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Del autogiro de Juan de la Cierva al Ingenuity

26 Viernes Feb 2021

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Juan de la Cierva, ingeniero de caminos español, inventó en 1920 el “autogiro”, gira sobre si mismo y despega y aterriza verticalmente, posibilidad de repostaje y con menos limitaciones de carga o altitud, paso necesario para llegar al helicóptero de Igor Sikorsky (transmisión del motor y control colectivo de cuatro palas). El primer aparato controlable totalmente en vuelo y producido en cadena fue fabricado por Igor Sikorsky, utilizó un rotor de cuatro palas, diseñado por los ingenieros soviéticos N. Yuriev y Alexei M. Cheremukhin, del Instituto Central de Aerohidrodinámica N.Y. Zhukovski (Moscú) en 1930.

Junto al “Perseverance” y como parte del Mars 2020 viaja el helicóptero experimental “Ingenuity”, es un helicóptero eléctrico alimentado de energía solar, que pesa 1,8 kg, se usará para probar la estabilidad como para guiar al rover durante la planificación de la ruta en el periodo de los 30 días. Aparte de las cámaras no hay ningún instrumento científico.

Ingenuity esta provisto de paneles solares para recargar las baterias, no tiene mando a distancia para controlarlo, desplazamiento autónomo, va programado y una serie de sensores le ayudan a desplazarse. Puede elevarse hasta cinco metros de altura y desplazarse hasta 300 metros.
Esta previsto que realice hasta cinco vuelos de dificultad gradual durante un período de un mes inmediatamente después de la llegada de Perseverance.

El trabajo es meramente demostrativo para comprobar el vuelo en otro planeta.


La atmósfera es 100 veces mas liviana que en la Tierra y las temperaturas nocturnas descienden por debajo de los 90ºC.
El diseño del helicóptero ha sido trabajo del Laboratorio de Propulsión de la NASA, lleva dos cámaras y rotan 10 veces más rápido las aspas que en nuestro planeta. Despegará y aterrizará de forma autónoma. Realizará 5 vuelos de forma autónoma durante 90 segundos en un periodo de 30 días.
Se espera que Ingenuity puede proporcionar imágenes de alta definición y permitir el acceso a zonas imposibles de alcanzar con los rovers.
Presenta cuatro palas de carbono dispuestas en dos rotores que giran en direcciones opuestas de alrededor de 2.400 revoluciones por minuto. Equipado con células solares y baterías.

Misiones del ingenuity:

  1. Sobrevivir al lanzamiento, viaje y aterrizaje.
  2. Desplegarse desde el Perseverance.
  3. Conservar el calor autónomamente durante las noches frías.
  4. Cargarse de forma autónoma con el panel solar.

Bibliografía:

Juan de la Cierva inventor del autogiro
Juan de la Cierva (gyroplanepassion.com)

NASA: Misión helicóptero en Marte
Mars Helicopter to Fly on NASA’s Next Red Planet Rover Mission | NASA

NASA: Jet Propulsion Laboratory
NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) – Space Mission and Science News, Videos and Images

National Geographic: cinco datos interesantes sobre mars ingenuity Julio 2020
5 datos interesantes sobre MARS Ingenuity (nationalgeographic.com.es)

NASA: Mars Helicopter
Mars Helicopter – NASA Mars

Apolo XI: avances biomédicos

17 Miércoles Jul 2019

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Apollo_11_insignia

 

El Apolo 11 fue una misión tripulada de Estados Unidos para colocar a los primeros hombres en la Luna. Se envió al espacio el 16 de Julio de 1969 y llegó a la superficie lunar el 20 de julio, dos astronautas: Neil Armstrong y Edwin F. Aldrin caminaron sobre su superficie. Un total de 6 misiones espaciales llegaron a la luna y 12 astronautas caminaron sobre ella.
Se necesitó un gran desarrollo tecnológico para efectuar el viaje, y muchas tecnologías y materiales biomédicos actuales se deben al avance en la carrera espacial.

 

 

Apolo XI 2

 
Cuando el módulo Eagle aluniza en el Mar de la Tranquilidad las imágenes fueron seguidas en televisión por 600 millones de personas en todo el planeta y posteriormente tuvo un impacto político, mediático y social.

