio Calavia, Isabel Villanueva. EXPOSICI\u00d3N A LA RADIACI\u00d3N C\u00d3SMICA<\/p>\n\n\n\n DEL PERSONAL DE TRIPULACI\u00d3N DE AERONAVES. ALFA<\/em> 58<\/strong>, 38\u201345 (2024). https:\/\/www.csn.es\/documents\/10182\/13557\/Alfa+58\/ab4bbfb8-5976-c208-adae-46acc48a2960?version=1.0<\/a><\/p>\n\n\n\n [4] REGENER, E., PFOTZER, G. Vertical Intensity of Cosmic Rays by Threefold Coincidences in the Stratosphere. Nature<\/em> 136<\/strong>, 718\u2013719 (1935). https:\/\/doi.org\/10.1038\/136718a0<\/a> <\/p>\n\n\n\n Otras p\u00e1ginas consultadas:<\/strong><\/p>\n\n\n\n https:\/\/www.esa.int\/Space_in_Member_States\/Spain\/Integral_nos_muestra_las_auroras_boreales_en_rayos_X<\/a><\/p>\n\n\n\n https:\/\/www.iaea.org\/es\/newscenter\/news\/radiacion-cosmica-por-que-no-deberia-ser-motivo-de-preocupacion-en-ingles<\/a><\/p>\n\n\n\n https:\/\/www.csn.es\/radiacion-gamma-ambiental<\/a><\/p>\n\n\n\n https:\/\/www.antarcticglaciers.org\/glacial-geology\/dating-glacial-sediments-2\/cosmogenic-nuclide-dating\/cosmic-rays\/<\/a><\/p>\n\n\n\n https:\/\/news.uchicago.edu\/explainer\/what-are-cosmic-rays<\/a><\/p>\n\n\n\n https:\/\/science.nasa.gov\/earth\/earth-atmosphere\/earths-atmosphere-a-multi-layered-cake<\/a><\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/open-red.es\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/imagen-estratosfera_Mesa-de-trabajo-1-625x1024.jpg\")
![\"\"](\"https:\/\/open-red.es\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/nasa-scientific-balloon-facts-1024x783.webp\")
Funcionamiento del globo.<\/h3>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/open-red.es\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Graph_Altitude_Pressure.png\")
Edici\u00f3n X de Servet (C\u00e1psula Openred)<\/h3>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/open-red.es\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/IMG_9814.jpg\")
https:\/\/servet.ibercivis.es\/2024\/04\/29\/servet-conquista-estratosfera-32000-metros-altura-ciencia-ciudadana\/<\/a>
Video Servet lanzamiento:
https:\/\/servet.ibercivis.es\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2024\/04\/b1beb24f-6ad2-4676-b199-29aae003bd3c.mov<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nC\u00e1psula Servet X-Openred.<\/h3>\n\n\n\n
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Resultados.<\/h3>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/open-red.es\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Servet-X.png\")
Conclusiones.<\/h3>\n\n\n\n
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Bibliograf\u00eda:<\/h3>\n\n\n\n