11-S: la física de un atentado (2ª parte)

2-El control del aparato

Una vez hubieron despegado los aviones, los terroristas se hicieron con el control de los aparatos. Les resultó tan fácil que no necesitaron armas; como he mencionado más arriba, en 2001, la política de las compañías aéreas era cooperar. ¿Por qué las compañías no previeron un atentado suicida? Se habían hecho advertencias, desde luego, y existían relatos de ficción en los que se describía semejante posibilidad, pero es prácticamente imposible prepararse para todo lo que se cuenta en las novelas; lanzar advertencias es fácil, lo difícil es actuar en función de las mismas. Los responsables de la seguridad estaban bien preparados para hacer frente a atentados como los sufridos hasta entonces, es decir, los que consideraban más probables. En 2001, los estadounidenses estaban, por lo general, bastante satisfechos con la forma como se habían manejado anteriores secuestros aéreos. En varias ocasiones, los secuestradores habían exigido que el avión se dirigiese a Cuba, y así se había hecho. En todos y cada uno de los casos, ni bien aterrizó el avión, Fidel Castro mandó arrestar inmediatamente a los secuestradores y los metió en una cárcel cubana. El dictador no era aliado de Estados Unidos, pero convertirse en el destino favorito de todos los piratas aéreos tampoco era recomendable desde el punto de vista de las relaciones públicas. Todas las aeronaves fueron inmediatamente devueltas a Estados Unidos.

Los terroristas del 11-S podrían haberse hecho con el control del aparato simplemente franqueando la puerta de la cabina, que, hasta ese día, solía dejarse abierta. Con decir que iban armados, los pilotos les habrían creído a pies juntillas. Así pues, no tenían necesidad de arriesgarse a introducir armas a escondidas, pues habrían sido innecesarias.

3-El pilotaje del avión

El adiestramiento de un piloto de avión consiste sobre todo en aprender a aterrizar, a despegar, a asegurarse de que no haya problemas y a solucionarlos si se presentan. Como ya sabrá el lector si ha visto alguna de las muchas películas que hay sobre catástrofes aéreas, pilotar un avión a altitud constante es relativamente simple. Lo difícil es aterrizar, al menos si se pretende salir con vida.

La navegación es también relativamente fácil, sobre todo si uno apunta a estructuras altas, como las Torres Gemelas. Hasta para pilotar un avión pequeño hace falta aprender a usar el instrumental de navegación y varios de los terroristas habían recibido formación. También podrían haber usado un simple GPS. En 2001, estos aparatos se vendían por menos de 200 dólares; hoy son todavía más baratos. Un GPS nos informa de dónde estamos, de qué velocidad y rumbo llevamos, y de la distancia hasta un objetivo que habremos introducido previamente: por ejemplo, las Torres Gemelas. La capacidad del aparato depende de que tenga al menos tres satélites a la vista. El GPS mide las distancias a los tres satélites y, a continuación, calcula el único punto de la Tierra que está situado a esas tres distancias.

Naturalmente, los terroristas también podían emplear el método de navegación más antiguo de todos, el vuelo por referencia visual. Puede que los secuestradores del vuelo 11 llegasen a Nueva York simplemente siguiendo el curso del río Hudson.

En cambio, cualquiera que haya sobrevolado la ciudad de Washington se habrá percatado de lo difícil que resulta divisar puntos de referencia. Ni siquiera el monumento a Washington se localiza con facilidad, pues desde el aire parece muy pequeño. Hasta la Casa Blanca es diminuta y muy difícil de distinguir. El caso del Pentágono, en cambio, es diferente. Por su enorme tamaño y forma peculiar, representa un blanco fácil. La dificultad de impactar contra el Pentágono radica en lo bajo que es. Para estrellarse contra las Torres Gemelas, lo único que hay que hacer es dirigir el avión en la dirección adecuada, casi da igual la altitud; en cambio, para atinar en el Pentágono, hace falta volar a la altura correcta. Se trata de una maniobra complicada: según parece, el 757 de American Airlines se estrelló primero contra el suelo y luego se deslizó hasta chocar contra un lateral del edificio.

Tal como se aprecia en las imágenes de vídeo captadas desde Battery Park, el avión que impactó contra la torre sur del World Trade Center estaba muy ladeado en el momento del choque. Según algunas personas, esa inclinación demuestra lo bien preparados que estaban los pilotos, pero la idea es absurda, pues lo único que demuestra es que el piloto había calculado mal el rumbo y que, en el último momento, intentó una maniobra desesperada para chocar contra el edificio. Por desgracia, le salió bien.

4- El impacto

Cuando el avión se estrelló contra la torre destruyó muchos de los pilares situados alrededor del perímetro que sostenían la parte superior del edificio. Los ventanales y el muro exterior quedaron pulverizados, el avión se hizo pedazos, y la mayor parte de las sesenta toneladas de combustible salió a borbotones. Así y todo, bastantes pilares del perímetro se mantuvieron en pie y siguieron sosteniendo los pisos superiores. Sobrevivieron. El edificio estaba bien diseñado.

El combustible pudo inflamarse por muchas razones, entre ellas, la energía del impacto –en los motores diésel lo que hace arder el combustible es su compresión súbita-, las chispas o el propio calor de los motores. Los automóviles que se estrellan suelen arder, sobre todo si se rompe el depósito de gasolina, pero, a pesar de lo que puedan hacernos creer las películas de acción, no explotan.