 
Humberto Fernández-Moran Villalobos, un médico y reconocido científico venezolano en el campo de las ciencias físicas y biológicas, fue uno de los científicos que aportó más al desarrollo del proyecto de la NASA en el programa Apolo. Fue el fundador del Instituto Venezolano de Neurología e Investigaciones Cerebrales (IVNIC). Inventó el bisturí de punta de diamante, contribuyó al desarrollo del microscopio electrónico.

 

apolo XI 1
Algunos logros biomédicos de la NASA:

 

1. Medidor de la temperatura del oído
Se realiza con infrarrojos, con este sistema la NASA desarrolló el primer termómetro aural. Se desarrolló en el Laboratorio de Propulsión de la NASA (el JPL, Jet Propulsion Laboratory) en Pasadena (California). Así se evita el contacto con las mucosas, frenando la contaminación cruzada.

 

2. Leds en terapia
Calentamiento en fisioterapia mediante infrarrojos o Leds rojos. Se empezaron a usar para el crecimiento de plantas en naves espaciales (investigaciones de fotobiomodulación, PBMT) y posteriormente se usó con fines terapéuticos.

 

3. Monitorización ultrasónica en hospitales
Se basa en la monitorización ultrasónica que desarrolló la NASA en 1978.

 

4. Prótesis
La robótica, estudio de nuevos materiales y las actividades extravehiculares (EVA) se usan para la creación de prótesis avanzadas.

 

5. Fruta deshidratada
Los alimentos deshidratados duran más tiempo, frenándose así el crecimiento de microorganismos. También se consigue un ahorro en peso, pesan un 80% menos que en su estado original, conservando el 98% de sus nutrientes, se usó posteriormente en el uso doméstico.

 

6. Purificación del agua
Con tecnología de la NASA: combinando intercambio iónico, procesos de ultrafiltración y adsorción química. Se usa para limpiar el agua y se instala en campos de refugiados o tras desastres naturales.

 

7. Espuma con memoria
Es de un material llamado “foam”, que es sensible al calor, tiene una base de poliuretano; este material se adapta al cuerpo y toma su forma.

 

 

Bibliografía:

 

SP-368 Biomedical Results of Apollo – NASA History Office
https://history.nasa.gov/SP-368/contents.htm

 

Perez Sastre, Jose M & Rodríguez Villa, Jose L; “Medicina Espacial” Líneas Aéreas de España, Iberia

Haz clic para acceder a procascamc00018-0061.pdf

 

NASA Humberto Fernández-Moran
https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?N=0&Ntk=All&Ntt=Humberto%20Fernandez-Moran&Ntx=mode%20matchallpartial

 
David V. Ostler; Reed M. Gardner & James S. Logan; “A Medical Decision Support System for the Space Station Health Maintenance Facility”; Journal List. Proc Annu Symp Comput Appl Med Care; AMIA 1988

Haz clic para acceder a 14.-Medicina-espacial.pdf

El Big Data y la salud

04 Sábado Mar 2017

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La explosión del “Big Data” está modificando los procesos de análisis de datos, para resolver problemas complejos relacionados con la investigación científica y biomédica, educación en la salud, etc.

Las empresas, los usuarios y dispositivos, generan gran cantidad de datos; que han crecido exponencialmente, cuyo análisis ayudará a conseguir ventajas competitivas. Es necesario una tecnología para mover el volumen de datos. También metodologías y procesos para acceder y explotar esta información.

Enviar correos electrónicos por e-mail, mensajes por WhatsApp, publicar un estado en Facebook, twittear contenidos o responder a una encuesta por la calle son cosas que hacemos a diario y que generan datos y metadatos que pueden ser analizados.

Big Data o Datos masivos son una cantidad de datos tal que supera la capacidad del software convencional para ser capturados, administrados y procesados en un tiempo razonable. En 2012 se estimaba su tamaño de entre una docena de terabytes hasta varios petabytes en un único conjunto de datos. Suficientemente masivo, como para poner de relieve cuestiones referentes al anonimato.

