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Reseña de "¿Qué ven los astronautas cuando cierran los ojos?"

En la blogosfera, desde hace 10 años, decir @aberron significa decir que probablemente leerás una historia sobre ciencia que probablemente te sorprenderá. Así lleva haciéndolo casi a diario, principalmente a través de su blog Fogonazos, y ahora también a través de otros medios, como Quo, Jot Down, Libro de Notas o Yahoo.

En las últimas semanas, puso en crowdfunding una cuidada colección de algunas de sus mejores historias en el libro ¿Qué ven los astronautas cuando cierran los ojos?



Si queréis conocer por qué unos pescadores sobrevivieron en un mar helado durante horas, y fallecieron de repente tras tomar una bebida caliente, o qué hacía la CIA en la época de la guerra fría con algunos magos y otras sustancias, o episodios curiosos con algunas cámaras de vigilancia de Londres, muchas anécdotas espaciales y fenómenos del cerebro que no os esperabais... no os podéis perder el libro. 

Al igual que la mayoría de sus historias, son textos cortos buscando siempre la sorpresa o el asombro del lector. Se intenta demostrar que no hace falta buscar misterio en historias inventadas, sino que la ciencia está llena de misterios que tenemos a nuestro alcance. Eso sí, con garantía de rigor científico.

Motor pseudo-adiabático con hasta 70% rendimiento. No me lo creo

Esta semana han aparecido en algunas webs especializadas del motor (1, 2) la noticia de que un preparador de motores escandinavo ha conseguido modificar un motor de combustión hasta convertirlo en adiabático y conseguir unos rendimientos de hasta el 70%. La empresa en cuestión se llama RTU y lo explican en esta página, mezclado con bastante marketing. No os perdáis el siguiente vídeo.




A este motor le ha llamado eFone. La base para tener dudas sobre el récord de eficiencia que anuncia el fabricante es la termodinámica. Además, puede que haya que coger la frase con pinzas, y que la publicidad engañosa esté en hasta, tal y como dicen en Motorpasionfuturo

Los rendimientos habituales en máquinas térmicas son del orden del 30%. Más de la mitad de la energía se va en pérdidas de calor, fricción o gases de escape. Los motores están caracterizados por el ciclo Otto, cuyo dibujo ideal es el siguiente:


Donde los puntos 1, 2, 3, 4 y 5 son los siguientes puntos de funcionamiento de los motores:


Aquí hay un buen gif del proceso completo. Sin embargo, la realidad es que este ciclo suele ser así en los motores reales:


Vamos a explicar las distintas gráficas. El ciclo Otto es un derivado del ciclo de Carnot, solo que en Carnot vamos a tener 2 temperaturas únicamente, y en el Otto, 4. Y es una de las claves para el rendimiento. El ciclo Otto ideal supone una compresión y una expansión adiabática, es decir, donde el intercambio de calor es nulo y estamos haciendo un trabajo en un sistema. Esto en condiciones reales es prácticamente imposible, de ahí que la empresa RTU haya denominado a su motor pseudo-adiabático, donde se presupone que el intercambio de color es despreciable.

El rendimiento del ciclo Otto viene definido por:


donde Qh es el calor que se aporta en el paso de ignición y Ql es el calor que se pierde en el de expansión al ser un ciclo abierto (tiene tubo de escape y admisión de aire fresco), es el calor para enfriar los gases de escape hasta la temperatura ambiente. Si sustituimos estos términos por sus fórmulas ideales:


Y si seguís las breves operaciones de esta página, veréis que la curva de rendimiento del ciclo Otto tiene esta pinta, donde el rendimiento es totalmente dependiente del ratio de compresión (V1/V2). Se puede aumentar el rendimiento a costa de aumentar ese ratio (como hacen los turbocompresores), pero al mismo tiempo se aumenta la T2, y si llega a ser muy alta, la mezcla explotará sin ayuda de la bujía y en un punto indeseado del ciclo



Esto es la teoría. ¿Qué promete la empresa RTU? Se puede ver en el siguiente vídeo:

Parece que la clave está en un enfriamiento que hay en el proceso de ignición. Es decir, del paso 2 al 3 del gráfico del ciclo Otto. La propia empresa afirma en su web que esta técnica está patentada en Estados Unidos según la patente #6,282,898. Esta aparece aquí, y de ella rescato las siguientes partes textuales (el texto con los gráficos los tenéis aquí), y en las siguientes líneas intentaré explicar qué dice:

1. El invento se basa en mantener una temperatura suficientemente baja y una presión suficientemente alta durante la etapa de admisión que evite la pre-ignición (que la gasolina explote sin bujía).