El combustible del avión no tuvo tiempo de mezclarse bien con el aire, luego la bola de fuego resultante en realidad no fue una explosión, o al menos, no una de ésas que causan enormes destrozos adicionales. En una explosión verdadera, el gas de alta presión se expande con tal fuerza que puede hacer añicos el cemento. Los gases de la bola de fuego del World Trade Center eran subsónicos –esto es, más lentos que la velocidad del sonido- y, en su mayor parte, se limitaron a rodear los pilares, tal como suelen hacer los gases de este tipo. Derribaron muros que no eran de carga y dejaron casi toda la estructura intacta. En la jerga técnica de los científicos, más que una explosión deberíamos llamarla una “deflagración”. Por eso desde la calle no se oyó un estallido atronador, sino un gran rugido. Dentro del edificio, algunas personas oyeron pequeñas explosiones, pero puede que se debiesen al combustible que se inflamó en habitaciones, huecos de ascensor u otros espacios cerrados.

Los pilares de acero de las Torres Gemelas estaban cubiertos de material aislante y diseñados para conservar su solidez durante dos o tres horas de incendio normal. Sin embargo, el material que ardió no era simplemente mobiliario de oficina y papeles: era queroseno. El ritmo de combustión estaba limitado por el oxígeno disponible, no por el combustible. Una cantidad reducida de aire significa una combustión más prolongada, con lo cual el calor tuvo más tiempo de penetrar el aislante.

A una temperatura elevada, el acero se funde; a una temperatura mucho más baja, se reblandece. Estos cambios pueden atribuirse a la agitación de las moléculas, que aumenta la separación entre los átomos de hierro y debilita los vínculos que dan al acero su fuerza. El queroseno provocó un infierno mucho más caliente de lo previsto por los arquitectos de las torres, que, al sopesar la posibilidad de un incendio, jamás habrían contado con que hubiese toneladas de combustible ardiendo durante más de una hora cerca de lo más alto del rascacielos.

Cuando la temperatura de los pilares alcanzó los 815 ºC, se reblandecieron lo bastante como para sufrir el llamado “pandeo”. Este fenómeno físico provoca una flexión brusca. Coja el lector una pajita de refresco y ejerza presión en ambos extremos, uno contra el otro. La pajita opone una resistencia considerable –teniendo en cuenta que está hecha de papel- hasta que, de repente, se dobla. El motivo es que la pajita es muy fuerte cuando se somete a una compresión pura, pero en cuanto se dobla un poco, se pliega del todo inmediatamente. El papel es muy poco resistente a la flexión.

En cuanto uno de los pilares del rascacielos se pandeó, dejó de de soportar la parte del peso que le correspondía, con lo cual toda la carga pasó a gravitar sobre los pilares restantes, que también se habían reblandecido. Es probable que en ese momento se pandease un segundo pilar, cercano al primero. Y a continuación otro. El resultado fue una especie de avalancha. A medida que más pilares se vinieron abajo, los restantes no fueron capaces de sostener toda la carga. El piso entero se derrumbó en menos de un segundo. El tramo del edificio que quedaba por encima cayó a plomo como un gigantesco martillo pilón sobre el piso de abajo.

Un hundimiento de este tipo multiplica su fuerza exactamente igual que un martillo normal y corriente. Analicémoslo por un instante. Al blandir un martillo, lo que hacemos es aplicarle una fuerza durante un recorrido de, pongamos, 25 cm. El objetivo de este movimiento es acelerar el martillo. Cuando finalmente golpeamos el clavo, éste absorbe toda esa energía en una distancia mucho más reducida, tal vez un centímetro. Por tanto, la fuerza descargada sobre el clavo viene dada por la proporción entre esos dos valores: 25 cm frente a 1 cm; esto es, una fuerza 25 veces mayor que la aplicada al martillo durante el recorrido previo al impacto. A esto me refiero cuando hablo de multiplicar la fuerza. Si se trata de madera dura, puede que el clavo apenas penetre un par de milímetros. En ese caso, el factor de fuerza sería de 125 (25 cm frente a 0.2 cm). En realidad, aplicamos más fuerza a un clavo para clavarlo en una madera dura que en una madera blanda, pero durante menos tiempo.

Cuando los pisos superiores del World Trade Center se desplomaron sobre los inferiores, la fuerza se multiplicó de manera parecida. El peso que la parte superior del edificio ejerció sobre el piso de debajo se multiplicó considerablemente, tal vez hasta 25 veces más, como en el ejemplo del martillo. El piso no pudo soportar toda esa fuerza y sus pilares también se pandearon de manera casi instantánea. Este piso, a su vez, se desplomó junto con la parte superior del edificio sobre el piso de debajo, y así sucesivamente. El edificio entero se fue desmoronando de piso en piso, sólo que prácticamente a una velocidad de caída libre. Cada uno de los pisos se derrumbó como si lo golpease un martillo hidráulico, y la masa del martillo fue aumentando conforme se unían más pisos.

Cuesta creer que los terroristas hubiesen previsto todo lo que ocurrió. Tal vez supusieron que el impacto del avión haría tambalearse el edificio, o que derribaría la parte superior. Lo más probable es que simplemente pensaran en lo espantoso que resultaría un incendio en un rascacielos tan alto. Los bomberos, desde luego, no se esperaban un hundimiento semejante, de lo contrario no habrían montado su base de operaciones en la planta baja del edificio incendiado. En la película “El coloso en llamas” de 1974, no se insinúa en ningún momento la posibilidad de que se derrumbe el edificio entero. El hundimiento completo de un rascacielos era algo sencillamente inesperado. De no ser porque la segunda torre también se desmoronó, todavía estaríamos discutiendo sobre la probabilidad de que volviese a ocurrir algo igual.