Gibabyte: 1.000.000.000

Terabyte: 1.000.000.000.000

Petabyte: 1.000.000.000.000.000

Exabyte: 1000.000.000.000.000.000

Tipos principales de datos Big Data:

  • Datos estructurados: datos que tienen bien definidos su longitud y su formato, como las fechas, los números o las cadenas de caracteres. Ej.: Las bases de datos y las hojas de datos.
  • Datos no estructurados: datos en el formato tal y como fueron recolectados, carecen de formato específicos: Ej.: e-mails, Pdf
  • Datos semiestructurados: datos que no se limitan a campos determinados, pero que contienen marcadores para separan los diferentes elementos. Poseen los propios metadatos semiestructurados Ej.: HTML, XML y JSON.

Además del gran volumen de información, hay que tener en cuenta en el manejo del Big Data la gran variedad de datos (dispositivos móviles, audio, video, sistemas GPS, incontables sensores digitales en equipos industriales, automóviles, medidores eléctricos, veletas, anemómetros, etc.), y la velocidad de respuesta para obtener la información adecuada en el momento preciso.

Esta información es generada por las personas directa e indirectamente de forma continuada en cada una de las actividades que realizamos varias veces al día con los “smartphones”, transacciones financieras en línea y bases de datos con datos de la población. También en la comunicación entre ordenadores (M2M machine-to-machine).

Tipos de procedencia datos Big Data:

  1. Web and Social Media: procedente de redes sociales como Facebook, Twitter, Linkedin, blogs, etc.
  2. Machine-to-Machine (M2M): procedente de conexiones entre dispositivos, con transmisiones a través de redes alámbricas, inalámbricas o híbridas.
  3. Big Transaction Data: registros de facturación, telecomunicaciones con registro de las llamadas (CDR).
  4. Biometrics: información biométrica como reconocimiento facial, genética, etc.
  5. Human generated: llamadas telefónicas, notas de voz, documentos electrónicos, etc.

Hay bases de datos OLTP (On Line Transaction Processing), dinámicas, donde la información se puede consultar y modificar en tiempo real y bases de datos OLAP (On Line Analytical Processing), estáticas, donde la información en tiempo real no está afectada.

Principales herramientas para trabajar con Big Data:

Son ecosistemas de proyectos que permiten simplificar, administrar, coordinar y analizar grandes volúmenes de información.

Hadoop: es un proyecto de alto nivel Apache, construido y usado por una comunidad global de contribuyentes, mediante programación Java. Un clúster típico Hadoop incluye un nodo maestro y múltiples nodos esclavos.

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El nodo maestro consiste en Jobtracker (rastreador de trabajos), Tasktracker (rastreador de tareas), Namenode (nodo de nombres), Datanode (nodo de datos); un nodo esclavo o compute node (nodo de cómputo) es un Datanode y un Tasktracker .

Hadoop MapReduce: es el núcleo de Hadoop, se refiere al proceso map (toma un conjunto de datos y lo convierte en otro conjunto), una fase intermedia es la denominada shuffle (obtiene las tuplas (pares de llave/valor) del proceso map y determina que nodo procesará estos datos dirigiendo la salida a una tarea reduce en específico.

Hadoop Common: son un conjunto de librerías que soportan varios subproyectos de Hadoop.

Avro: es un proyecto de Apache que provee servicios de serialización.

Cassandra: es una base de datos no relacional distribuida y basada en un modelo de almacenamiento de “clave-valor”, desarrollada en Java.

Chukwa: diseñado para la colección y análisis a gran escala de “logs”.

Flume: su tarea principal es dirigir los datos de una fuente hacia otra localidad, hay tres entidades principales: sources (fuente), decorators (operación dentro del flujo de datos) y sinks( destinos).

HBase: base de datos columnar (column-oriented database) que se ejecuta en HDFS.

Hive: una infraestructura de data warehouse que facilita administrar grandes conjuntos de datos que se encuentran almacenados.

Jaql: fue donado por IBM a la comunidad de software libre. Formato JSON( Query Language for Javasript Object Notation) lenguaje funcional y declarativo, diseñado para procesar grandes volúmenes de información .

