Un viaje al centro magnético de la Tierra – desde el espacio

Tres años después, el proyecto es una realidad y los satélites se encuentran en los últimos preparativos para entrar en órbita en su principal misión: comprender cómo el interior de la Tierra genera y mantiene un campo magnético global, y cómo ese campo cambia con el tiempo.

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El proyecto se llama Macau Science 1 y tiene su sede en el State Key Laboratory of Lunar and Planetary Science, o SKLplanets, en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Macau.

Zhang es el científico jefe del proyecto y se incorporó después de más de tres décadas de estudiar, trabajar y vivir en el extranjero.

Después de graduarse con una licenciatura en astronomía de la Universidad de Nanjing en el este de China hace unos 40 años, Zhang obtuvo su doctorado en geofísica y física espacial de la Universidad de California, Los Ángeles.

A esto le siguieron tres años de investigación posdoctoral en la Universidad de Cambridge en Gran Bretaña y un puesto titular en la Universidad de Exeter, donde se estableció. “Exeter es una ciudad tranquila y hermosa. Me encanta allí”, dijo.

La investigación de Zhang Keke lo ha llevado por todo el mundo desde que se graduó en astronomía en la Universidad de Nanjing hace unos 40 años.  Foto: Zhang Keke

La investigación de Zhang Keke lo ha llevado por todo el mundo desde que se graduó en astronomía en la Universidad de Nanjing hace unos 40 años. Foto: Zhang Keke

Su carrera giró en torno a las propiedades físicas de los planetas, tanto terrestres como gaseosos, con estudios sobre su estructura, dinámica, gravedad y campos magnéticos.

Por ejemplo, en un proyecto, Zhang y sus colegas utilizaron señales de radio recopiladas por la sonda espacial Galileo para demostrar que Ganímedes, la luna más grande de Júpiterprobablemente tiene un núcleo metálico similar al de la Tierra, lo que la convierte en la única luna del sistema solar con su propio campo magnético.

En el verano de 2018, Zhang fue invitado a visitar Macao y ayudar a establecer una nueva unidad de investigación: SKLplanets en MUST. Cuando el laboratorio abrió en octubre, se convirtió en el primer laboratorio clave estatal de China en el campo, y Zhang fue su director fundador.

“En ese momento pensé que todo era a tiempo parcial”, recordó Zhang.

Continuó viajando entre Macao y Exeter para cumplir con sus compromisos, pero cuando llegó el coronavirus, se hizo evidente que dividir el tiempo entre los dos lugares ya no era una opción. Tenía una decisión que tomar.

En 2020, renunció a su trabajo en la Universidad de Exeter y se unió a MUST como profesor titular de tiempo completo.

La decisión tuvo un costo financiero personal, pero también ofreció una ganancia profesional: dijo que si se hubiera quedado en Gran Bretaña, habría tenido pocas posibilidades de presidir un proyecto tan grande, bien financiado y científicamente significativo.

“Perdí algo, pero también gané algo”, dijo Zhang.

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Zhang ahora es profesor de tiempo completo en MUST, liderando el proyecto satelital y un laboratorio clave estatal joven pero de rápido crecimiento.

Después de tres décadas de trabajo principalmente teórico y analítico, Zhang está liderando su primer gran proyecto de ingeniería, Macau Science 1, con un presupuesto total de casi 650 millones de dólares de Hong Kong (82,8 millones de dólares estadounidenses).

Se trata de un par inicial de satélites de 500 kg (1100 libras). Cuando estén en funcionamiento, serán los primeros y únicos satélites de exploración científica del mundo que estudiarán el campo magnético de la Tierra y el entorno espacial desde una órbita de baja latitud.

Los satélites están pasando por las pruebas finales para su lanzamiento en diciembre.  Foto: Folleto

Los satélites están pasando por las pruebas finales para su lanzamiento en diciembre. Foto: Folleto

El campo magnético es vital para mantener la vida en la Tierra; sin él, el planeta estaría expuesto a una fuerte radiación del sol y nuestra atmósfera se desvanecería en el espacio, algo que los científicos creen que sucedió en Marte.

El magnetismo de la Tierra se origina en su núcleo exterior extremadamente caliente. A medida que la Tierra gira sobre su eje, el metal líquido fluye hacia el núcleo externo para generar corrientes eléctricas y formar un campo magnético que se extiende alrededor del planeta.