Mientras veía el incendio por televisión, uno de los ingenieros que diseñaron las torres se percató súbitamente de lo que ocurriría, pero dado lo caótico de la situación, no logró llegar hasta los bomberos para avisarles de que debían evacuar la parte inferior de los edificios.

Cuando las torres se vinieron abajo, arrastraron tras de sí todo el queroseno que aún no se había consumido y que siguió ardiendo sin parar. El resultado fue el hundimiento –de nuevo, a causa del reblandecimiento de los pilares- de un rascacielos cercano, el Edificio 7.

Así pues, lo que provocó el desmoronamiento de los edificios del World Trade Center no fue una explosión, ni tampoco el impacto de los aviones. Fue el fuego.

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11-S: La física de un atentado (1ª parte)

El atentado terrorista del 11 de septiembre de 2001 fue de una índole imprevista. La bomba utilizada por Al Qaeda liberó una energía equivalente a mil ochocientas toneladas de TNT, una cantidad considerablemente mayor que la de los ensayos nucleares que llevó a cabo Corea del Norte el 9 de octubre de 2006.

La causa de los destrozos no fue el impacto de la aeronave. El avión pesaba 131 toneladas y se movía a 960 km/h. La fórmula E=1/2 mv2 permite calcular la energía del movimiento o energía cinética. Para aplicar esta ecuación, hace falta usar las unidades de medida adecuadas –y averiguarlas suele ser lo más difícil-; una vez hechos los cálculos, vemos que la cantidad de energía en cuestión fue apenas el equivalente a una tonelada de TNT, o lo que es lo mismo, mil ochocientas veces menor que la que realmente usaron los terroristas. Lo que destruyó los edificios no fue la energía cinética; de hecho, cuando recibieron el impacto de los aviones, las torres del World Trade Center apenas se tambalearon. Si el lector es capaz de soportarlo, le recomiendo que vea otra vez las imágenes, pero esta vez prestando atención a la parte alta de los rascacielos, por encima de donde impacta el avión. Fíjese en que esa parte del edificio apenas se mueve. El impacto en sí no hizo mucha mella.

El verdadero origen de la energía que destruyó las Torres Gemelas sorprende por su simpleza, a saber: las sesenta toneladas de queroseno que cargaba cada uno de los aviones para cruzar Estados Unidos. He aquí la sorprendente base física del atentado: una tonelada de queroseno o de gasolina, cuando arde en el aire, libera una energía equivalente a 15 toneladas de TNT. Así pues, 60 toneladas de gasolina liberan una energía equivalente a 900 toneladas de TNT. Teniendo en cuenta que eran dos aviones, el total de energía que se generó fue de 1.800 toneladas, o 1,8 kilotones.

¿La gasolina contiene más energía que el TNT? Sí, mucha más. De hecho, hasta las galletas de chocolate contienen más energía que el TNT. Si queremos destruir un coche, podemos usar un barreno de TNT, pero la misma cantidad de galletas de chocolate, ingeridas –por ejemplo- por unos adolescentes armados con mazos, pueden causar una destrucción mucho mayor. Las galletas de chocolate proporcionan unas cinco kilocalorías por gramo, cifra que podemos encontrar en cualquier libro sobre dietética, mientras que el TNT sólo proporciona 0.65 kilocalorías por gramo, es decir, nueve veces menos.

La mayoría de la gente se sorprende ante el dato, pero si se piensa, resulta lógico. El TNT no se usa por su alto contenido energético, sino por lo rápido que libera su energía. El motivo de esta rapidez es que, a diferencia de la gasolina o de las galletas de chocolate, no necesita combinarse con aire. Los átomos de las moléculas de TNT son como muelles comprimidos y sujetos por un seguro; si se suelta el seguro, la energía sale disparada. De modo análogo, si se rompe una molécula de TNT, la energía resultante rompe los “seguros” adyacentes y se produce una reacción química en cadena que hace detonar todo el TNT. En una millonésima de segundo, la energía de los “muelles” se transforma en energía cinética. Las moléculas tienen una gran velocidad, lo que significa que están calientes.

Hay muchas formas de medir la energía. En los tratados de armamento nuclear, la unidad de medida estándar es la equivalencia en toneladas de TNT. Según la definición de los controladores de armas, una tonelada de TNT posee la energía de un millón de kilocalorías, aunque el verdadero TNT sólo proporciona dos terceras partes de esa energía. La unidad favorita de los físicos no es la kilocaloría sino el julio; una kilocaloría contiene unos cuatro mil doscientos julios.

El contenido energético de diversos materiales es un factor clave, no sólo para el terrorismo, sino para muchas aplicaciones benignas. Por ejemplo, una batería de ordenador de gran calidad apenas proporciona un 1% de la energía contenida en una cantidad de gasolina del mismo peso. Esta cifra tan baja es la razón física fundamental por la que casi nadie conduce aún un automóvil eléctrico.