2.  La alta presión durante la etapa de admisión se consigue gracias al compresor. Hay que aplicar la suficiente para asegurarse un ratio de compresión de 10:1. La expansión del gas al acceder a la cámara de combustión ha de bajar la temperatura lo suficiente para evitar la pre-ignición.

3. Se han detectado tensiones mayores en los anillos de los pistones, de ahí que haya sido necesario reforzarlos. El material empleado ha sido un composite metal-cerámico con un contenido de un 20% de carburo de silicio, similares a los usados en la Formula1.

4. Modo de operación: los gases de la salida de escape (28) pasan por una turbina (30) antes de la descarga, y de esta turbina se lleva a un compresor (32), que comprime el aire y lo lleva al punto de admisión (26). En condiciones normales, podría haber un intercooler entre 32 y 26, pero en la invención se ha visto innecesario.



5. Hablando llanamente: las características del turbo son las necesarias para introducir suficiente aire en el pistón de manera que antes de la ignición, el aire supere aproximadamente las 10 atmósferas de presión cuando pase por el elemento de admisión (18). A continuación, se pretende una expansión adiabática del gas a través de la válvula de admisión y del aporte del combustible en forma de vapor. A continuación, tras el chispazo, habrá una caída de presión grande (fase de expansión) de manera casi adiabática y que bajará las temperaturas, logrando una mayor eficiencia térmica.

Tal y como se puede ver, la patente es ambigua, ya que apenas ofrece cifras, y la información es muy general para ser capaz de afirmar que se obtienen rendimientos de hasta el 70%. Así que yo sostengo que eso es marketing.




Fuentes: 1, 2, 3
La mayoría de imágenes han sido extraídas de aquí.
Información sobre Carnot: 1 y 2
Comparación entre ciclo Otto y ciclo Carnot: 3

Los jueces y las leyes de la física

El año pasado, @ferfrias me dio a conocer la historia en la que en 1897 el Estado de Indiana intentó aprobar como valor de π el número 4, o que el Senado de Illinois devolvió a Plutón a la categoría de planeta en 2009.

En esta entrada, contaré lo que le está pasando a Google durante los últimos años a cuestas con la discusión de qué tipo de onda es la WiFi. En 2010, varios diarios alemanes declararon que los Google Street View Cars (los coches que sacan fotos para luego hacer los mapas) además de sacar fotos, también estaban escaneando y registrando las direcciones MAC públicas y conexiones WiFi, y hubo un poco de histeria social, ya que esa supuesta captura había ocurrido desde 2008 y estaría violando leyes fundamentales de privacidad.



Google aceptó las acusaciones y reconoció que había escaneado algunas redes abiertas, tal y como dice en su blog oficial. De hecho, su equipo de hardware fue auditado y encontraron que algo no funcionaba exactamente como ellos pensaban, y en abril de este año, Google fue multado por esos hechos con 145.000€.  Francia impuso una multa muy parecida en 2011. 

Hasta aquí todo tiene un sentido lógico. Sin embargo, a partir de entonces la gente se volvió más susceptible aún (y eso que todavía no sabíamos nada de la NSA), y un juez estadounidense tuvo que juzgar si el gigante tecnológico estaba incurriendo en un delito según el Acta de Privacidad de Comunicaciones Electrónicas (ECPA). Concretamente, se juzgaba si Google estaba pinchando la señal, ¡algo que es totalmente ridículo! (en inglés, el término es wiretapping, y se refiere a la escucha de llamadas ajenas). Y ahora viene lo más rocambolesco: el juez dictaminó que no es delito escanear una señal que es abierta al pública (comunicación de radio), pero se empeña en afirmar que el WiFi no es una comunicación de radio, basándose en el hecho de que la ECPA se redactó antes de la aparición del WiFi, pero eso no garantiza que sea una onda de esta naturaleza. En este link tenéis la sentencia y un resumen de lo que ocurrió.