Lucene: proyecto de Apache para realizar búsquedas sobre textos.

Oozie: proyecto de código abierto que simplifica los flujos de trabajo y la coordinación entre cada uno de los procesos.

Pig: el lenguaje PigLatín diseñado para manejar cualquier tipo de dato y Pig es el ambiente de ejecución.

ZooKeeper: proyecto de código abierto de Apache que provee infraestructura centralizada y de servicios que pueden ser utilizados por aplicaciones para asegurarse procesos en los cluster serializados o sincronizados.

En la investigación biomédica, salud, educación hay proyectos donde se emplea análisis Big Data:

  • En la pandemia de la gripe A, el website Google Flu Trends, gracias a los resultados de las búsquedas de usuarios que contienen “Influenza-Like Illness Symptoms”, agregando ubicación y fecha, se predijo la actividad de la gripe con dos semanas de antelación. Los países con sistemas de predicción poco desarrollados pueden hacer uso, tomando las medidas oportunas.
  • En la esclerosis múltiple, una enfermedad que afecta a la médula espinal y al cerebro, la Universidad de Nueva York (SUNY), están aplicando análisis con big data.
  • Monitorización de bebes prematuros, en el instituto de Tecnología de la Universidad de Ontario (UOIT), análisis en tiempo real de IBM (IBM InfoSphere Streams).
  • Investigaciones relacionadas con el cáncer, por el Lineberger Comprehensive Cancer Center, utilizan Hadoop y HBase en el proyecto The Cancer Genome Atlas (TCGA).
  • Investigación de secuencias de proteínas, para determinar enlaces evolutivos se usa Hadoop en el PSG College of Technology, India.

 

Bibliografía:

  • NASA

Nick Skytland, “What is NASA doing with Big Data today? “, 2012

https://open.nasa.gov/blog/what-is-nasa-doing-with-big-data-today/

  •       IBM

Jorge Daniel Anguiano Morales, “Características y tipos de bases de datos”, 2014

https://www.ibm.com/developerworks/ssa/data/library/tipos_bases_de_datos/

Ricardo Barranco Frangoso, “¿Qué es big data?”,2012

http://www.ibm.com/developerworks/ssa/local/im/que-es-big-data/index.html

  •  
  • Computer world: “Big data “,2017

http://www.computerworld.es/big-data

  • Wikipedia

 

Links relacionados:

  • Big Data Congress 2016

http://bigdatacongress.barcelona/es/

  • IBM: Grandes volúmenes de datos

http://www.ibm.com/analytics/es/es/technology/hadoop/

  • Mike 2.0 gestión de información

http://mundobi.com.ar/?p=322

  • NASA: Ad-Hoc Big Data Task Force

https://science.nasa.gov/science-committee/subcommittees/big-data-task-force

Llegada de New Horizons a Plutón.

03 Miércoles Jun 2015

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El próximo 14 de julio “New Horizons” volará cerca de Plutón, la primera misión a esta región tan remota del sistema solar, que puede ayudar a comprender sistemas lunares de exoplanetas, como las órbitas de las lunas satélites de Plutón: Estigia, Nix, Cerbero  e Hidra ligadas mediante una resonancia triple. “Estas cuatro lunas siguen una órbita casi circular y casi ecuatorial alrededor del ‘planeta binario’ integrado por Plutón y su gran luna Caronte”,

Es un viaje no tripulado de la NASA, para estudiar Plutón, sus satélites y el Cinturón de Kuiper. Lanzada la sonda desde Cabo Cañaveral el 19 de enero de 2006. Tiene un coste de 650 millones de dólares en los 15 años de la duración de la misión (2001 al 2016).