El elevado contenido energético de la gasolina –y de otros derivados del petróleo, como el queroseno- la convierte en una sustancia ideal para utilizarla como arma. Este uso bélico, conocido desde hace mucho tiempo, probablemente se remonta a Bizancio y tal vez sea el secreto del famoso “fuego griego”. La gasolina era el ingrediente fundamental de los cócteles Molotov que se usaban en España en la década de los treinta –el nombre ruso se acuñó después-. En las dos guerras mundiales, lo que realmente lanzaban los lanzallamas era gasolina ardiendo. El napalm, un compuesto de gasolina, se hizo tristemente famoso en la guerra de Vietnam. En Afganistán las tropas estadounidenses emplearon las llamadas bombas de combustible para causar bajas entre los talibán y minar su moral. Se trata de un explosivo temible por la misma razón por la que los atentados del 11-S fueron tan eficaces, a saber: por la enorme densidad energética de la gasolina. Siete toneladas de gasolina, mezcladas con aire y detonadas desde un paracaídas, liberan una energía equivalente a más de cien toneladas de TNT. Moraleja: en lugar de lanzar bombas de TNT, que malgastan la capacidad de carga del avión, es mejor transportar y lanzar gasolina, que tiene quince veces más poder explosivo por tonelada.

Los autores de los atentados del 11-S no hicieron uso de una gran potencia para destruir las Torres Gemelas, sino que aprovecharon el alto contenido energético del queroseno. La energía desatada provocó que la estructura de acero de los edificios alcanzase una gran temperatura, es decir, que las moléculas del acero se moviesen –en rigor, vibrasen- a gran velocidad. Cuando las moléculas se agitan adelante y atrás, desplazan a las moléculas cercanas: por eso los objetos calientes se expanden. El problema es que ese aumento de la separación entre las moléculas también debilita su fuerza de atracción. En consecuencia, el acero caliente es más endeble que el frío. El reblandecimiento de la estructura de acero terminó provocando el derrumbe de los edificios.

Los terroristas del 11-S sacaron un tremendo partido de estas particularidades. Cuando Mohamed Atta subió a bordo del vuelo 11 de American Airlines en el aeropuerto de Boston, lo único ilegal que llevaba encima eran sus intenciones: ni armas de fuego, ni explosivos, ni cuchillos. A pesar de las deficiencias –más que documentadas –de los controles de seguridad de las compañías aéreas, el riesgo de que los sorprendiesen con un arma era demasiado grande como para que Atta y sus secuaces se aventurasen a correrlo. Además, tampoco les hacía falta.

La genialidad de la operación residió en su escaso riesgo. No eran necesarios explosivos. No había que introducir armas a bordo ilegalmente. Prácticamente no se requería ninguna infraestructura organizativa. El peligro de que se descubriese el plan era mínimo porque los únicos terroristas que tenían que estar al corriente de los detalles de la misión eran los pilotos. El plan de Atta dependía de una norma de las líneas aéreas –a la sazón en vigor, aunque ya nunca más volverá a estarlo- según la cual los pilotos debían cooperar con los secuestradores: no discutan ni los amenacen: limítense a hacer lo que les pidan. Hasta entonces, la táctica había salvado vidas… y aviones.

Atta y sus compinches eligieron vuelos a primera hora de la mañana para minimizar el riesgo de que saliesen con retraso y así poder atacar Nueva York y Washington simultáneamente. Y lo que es más importante, escogieron vuelos transcontinentales, para garantizar que los aviones estuviesen cargados de combustible.

Atta sabía que el 11 de septiembre sería el último día en que se podría secuestrar un avión con facilidad. Desde esa fecha, no parece muy necesaria la presencia de policías a bordo, pues ningún piloto volverá a ceder voluntariamente los mandos de la aeronave a un terrorista. Y en el caso de que un secuestrador mate a los pilotos, sólo conseguirá desatar la furia y el coraje de los pasajeros y la tripulación, como ocurrió apenas una hora y cuarto después del atentado contra las Torres Gemelas, cuando los pasajeros del vuelo 93 de United Airlines asaltaron la cabina.

1-El control de pasajeros

Los autores de los atentados del 11-S aprovecharon sus nociones de seguridad aeroportuaria. No es que tuvieran un conocimiento muy profundo ni especializado: se trataba de cosas sabidas por cualquier persona que poseyese una mínima pericia técnica y se hubiese informado sobre secuestros aéreos anteriores. Recordemos cómo eran los controles de seguridad antes del 11-S.

Antes de embarcar en un avión, había que pasar el equipaje de mano por una máquina de rayos X. Este aparato es capaz de detectar objetos escondidos mediante un análisis de su silueta, pero las imágenes no tienen la suficiente resolución como para revelar un objeto camuflado con astucia. Sería bastante fácil ocultar un cuchillo introduciéndolo en una funda hecha con el mismo material pero que tuviese una forma de aspecto inofensivo. Probablemente los terroristas no tuvieran intención de usar este tipo de camuflaje, pues les bastaba con las pequeñas armas legales que llevaban encima. Si los servicios de seguridad descubren a un pasajero con un cuchillo de gran tamaño, se pondrán en alerta ante la posibilidad de un secuestro. Dado que el plan consistía en secuestrar varios aviones, era importante no despertar ninguna sospecha hasta tomar el control de la aeronave.

Los detectores de metal están diseñados para detectar cuchillos y armas de fuego. Se basan en el hecho de que los metales, al contrario que la mayoría de los materiales, conducen electricidad. El pasajero tiene que pasar por un arco que, desde el punto de vista de la física, no es más que una gran bobina de alambre. El paso de la corriente eléctrica por el alambre lo convierte en un electroimán de gran tamaño. Este electroimán provoca que la corriente fluya por todo metal que pase por debajo, con lo cual lo magnetiza al instante y podrá detectar su presencia. Si el pasajero lleva un imán permanente, aunque esté hecho de cerámica –material que no es buen conductor-, el detector de “metales” también lo descubrirá. Por eso muchos libros ocultan entre sus páginas material magnético, para que los detectores instalados en las librerías avisen de que alguien intenta salir de la tienda con un libro robado.