Comenté el asunto hace tiempo en Twitter, y @ferfrias, profesional del derecho, me explicó esto:

Google apeló la sentencia, pero un tribunal superior en septiembre de este año ha dado la razón al primer juez (fuente, o aquí, visto por TVE). Cualquiera que sepa un mínimo de tecnología, entiende que cuando nosotros mismos nos conectamos a una red WiFi, estamos escaneando también las de alrededor, ya que estamos buscando la más apropiada para conectarnos. Además, probablemente a Google le fuera más útil capturar WiFi para triangularizar la localización (por ejemplo, lo hace Skyhook) que para intentar tener datos delicados. Y cualquiera que sepa ese mínimo de tecnología, se escandalizará con lo que la web techdirt explica:

the court seems to rely on the claim that most radio communications are "auditory" (i.e., involving sound) and thus data transmissions are somehow not radio. Seriously. This statement is so uninformed and flat out wrong that it's kind of shocking the court made it. Specifically the ruling says that the "telltale signs" of "radio communications" are that they're (1) "auditory" and (2) "broadcast" and then says it doesn't even need to consider whether or not WiFi signals are broadcast, since the fact that they're not auditory means they don't even have to consider that fact. Seriously. Read this and try not to bang your head on the nearest desk or wall:

We need not reach the question of what exactly constitutes a "broadcast" because the Wi-Fi transmissions in question were not predominantly auditory.

Google también accedió a entregar a los distintos gobiernos los paquetes de datos que había capturado. Eso sí, también le cascaron multas en varios estados de EEUU también a cuento del Street View Car.

Hasta aquí los hechos legales. Sin embargo, he encontrado dos opiniones técnicas que desmienten lo que dicen estos dos jueces. Uno corre a cargo del blog Errata Security, y el otro, a cargo de @chemaalonso, a quien leo con asiduidad y os lo recomiendo. En el caso del español, lo que dice básicamente son dos cosas:
1) en un minuto y poco, apenas da tiempo a recoger datos sustanciales para ser reconstruidos como información sensible
2) parte de la culpa de que haya información sensible por ahí es de los propios usuarios, que tienen que aprender a fortificar sus redes WiFi.

Por cierto, espero que después de haberla visto escrito tantas veces en este texto, os hayáis fijado que se escribe WiFi o Wi-Fi. Realmente, la más correcta es Wi-Fi, pero nos hemos acostumbrado a WiFi por su parecido a HiFi.




Reseña de La Costilla de Dios

El último libro que he leído ha sido La Costilla de Dios, del bloguero de ciencia y autor de literatura de ciencia ficción, @migusant (alias Miguel Santander). Por si no fuera poco, Miguel es astrofísico, y sin lugar a dudas que eso se ha notado en su obra.


La Costilla de Dios es una historia las sociedades, dioses, deidades y cómo representan a los distintos pueblos, a menudo como símbolos bélicos. Es una historia que se lee bastante rápido, y sobre todo me ha llamado la atención el estilo literario, que sorprende un poco y busca la complicidad del lector, como a estar atento a las relaciones entre los distintos personajes o a los flashbacks en el tiempo.

La Costilla de Dios no es la única obra que está incluída, sino que tal y como se lee en la portada, hay otros relatos del final, entre los cuales hay historias de abandonos de hijos, ficción para crear una raza superior, científicos locos o viajes a Marte desde un punto de vista muy humano (la que a mí más me ha gustado). Eso sí, la mayoría de ellas salpicadas de distintas teorías que sí que tienen base científica real.