Construida por Instituto de Desarrollo Southwest (SwRI) y  Laboratorio Johns Hopkins

 

La sonda lleva:

  • una colección de 434 738 nombres en un disco compacto
  • una pieza de la SpaceShipOne
  • una bandera de Estados Unidos
  • una moneda de 25 centavos de Florida
  • cenizas del descubridor de Plutón, el astrónomo Clyde Tombaugh

 

Los objetivos principales de la misión son:

  • geología global y morfología del planeta Plutón y sus satélites
  • composición superficial  y la caracterización de la atmósfera de Plutón.
  • variabilidad en el tiempo de la superficie y atmósfera de Plutón,
  • imágenes de Plutón y Caronte
  • buscar satélites y anillos adicionales alrededor de Plutón

 

Características técnicas:

 

  • La nave  es de  aluminio, forma de triángulo, con 0.70 m de alto, 2.1 m de largo y 2.7 m de ancho, y peso en el lanzamiento 478 kg:  77 kg de combustible y 30 kg de los instrumentos científicos.
  • Antena parabólica  de 2.1 m de diámetro.
  • El triángulo tiene  los equipos electrónicos, cableado y los sistemas de propulsión. En el centro del triángulo hay un adaptador de separación. En la punta del mismo, está montado el generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) para reducir la interferencia con los equipos. Toda la electricidad es producida por el RTG con pastillas de plutonio-238, recubiertas con iridio y envueltas en grafito. Los RTG generan 240 W de 30 V en el lanzamiento.
  •  Pintura negra térmica para el control de la temperatura, mantas térmicas, el calor que produce la RTG, radiadores, persianas y calentadores eléctricos.
  • La nave es de 3 ejes estabilizados, usando como propulsión un tanque de hidracina  de titanio con 77 kg  en el centro del triángulo que la impulsa a una velocidad de 290 m/s (1 044 km/h). El tanque impulsa 16 motores de hidracina.

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  • 2 cámaras de seguimiento de estrellas (Star Trackers) con sensores CCD y un catálogo de estrellas  llevan a cabo la orientación de la sonda. Con doble unidad de medición inercial (MIMU) conteniendo cada una 3 giroscopios y 3 acelerómetros que mantienen estable la nave.
  • 4 ordenadores controlan la nave: un sistema de comandos, gestión de datos, orientación, y el procesador. El procesador es un Mongoose-V de 12 MHz .Relojes de tiempo y de software. Los datos se registran en 2 grabadoras de estado sólido de baja potencia con capacidad de 8 Gb cada una.
  • Las comunicaciones con la tierra se realizan por medio de la banda X. Cuanto mayor sea la distancia, menor será el caudal de comunicación.  Las comunicaciones, la nave tiene 2 transmisores y 2 receptores, también se usan 2 amplificadores de 12 W. La nave usa la antena parabólica de 2,1 m de diámetro de 48 dB y una antena de baja ganancia para comunicaciones de emergencia.

El 15 de julio, se consigue la máxima aproximación a 12.450 Km de Plutón.

 Hasta el 2020 estará sobrevolando los objetos del cinturón de Kuiper.

 

Links de interés:

  • NASA

http://es.wikipedia.org/wiki/NASA

  • Exploración espacial

 

http://es.wikipedia.org/wiki/Exploraci%C3%B3n_espacial

 

  • Plutón

http://es.wikipedia.org/wiki/Plut%C3%B3n_(planeta_enano)

 

El ciclo de Krebs y la vida en otros Planetas

21 Domingo Abr 2013

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Viendo la película “Marte el Planeta Rojo”, donde la materia verde (algas) y el oxígeno, están relacionados no deja uno de pensar en la importancia del CICLO DE KREBS (como productor de energía ….METABOLISMO) en la búsqueda de vida en el Universo, en otros Planetas.Tomar materia prima del exterior del organismo, romper estructuras moleculares en el interior de la célula y construir otras estructuras a partir de las anteriores.

El METABOLISMO es la esencia de la VIDA. El metabolismo así tiene dos procesos uno degradativo (CATABOLISMO) y otro de síntesis o construcción (ANABOLISMO).

La ASTROBIOLOGIA estudia la vida en otros planetas, incluyendo la Tierra. Las posibilidades de vida extraterrestre la estudia la exobiología:

  • astronomía
  • astrofísica
  • biología
  • química
  • geología

auxiliadas por: matemáticas, informática y la estadística.