Los detectores de metales no detectan cuchillos ni pistolas: detectan conductores e imanes. Dado que los seres humanos somos un poco conductores –principalmente a causa de la sal disuelta en nuestra sangre-, los detectores de metales no pueden ser demasiado sensibles, una limitación que deja un resquicio por el que pueden introducirse armas. Es posible fabricar un puñal mortífero de cerámica –en especial, de circonia, que también se usa para fabricar diamantes falsos- y que el detector no lo perciba. Hoy día existen hasta pistolas de cerámica, aunque la mayoría tiene un cañón metálico que activaría el detector de metales o se vería en la pantalla de rayos X.

Los terroristas del 11-S, sin embargo, no tuvieron necesidad de introducir clandestinamente armas de alta tecnología, ni siquiera de baja. Simplemente, se aprovecharon de que el reglamento de seguridad de la época permitía llevar a bordo un cuchillo, siempre que la hoja midiese menos de diez centímetros de largo. La norma era de lo más arbitraria: ¿por qué una hoja de diez centímetros y no de veinticinco? Se trataba de una concesión a aquellas personas que, como los Boy Scouts, llevan navaja por sistema, por ejemplo una de esas del ejército suizo con múltiples utensilios.

Los terroristas, en cambio, escogieron cuchillas de cortar papel –cúters-, que tienen una hoja corta pero, por lo general, mucho más afilada que las navajas; casi tanto como las cuchillas de afeitar. Asimismo, son armas más eficaces por que no se pliegan como las navajas, luego no hay peligro de que, al usarlas como puñal, se cierren accidentalmente (precisamente por eso son ilegales los cuchillos con bloqueo, como las navajas automáticas o los llamados “cuchillos de gravedad”). La hoja del cúter es retráctil y va guardada dentro del mango, con lo cual, hasta que no se usa, parece un objeto inofensivo. De hecho, ni siquiera parece un arma, sino un simple utensilio como el que podría llevar cualquier alumno de Bellas Artes; fue una elección muy acertada. Además, antes del 11-S era perfectamente legal llevar cúters a bordo.

Si el personal de seguridad de un aeropuerto percibe algo sospechoso –por ejemplo, el operario de la máquina de rayos X ve algo raro en el equipaje de mano-, podrían registrar al pasajero en cuestión, pero lo más probable es que se limiten a examinarlo con un dispositivo de rastreo: el operario de turno cogerá una varilla con la punta de algodón y la pasará por el equipaje o por la ropa del pasajero. La varilla va dentro de una caja que tiene un sistema que reconoce los explosivos más corrientes. Si el sospechoso ha fabricado una bomba, lo más probable es que se detecten los vapores de los explosivos empleados. El dispositivo no tiene por qué descubrir la bomba propiamente dicha, y, si está bien envuelta, puede que ni siquiera sea capaz de detectarla; pero es muy difícil eliminar completamente el olor a explosivos de la ropa, cabello, uñas y otros objetos que el pasajero lleve consigo. La mayoría de la gente no huele a explosivos, pero quienes han estado manipulándolos, sí.

Los terroristas, conscientes de todo esto, planearon un atentado que no requiriese explosivos ni armas detectables. Probablemente pasaron sus cuters por una máquina de rayos X, o quizá se los entregaron a los agentes de seguridad, quienes se los devolvieron una vez hubieron pasado por el detector de metales. No fueron los agentes de seguridad los que fallaron en el 11-S; lo que falló fue la normativa que aplicaban. Como también falló la capacidad de prever la posibilidad de un atentado de semejante naturaleza. Los estadounidenses no se imaginaban que alguien lo bastante inteligente como para secuestrar un avión estuviese dispuesto a suicidarse. (Continuará)

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¿Qué produce las lluvias de metoros?

Las lluvias de meteoros se producen cuando la Tierra, a medida que recorre su órbita alrededor del Sol, pasa a través de restos dejados por la disgregación de cometas. Aunque la Tierra sigue una órbita casi circular alrededor del Sol, la mayoría de los cometas recorren órbitas muy elípticas y, en consecuencia, algunas de ellas cruzan o se superponen en parte a la de la Tierra.

Como los núcleos cometarios consisten en una combinación de materiales helados y una concentración muy dispersa de “suciedad”, cuando el cometa se calienta al pasar cerca del Sol, experimenta una desintegración más o menos lenta que da lugar a la cola visible de estos objetos. Los restos rocosos que dejan a su paso (en su mayoría partículas del tamaño de un grano de arena) se distribuyen sobre una órbita alargada alrededor del Sol muy próxima a la del cometa progenitor. Cuando la Tierra cruza esta órbita durante su recorrido anual, puede toparse con estos escombros, que se incineran al penetrar en la atmósfera terrestre: así se producen las lluvias de meteoros.

La lluvia de meteoros asociada a la órbita de un cometa determinado se produce hacia la misma fecha cada año, porque la colisión ocurre en puntos muy concretos de la órbita terrestre. No obstante, como ciertas regiones del recorrido cometario tienen mayor riqueza de restos que otras, la intensidad de la lluvia meteórica puede variar de un año a otro. En general, las lluvias de meteoros ganan intensidad cuando la Tierra cruza la órbita cometaria poco después del paso del cometa progenitor.
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Campos de fuerza: ¿ciencia ficción?

“¡Escudos arriba!”

En innumerables episodios de Star Trek esta es la primera orden que el capitán Kirk da a la tripulación: elevar los campos de fuerza para proteger del fuego enemigo a la nave espacial Enterprise. Tan vitales son los campos de fuerza en Star Trek que la marcha de la batalla puede medirse por cómo está resistiendo el campo de fuerza. Cuando se resta potencia a los campos de fuerza, la Enterprise sufre más impactos dañinos en su casco, hasta que finalmente la rendición se hace inevitable.