En resumidas cuentas, os la recomiendo a todos los amantes de la buena lectura y aficionados a la ciencia-ficción.

Ciencia, la frontera sin fin

In a letter dated November 17, 1944, President Roosevelt requested my recommendations on the following points:

(1) What can be done, consistent with military security, and with the prior approval of the military authorities, to make known to the world as soon as possible the contributions which have been made during our war effort to scientific knowledge?

(2) With particular reference to the war of science against disease, what can be done now to organize a program for continuing in the future the work which has been done in medicine and related sciences?

(3) What can the Government do now and in the future to aid research activities by public and private organizations?

(4) Can an effective program be proposed for discovering and developing scientific talent in American youth so that the continuing future of scientific research in this country may be assured on a level comparable to what has been done during the war?




Esta fue la carta que Vannebar Bush remitió al presidente de Estados Unidos ante la petición de este último de que realizase un informe de la ciencia respecto a los 4 puntos que se citan al principio del blog. En ese momento, Vannebar Bush dirigía la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico, tras haber destacado en distintas aportaciones de ingeniería y haber pasado por distintos puestos de dirección de relevancia en el MIT y la Universidad Carnegie (fuente).

Hoy no es muy recordado en la historia de la IIGM, pero políticamente fue uno de los pensadores más influyentes. La popular revista Collier's estadounidense le describió como el hombre que podía ganar o perder la Guerra, y Wired lo ha definido como he essentially invented the world as we know it: not so much the things in it, of course, but the way we think about innovation, what it means, and why it happens (fuente).

Podríamos hablar extensamente sobre este interesante personaje, pero en este artículo del blog me limitaré a copiar algunos extractos del informe que redactó como respuesta al presidente Roosevelt. El documento se tituló Science, the Endless Frontier. Hoy en día sigue teniendo vigencia como base de cómo tratar la ciencia en la sociedad. Las cartas y el informe se pueden leer íntegras aquí.


Scientific Progress is Essential
Our population increased from 75 million to 130 million between 1900 and 1940. In some countries comparable increases have been accompanied by famine. In this country the increase has been accompanied by more abundant food supply, better living, more leisure, longer life, and better health. This is, largely, the product of three factors - the free play of initiative of a vigorous people under democracy, the heritage of great national wealth, and the advance of science and its application.

Science Is a Proper Concern of Government
It has been basic United States policy that Government should foster the opening of new frontiers. It opened the seas to clipper ships and furnished land for pioneers. Although these frontiers have more or less disappeared, the frontier of science remains. It is in keeping with the American tradition - one which has made the United States great - that new frontiers shall be made accessible for development by all American citizens.

Science and Jobs
One of our hopes is that after the war there will be full employment, and that the production of goods and services will serve to raise our standard of living. We do not know yet how we shall reach that goal, but it is certain that it can be achieved only by releasing the full creative and productive energies of the American people.

Surely we will not get there by standing still, merely by making the same things we made before and selling them at the same or higher prices. We will not get ahead in international trade unless we offer new and more attractive and cheaper products.

The Importance of Basic Research
Basic research leads to new knowledge. It provides scientific capital. It creates the fund from which the practical applications of knowledge must be drawn. New products and new processes do not appear full-grown. They are founded on new principles and new conceptions, which in turn are painstakingly developed by research in the purest realms of science.

Nature of the Problem
The responsibility for the creation of new scientific knowledge rests on that small body of men and women who understand the fundamental laws of nature and are skilled in the techniques of scientific research. While there will always be the rare individual who will rise to the top without benefit of formal education and training, he is the exception and even he might make a more notable contribution if he had the benefit of the best education we have to offer.

Publication Should Be Encouraged
We should get this scientific material to scientists everywhere with great promptness, and at as low a price as is consistent with suitable format. We should also get it to the men studying overseas so that they will know what has happened in their absence.


No se puede separar la creación de Sillycon Valley, la WWW, y a personajes como Steve Jobs y Bill Gates sin la influencia de Bush. En algunos sitios, a Bush se le considera el ingeniero de la guerra, ya que una persona de su valía ocupó distintos cargos en instituciones de desarrollo bélico. Sin embargo, prefiero quedarme con la idea de que sus intenciones eran otras más allá de emprender guerras.