Misiones específicas para la búsqueda de vida:

  • En Marte: programa Viking, Sondas Beagle 2, Mars Science Laboratory

Pero no todos los programas buscan como justificante encontrar organismos vivos como prueba en otros planetas, también se mira en la Tierra, la existencia de microorganismos resistentes en condiciones extremas semejantes a las que se dan en otros planetas. Búsqueda de bacterias y organismos microscópicos: EXTREMÓFILOS (lugares calientes (Pyrodictium-105º), azufre o hierro).

Posibilidades de haber vida en el Sistema Solar: o agua líquida en el subsuelo de Marte, Europa satélite de Júpiter, y Titán satélite de Saturno.

La vida no es una sola cosa viva, sino dos: el metabolismo y la replicación. Hay dos posibilidades para el origen de la vida:

a) comenzase de una sola vez estando presentes ambas funciones: replicación y metabolismo

b) que la vida comenzase dos veces: con dos tipos distintos de criaturas siendo un tipo de organismo capaz de llevar a cabo el metabolismo sin una replicación estricta, siendo el otro tipo capaz de replicarse sin presentar metabolismo. Si la vida comenzó dos veces, el primer comienzo debió de hacerse con moléculas parecidas a las proteinas y el segundo con moléculas parecidas a los ácidos nucléicos.

Según la teoría de la SIMBIOGÉNESIS (Merezhkovsky 1909, Khakhina 1992, Dyson 1997) las células eucarióticas o se originaron dentro de las células, descienden de seres vivos independientes que invadieron células desde el exterior, como portadores de una enfermedad infecciosa (Margulis, 1970, 1981). Así cloroplastos y mitocondrias están más relacionados con bacterias, que con células en los que se incorporaron hace mil o dos mil millones de años.

Charles Darwin imaginó que la vida comenzó en “una pequeña charca templada” sobre la superficie de la Tierra. En general se acepta que la “selección natural” es más importante en periodos largos y la “deriva genética” en periodos cortos.

La astrobiología cuando estudia la evolución prebiótica desarrolla 3 etapas principales:

  • geofísica: historia primitiva de la tierra, corteza, océanos, atmósfera primitiva
  • química: síntesis componentes básicos dela vida: atmósfera y océanos primitivos (aminoácidos monómeros de nucleótidos y proteínas).
  • Biológica: aparición de una organización biológica: moléculas organizadas (reproducción, metabolismo).

EL CICLO DE KREBS es común a todas las formas de vida, desde bacterias unicelulares, protozoos hasta mamíferos. Es un fenómeno Universal. Relacionado con la molécula ATP (adenosin trifosfato) como almacenador de energía. Siendo necesario para la VIDA.

Tiene lugar en la mitocondria de la célula. Es una vía metabólica central en la que convergen otras: anabólicas y catabólicas.

La principal función de las mitocondrias es generar energía, para mantener la actividad celular mediante procesos de respiración aeróbica. Los nutrientes se escinden en el citoplasma celular para formar ácido pirúvico que penetra en la mitocondria. El ácido pirúvico entra en el ciclo de Krebs o del ácido cítrico, para producir CO2 e H2. El ATP  se libera en el citoplásma de la célula, para usarlo en reacciones, pasando a ADP, liberando la energía necesaria para los procesos bioquímicos.

El descubridor de estos procesos fue Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981), fue un bioquímico ganador del Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1953, sus principales trabajos se centran en el metabolismo de la célula. Descubrió que todas las reacciones dentro de las células estaban relacionadas entre si llamándolo: ciclo del ácido cítrico (1937) o ciclo de Krebs.

Son reacciones energéticas que se producen en los tejidos de los mamíferos, por la descomposición del ácido cítrico eliminando CO2.

Una vez que conocemos los procesos químicos íntimos de la vida como el ciclo de Krebs, podemos extrapolar la existencia de vida en otros planetas, encontrando vida en la tierra en situaciones extremas, los EXTREMÓFILOS, que decíamos antes.

Así la NASA el Jueves 2 de Diciembre de 2010, emitió un comunicado anunciando vida extraterrestre. “Un microbio encontrado en el fondo del Mono Lake” en el Parque Nacional Yosemiste. California, lago rico en arsénico. Dando la posibilidad de vida en Marte.