Pero, ¿qué es un campo de fuerza? En la ciencia ficción es engañosamente simple: una barrera delgada e invisible, pero impenetrable, capaz de desviar tanto haces láser como cohetes. A primera vista, un campo de fuerza parece tan fácil que su creación como escudo en el campo de batalla parece inminente. Uno espera que cualquier día un inventor emprendedor anunciará el descubrimiento de un campo de fuerza defensivo. Pero la verdad es mucho más complicada.

De la misma forma que la bombilla de Edison revolucionó la civilización moderna, un campo de fuerza podría afectar profundamente a cada aspecto de nuestra vida. El ejército podría utilizar campos de fuerza para crear un escudo impenetrable contra misiles y balas enemigos y hacerse así invulnerable. En teoría, podrían construirse puentes, superautopistas y carreteras con sólo presionar un botón. Ciudades enteras podrían brotar instantáneamente en el desierto, con rascacielos hechos enteramente de campos de fuerza. Campos de fuerza erigidos sobre ciudades permitirían a sus habitantes modificar a voluntad los efectos del clima: vientos fuertes, huracanes, tornados… Podrían construirse ciudades bajo los océanos dentro de la segura cúpula de un campo de fuerza. Podrían reemplazar por completo al vidrio, el acero y el hormigón.

Pero, por extraño que parezca, un campo de fuerza es quizá uno de los dispositivos más difíciles de crear en el laboratorio. De hecho, algunos físicos creen que podrían ser realmente imposible, a menos que se modifiquen sus propiedades.

El concepto de campos de fuerza tiene su origen en la obra del gran científico británico del siglo XIX Michael Faraday.

Faraday nació en el seno de una familia de clase trabajadora (su padre era herrero) y llevó una vida difícil como aprendiz de encuadernador en los primeros años del siglo. El joven Faraday estaba fascinado por los enormes avances a que dio lugar el descubrimiento de las misteriosas propiedades de dos nuevas fuerzas: la electricidad y el magnetismo. Faraday devoró todo lo que pudo acerca de estos temas y asistió a las conferencias que impartía el profesor Humphrey Davy de la Royal Institution en Londres.

Un día, el profesor Davy sufrió una grave lesión en los ojos a causa de un accidente químico y contrató a Faraday como secretario. Faraday se ganó poco a poco la confianza de los científicos de la Royal Institution, que le permitieron realizar importantes experimentos por su cuenta, aunque a veces era ninguneado. Con los años, el profesor Davy llegó a estar cada vez más celoso del brillo que mostraba su joven ayudante, una estrella ascendente en los círculos experimentales hasta el punto de eclipsar la fama del propio Davy. Tras la muerte de éste en 1829, Faraday se vio libre para hacer una serie de descubrimientos trascendentales que llevaron a la creación de generadores que alimentarían ciudades enteras y cambiarían el curso de la civilización mundial.

La clave de los grandes descubrimientos de Faraday estaba en sus “campos de fuerza”. Si se colocan limaduras de hierro por encima de un imán, las limaduras forman una figura parecida a una telaraña que llena todo el espacio. Estas son las líneas de fuerza de Faraday, que muestran gráficamente cómo los campos de fuerza de la electricidad y el magnetismo llenan el espacio. Si se representa gráficamente el campo magnético de la Tierra, por ejemplo, se encuentra que las líneas emanan de la región polar norte y luego vuelven a entrar en la Tierra por la región polar sur. Del mismo modo, si representáramos las líneas del campo eléctrico de un pararrayos durante una tormenta, encontraríamos que las líneas de fuerza se concentran en la punta del pararrayos.

Para Faraday, el espacio vacío no estaba vacío en absoluto, sino lleno de líneas de fuerza que podían mover objetos lejanos. (Debido a la pobre educación que había recibido en su infancia, Faraday no sabía matemáticas, y en consecuencia sus cuadernos no están llenos de ecuaciones, sino de diagramas de estas líneas de fuerza dibujados a mano. Resulta irónico que su falta de formación matemática le llevara a crear los bellos diagramas de líneas de fuerza que ahora pueden encontrarse en cualquier libro de texto de física. En ciencia, una imagen es a veces más importante que las matemáticas utilizadas para describirla).

Los historiadores han especulado sobre cómo llegó Faraday a su descubrimiento de los campos de fuerza, uno de los conceptos más importantes de la ciencia. De hecho, toda la física moderna está escrita en el lenguaje de los campos de Faraday. En 1831 tuvo la idea clave sobre los campos de fuerza que iba a cambiar la civilización para siempre. Un día, estaba moviendo un imán sobre una bobina de cable metálico y advirtió que era capaz de generar una corriente eléctrica en el cable, sin siquiera tocarlo. Esto significaba que el campo invisible de un imán podría atravesar el espacio vacío y empujar los electrones de un cable, lo que creaba una corriente.

Los “campos de fuerza” de Faraday, que inicialmente se consideraron pasatiempos inútiles, eran fuerzas materiales reales que podían mover objetos y generar potencia motriz. Hoy, la luz que utilizamos en nuestros hogares probablemente está alimentada gracias al descubrimiento de Faraday sobre el electromagnetismo. Un imán giratorio crea un campo de fuerza que empuja a los electrones en un cable y les hace moverse en una corriente eléctrica. La electricidad en el cable puede utilizarse entonces para encender una bombilla. El mismo principio se utiliza para generar la electricidad que mueve las ciudades del mundo. El agua que fluye por una presa, por ejemplo, hace girar un enorme imán en una turbina, que a su vez empuja a los electrones en un cable, lo que crea una corriente eléctrica que es enviada a nuestros hogares a través de líneas de alto voltaje.