Si yo quisiera montarme un negocio de Tacocóptero...

Supongo que a estas alturas, muchos geeks como yo sabrán qué es el TacoCopter, pero por si acaso, ahí va una completa explicación. Tras ese paso, vino el Burrito Bomber. En los últimos meses se han popularizado todo tipo de repartos con drones, como el de pizzas, ropa de lavandería, o devolución de libros.



De momento, estoy firmemente convencido de que es más publicidad que intenciones reales de modelos de negocio, pero bueno, yo de entrada ya me he hecho con mi propio cuadricóptero:



Se trata de un cuadricóptero montado a partir de piezas de Hobbyking (para mí el mejor proveedor de aparatos de radiocontrol), y todo esto ha sido financiado por el Depto de Física de la UPV/EHU (Grupo de Investigación de Enseñanza en la Física). En mi galería de Flickr hay muchas más fotos acompañadas de notas, que describen cómo ha sido el montaje de todo esto.

Este drone se exhibirá, acompañado de una pequeña charla, en la Semana de la Ciencia de Donostia, los días 8 y 9 a las 11.30 de la mañana. En este artículo y en la charla, me voy a centrar exclusivamente en drones de uso civil o doméstico, dejando a un lado su empleo como armas bélicas.

El aeromodelismo y la fabricación de multicópteros cada vez es una afición más extendida, y os la recomiendo, ya que los conceptos de electrónica, control y programación que se pueden aprender con estos son muy diversos y entretenidos. El año pasado y este están siendo su época de expansión, y en el que hay que hacer frente a todos los problemas legales que plantea, como la masificación de drones para uso civil o doméstico. Eso es todo un mundo.

Para empezar, el TacoCopter no es viable por impedimento legal. Tal y como reconoció en el Huffington Post uno de los autores de la idea: 

Current U.S. FAA regulations prevent ... using UAVs [Unmanned Aerial Vehicles, like drones] for commercial purposes at the moment," Simpson said over Gchat. "Honestly I think it's not totally unreasonable to regulate something as potentially dangerous as having flying robots slinging tacos over people's heads ... [O]n the other hand, it's a little bit ironic that that's the case in a country where you can be killed by drone with no judicial review.


Ahora mismo, no hay restricciones para aplicaciones de ocio y para las militares. Recordemos que la FAA es dependiente del Depto de Transporte de Estados Unidos. Esto se espera que cambie en 2015, gracias a la Federal Aviation Administration Drones Act, que permitirá que los aviones comerciales y los drones compartan el mismo espacio aéreo. De hecho, la FAA ha recibido ya peticiones de 37 estados pidiendo que haya zonas de test en las que se levante la prohibición de estos drones comerciales. En AUVSI tenéis esta interesante reflexión sobre la integración de drones en el espacio aéreo.

Las leyes están tomando forma ahora. Hay una curiosa contada aquí: un hombre hizo fotos a un campus de Virginia con su drone, y vendió esas fotos a una agencia de publicidad. Esa operación fue clasificada como comercial, y la FAA le multó al autor de las fotos con 10.000$. Aunque está visto que la ley no es igual para todos, ya que el FBI lleva usando drones para vigilancia desde 2006. En este vídeo se plantean todas las dudas legales a resolver para usar los drones en misiones de rescate.

Sin embargo, en Canadá, ahora mismo la ley parece que permita aplicaciones infinitas de los drones. O en Japón, donde los UAVs comerciales llevan en uso 20 años. En España, el gobierno prepara un decreto sobre las aplicaciones de los multicopteros y UAVs. Del documental que he linkado he sacado una buena frase: ¿os imagináis que hubieran prohibido el fuego a los primeros hombres, solo porque el primero se quemó?