Sin embargo, la fuerza del campo magnético se ha reducido en un 10 por ciento en los últimos 150 años, dijo Zhang. La disminución ha sido especialmente alarmante en el Atlántico Sur, entre América del Sur y el suroeste de África.

Un objetivo principal de Macau Science 1 es monitorear esta llamada Anomalía del Atlántico Sur y usarla para observar unos 3.000 km (1.800 millas) en el interior profundo de la Tierra para ver cómo funciona y evoluciona la dínamo de la Tierra con el tiempo.

Con datos de observación de alta calidad de Macau Science 1, la esperanza es que los científicos puedan comprender mejor las razones y las consecuencias del debilitamiento del campo magnético de la Tierra.

El plan es enviar primero un par de satélites a una órbita casi ecuatorial de baja inclinación en diciembre, cubriendo la región del Atlántico Sur y otras áreas cercanas al ecuador. Luego, otro par de satélites serán enviados a una órbita casi polar, para que los cuatro puedan formar una constelación para tener cobertura global.

La fabricación de los satélites se ha completado, pero aún se necesitan pruebas para asegurarse de que funcionen correctamente en el espacio.

“Si está construyendo algo para enviarlo al espacio y hay pocas posibilidades de repararlo, debe asegurarse de que todo esté hecho correctamente, y todo debe discutirse y verificarse a fondo”, dijo.

El equipo de Zhang está formado por científicos e ingenieros de todo el mundo. Los instrumentos científicos a bordo de Macau Science 1, incluido un detector de partículas de alta energía, varios rastreadores de estrellas y magnetómetros, son en parte el resultado de colaboraciones con Europa y China continental.

El equipo también ha firmado acuerdos con 18 instituciones de investigación de Europa y Estados Unidos para utilizar los datos satelitales para la investigación científica.

Antes de que Zhang se uniera a la universidad, MUST había estado involucrado en el programa de exploración lunar de China durante aproximadamente una década. Un pequeño grupo de MUST trabajó con investigadores de los Observatorios Astronómicos Nacionales de Beijing para realizar análisis de datos relacionados con las misiones Chang’e.

Creció muy rápido y fue aprobado para ser un laboratorio estatal clave en 2018. SKLplanets ahora cuenta con más de cien miembros del personal y ocho grupos de investigación, con temas de investigación que van desde la astrobiología hasta la cosmoquímica.

Al igual que otros laboratorios estatales clave en toda China, SKLplanets fue creado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología. Pero sus fuentes de financiación son diversas. Además del ministerio y la Administración Nacional del Espacio de China, el laboratorio recibió apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el gobierno provincial de Guangdong y agencias de financiación locales como el Fondo de Desarrollo de Ciencia y Tecnología y la Fundación de Macao, dijo Zhang.

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Como director del laboratorio, Zhang trata de “hacerlo científicamente tan eficiente como cualquier laboratorio en Gran Bretaña o Estados Unidos”, permitiendo que los científicos hagan su trabajo de forma independiente y limitando el número de reuniones.

El reclutamiento del laboratorio también es internacional, con varios profesores de Europa, Estados Unidos y Japón.

Zhang dijo que estaba contento con los logros del laboratorio en los últimos tres años. Ahora está mejor equipado y ha atraído a un número de jóvenes inteligentes y entusiastas comprometidos con la investigación científica.

Su próximo objetivo es hacer que el laboratorio sea más conocido en la región y más allá. “Es importante que la gente conozca nuestro laboratorio. Entonces vendrán a visitarnos y trabajarán con nosotros”.

A la larga, Zhang espera ver a jóvenes colegas invitados a dar charlas en conferencias y talleres internacionales, y brillar en el ámbito mundial. “Tal vez no debería soñar con convertir nuestro laboratorio en uno de clase mundial en este momento”, dijo, pero su equipo trabajará duro para obtener un amplio reconocimiento. “Pronto, la gente hablará de nuestro laboratorio como un buen laboratorio, no solo bueno en Macao o China, sino en el mundo”.

Mientras tanto, todavía queda mucho trabajo por hacer durante los próximos seis meses para que los satélites despeguen.

Zhang es optimista pero sabe que nada está garantizado cuando se trata del espacio.

“Esto no será solo para Macao o China, sino para el mundo”, dijo.

“Solo podemos hacer nuestro mejor esfuerzo y esperar que todo salga bien al final”.

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