En otras palabras, los campos de fuerza de Michael Faraday son las fuerzas que impulsan la civilización moderna, desde los bulldozers eléctricos a los ordenadores, los iPods y la internet de hoy.

Los campos de fuerza de Faraday han servido de inspiración para los físicos durante siglo y medio. Einstein estaba tan inspirado por ellos que escribió su teoría de la gravedad en términos de campos de fuerza. Michio Kaku escribió la teoría de cuerdas en términos de los campos de fuerza, fundando así la teoría de campos de cuerdas.

Una de las mayores hazañas de la física en los últimos dos mil años ha sido el aislamiento y la identificación de las cuatro fuerzas que rigen el universo. Todas ellas pueden describirse en el lenguaje de los campos introducido por Faraday. Por desgracia, no obstante, ninguna de ellas tiene exactamente las propiedades de los campos de fuerza que se describen en la mayor parte de la literatura de ciencia ficción. Estas fuerzas son:

1- Gravedad: la fuerza silenciosa que mantiene nuestros pies en el suelo, impide que la Tierra y las estrellas se desintegren y conserva unidos el sistema solar y la galaxia. Sin la gravedad, la rotación de la Tierra nos haría salir despedidos del planeta hacia el espacio a una velocidad de 1.600 km/h. El problema es que la gravedad tiene propiedades exactamente opuestas a las de los campos de fuerza que encontramos en la ciencia ficción. La gravedad es atractiva, no repulsiva; es extremadamente débil en términos relativos, y actúa a distancias astronómicas. En otras palabras, es prácticamente lo contrario de la barrera plana, delgada e impenetrable que leemos en las historias de ciencia ficción. Por ejemplo, se necesita todo el planeta Tierra para atraer una pluma hacia el suelo, pero nos basta con un dedo para levantarla y contrarrestar la gravedad del planeta. La acción de nuestro dedo puede contrarrestar la gravedad de todo un planeta que pesa más de seis billones de billones de kilogramos.

2-Electromagnetismo (EM). La fuerza que ilumina nuestras ciudades. Los láseres, la radio, la televisión, los aparatos electrónicos modernos, los ordenadores, internet, la electricidad, el magnetismo… todos son consecuencias de la fuerza electromagnética. Es quizá la fuerza más útil que han llegado a dominar los seres humanos. A diferencia de la gravedad, puede ser tanto atractiva como repulsiva. Sin embargo, hay varias razones por las que no es apropiada como un campo de fuerza. En primer lugar, puede neutralizarse con facilidad. Los plásticos y otros aislantes, por ejemplo, pueden penetrar fácilmente en un potente campo eléctrico o magnético. Un trozo de plástico arrojado contra un campo magnético lo atravesaría directamente. En segundo lugar, el electromagnetismo actúa a distancias muy grandes y no puede concentrarse fácilmente en un plano. Las leyes de la fuerza EM se describen mediante las ecuaciones de Maxwell, y estas ecuaciones no parecen admitir campos de fuerza como soluciones.

Y 4) Las fuerzas nucleares débil y fuerte. La fuerza débil es la fuerza de la desintegración radiactiva. Es la fuerza que calienta el centro de la Tierra, que es radiactivo. Es la fuerza que hay detrás de los volcanes, los terremotos y la deriva de los continentes. La fuerza fuerte mantiene unido el núcleo del átomo. La energía del Sol y la estrellas tiene su origen en la fuerza nuclear, que es responsable de iluminar el universo. El problema es que la fuerza nuclear es una fuerza de corto alcance, que actúa principalmente a la distancia de un núcleo atómico. Puesto que está tan ligada a las propiedades de los núcleos, es extraordinariamente difícil de manipular. Por el momento, las únicas formas que tenemos de manipular esta fuerza consisten en romper partículas subatómicas en colisionadores de partículas o detonar bombas atómicas.


Aunque los campos de fuerza utilizados en la ciencia ficción no parecen conformarse a las leyes de la física conocida, hay todavía vías de escape que harían posible la creación de un campo de fuerza semejante. En primer lugar, podría haber una quinta fuerza, aún no vista en el laboratorio. Una fuerza semejante podría, por ejemplo, actuar a una distancia de solo unos pocos centímetros o decenas de centímetros, y no a distancias astronómicas. (Sin embargo, los intentos iniciales de medir la presencia de esa quinta fuerza han dado resultados negativos).

En segundo lugar, quizá sería posible utilizar un plasma para imitar algunas de las propiedades de un campo de fuerza. Un plasma es “el cuarto estado de la materia”. Sólidos, líquidos y gases constituyen los tres estados de la materia que nos son más familiares, pero la forma más común de materia en el universo es el plasma, un gas de átomos ionizados. Puesto que los átomos de un plasma están rotos, con los electrones desgajados del átomo, los átomos están cargados eléctricamente y pueden manipularse fácilmente mediante campos eléctricos y magnéticos.

Los plasmas son la forma más abundante de la materia visible en el universo, pues forman el Sol, las estrellas y el gas interestelar. Los plasmas no nos son familiares porque rara vez se encuentran en la Tierra, pero podemos verlos en forma de descargas eléctricas, en el Sol, y en el interior de los televisores de plasma.