La ley tiene que responder a ciertas ambigüedades. Por ejemplo, imaginemos que tengamos drones repartiendo pizzas por decenas en una ciudad. Lógicamente, podrían tener cámaras y grabar a los ciudadanos. ¿Pero un ciudadano cuando sale a la calle debe estar protegido frente a esta privacidad? ¿o damos por hecho de que el espacio público es propenso a esas situaciones, y que yo ahora puedo seguir a una persona con cámara en mano y fotografiarla? ¿Por qué no nos planteamos que los repartidores de pizza que circulan en moto ahora se fijan en qué hacemos? En la conservadora Texas, está pendiente por aprobar como delito el hecho de sacar imágenes de una persona sin su consentimiento.

Sin embargo, también en esto hemos de detallar. Parece que no se regulará de la misma manera los UAVs que transporten una cámara y sean capaces de realizar imágenes en primera persona (FPV, First Person View) que las VLOS (Visual Line of Sight), donde la persona solo cuenta como mucho con la ayuda de unas gafas para no perder de vista su aparato. De hecho, en el apartado 4 de este documento se especifica que ha habido una petición para que los aparatos VLOS estén exentos de las leyes de la FAA. Este mismo organismo y la AMA (Academy of Model Aeronautics) han publicado unas guías de uso recomendado que se basa en las siguientes orientaciones:

- Nunca volar por encima de 400 pies (unos 120m)
- Nunca sobrevolar una zona poblada
- Siempre volar el aparato de manera que no pierdas contacto visual con él (VLOS).
- Si vuelas en modo FPV, ten alguien al lado tuyo que sea capaz de ver el aparato VLOS.
- No volar a 3 millas de un aeropuerto
- No volar para beneficios comerciales.

Este es el mapa de los lugares donde hay legislación sobre drones, y el blog de relaciones públicas de la AMA es probablemente un buen sitio de ver actualizaciones de leyes sobre este tema.


Otro posible problema es la asignación de frecuencias para operar estos aparatos. Ahora mismo, por lo menos en España, la orden ITC/332/2010 indica:


Sin embargo, la emisora de mi drone emite en 2.4GHz, ¿cómo es posible?



Tal y como dice @axebra, las bandas de frecuencia libres se pueden usar siempre que se cumplan las normas de ocupación de canal. Además, el mismo artículo del BOE dice:


¿Cuáles son las motivaciones de legalizar todo esto? El escenario de aplicaciones que plantean los drones permiten lograr una mayor eficiencia, ser más seguros y más baratos. Por ejemplo, un pequeño drone se podría usar para hacer una mapa topográfico de un área de cultivo, y según eso, que eche el pesticida a una distancia mucho menor que lo que lo hace un avión (el avión es un método muy poco eficiente). También se podría usar para la inspección de instalaciones peligrosas (restos de catástrofes naturales, sitios de difícil acceso, lugares expuestos a radiación, edificios en ruinas, etc). O se pueden emplear como elementos de vigilancia móviles. Ahora mismo se están usando en aplicaciones petrolíferas (fuente), y esto tiene mucho potencial económico.

Creo que el uso de drones en grabación de programas acompañado del hecho de que cada vez serán más fáciles de usar ayudarán a que estos aparatos penetren en la sociedad y los veamos en unos 10 años como artículos normales. Creo que junto a la tecnología 3d printing y la wearable technology (como las Google Glasses) serán las que cambien el panorama industrial.



ACTUALIZACIÓN (14 nov)
Finalmente, en la sesión de la Semana de la Ciencia también enseñé un LadyBird de Walkera, un drone listo para volar nada más sacarlo de la caja que me sorprendió gratamente.



y el vídeo resultado de esta experiencia, ha sido el siguiente:




Por cierto, he visto que XHeli vende un modelo muy aproximado del drone que yo compré y monté pieza a pieza.


Enlaces interesantes
¿Diferencia entre drone y cuadricóptero?: http://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/2012/04/12/what-is-a-drone-anyway/
Blog de relaciones públicas de AMA http://amablog.modelaircraft.org/amagov/
Saqué mucha información de aquí http://oddcopter.com/2013/03/15/is-a-quadcopter-a-drone/

 
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