Ventanas de plasma

Como se ha señalado, si se calienta un gas a una temperatura suficientemente alta y se crea así un plasma, éste puede ser moldeado y conformado mediante campos magnéticos y eléctricos. Por ejemplo, se le puede dar la forma de una lámina o de una ventana. Además, esta “ventana de plasma” puede utilizarse para separar un vacío del aire ordinario. En teoría, se podría impedir que el aire del interior de una nave espacial se escapase al espacio y crear así una conveniente y transparente interfaz entre el espacio exterior y la nave espacial.

En la serie televisiva Star Trek se utiliza un campo de fuerza semejante para separar el muelle de carga de la lanzadera, donde se encuentra una pequeña cápsula espacial, del vacío del espacio exterior. No sólo es un modo ingenioso de ahorrar dinero en decorados, sino que es un artificio posible.

La ventana de plasma fue inventada por el físico Andy Herschcovitch en 1995 en el Laboratorio Nacional de Brookhaven, en Long Island, Nueva York. La desarrolló para resolver los problemas que planteaba la soldadura de metales utilizando haces de electrones. Un soplete de acetileno utiliza un chorro de gas caliente para fundir y luego soldar piezas de metal. Pero un haz de electrones puede soldar metales de forma más rápida, más limpia y más barata que los métodos ordinarios. Sin embargo, el problema con la soldadura por haz de electrones es que debe hacerse en vacío. Este requisito es un gran inconveniente, porque significa crear una cámara de vacío que puede ser tan grande como una habitación.

El doctor Herschcovitch inventó la ventana de plasma para resolver este problema. De sólo un metro de altura y menos de 30 cm de diámetro, la ventana de plasma calienta gas hasta unos 7.000 ºC y crea un plasma que queda atrapado por campos eléctrico y magnético. Estas partículas ejercen presión, como en cualquier gas, lo que impide que el aire penetre violentamente en la cámara de vacío, separando así el aire del vacío (cuando se utiliza gas argón en la ventana de plasma, ésta toma un brillo azul, como el campo de fuerza en Star Trek)

La ventana de plasma tiene amplias aplicaciones en la industria y los viajes espaciales. Muchas veces, los procesos de manufactura necesitan un vacío para realizar microfabricación y grabado en seco con fines industriales, pero trabajar en vacío puede ser caro. Sin embargo, con la ventana de plasma se puede contener un vacío sin mucho gasto apretando un botón.

Pero, ¿puede utilizarse también la ventana de plasma como escudo impenetrable? ¿Puede soportar el disparo de un cañón? En el futuro cabe imaginar una ventana de plasma de una potencia y temperatura mucho mayores, suficientes para dañar o vaporizar los proyectiles incidentes. No obstante, para crear un campo de fuerza más “realista”, como los que encontramos en la ciencia ficción, se necesitaría una combinación de varias tecnologías dispuestas en capas. Cada capa no sería suficientemente fuerte para detener por sí sola una bala de cañón, pero la combinación sí podría hacerlo.

La capa exterior podría ser una ventana de plasma supercargado, calentado a una temperatura lo suficientemente elevada para vaporizar metales. Una segunda capa podría ser una cortina de haces láser de alta energía. Esta cortina, que contendría miles de haces láser entrecruzados, crearía una red que calentaría los objetos que la atravesaran y los vaporizaría.

Y tras esta cortina láser, se podría imaginar una red hecha de “nanotubos de carbono”, tubos minúsculos hechos de átomos de carbono individuales que tienen un átomo de espesor y son mucho más resistentes que el acero. Aunque el actual récord mundial para la longitud de un nanotubo de carbono es de solo 15 milímetros, podemos imaginar que un día seremos capaces de fabricar nanotubos de carbono de longitud arbitraria. Suponiendo que los nanotubos de carbono puedan entretejerse en una malla, podrían crear una pantalla de gran resistencia, capaz de repeler la mayoría de los objetos. La pantalla sería invisible, puesto que cada nanotubo de carbono es de grosor atómico, pero la malla de nanotubos de carbono sería más resistente que cualquier material.

Así, mediante una combinación de ventana de plasma, cortina láser y pantalla de nanotubos de carbono, cabría imaginar la creación de un muro invisible que sería prácticamente impenetrable por casi cualquier medio.

Pero incluso este escudo multicapas no satisfaría por completo todas las propiedades de un campo de fuerza de la ciencia ficción, porque sería transparente y por ello incapaz de detener un haz láser. En una batalla con “cañones láser”, el escudo multicapa sería inútil.

Para detener un haz láser, el escudo tendría que poseer también una forma avanzada de “fotocromática”. Este es el proceso que se utiliza para las gafas de sol que se oscurecen automáticamente al ser expuestas a la radiación ultravioleta. La fotocromática se basa en moléculas que pueden existir en al menos dos estados. En un estado la molécula es transparente, pero cuando se expone a radiación ultravioleta cambia instantáneamente a la segunda forma, que es opaca.

Quizá un día seamos capaces de utilizar nanotecnología para producir una sustancia tan dura como nanotubos de carbono que pueda cambiar sus propiedades óptimas cuando se expone a luz láser. De este modo, un escudo podría detener un disparo de láser tanto como un haz de partículas o fuego de cañón. Hoy, sigue siendo ciencia ficción. Pero la tecnología avanza y algunos físicos piensan que en menos de un siglo podríamos disponer ya de estos fantásticos artilugios que cambiarán el mundo.

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¿Quién inventó la máquina de vapor?

No, no fue James Watt, ni tampoco George Stephenson, o Thomas Newcomen. En realidad el mérito hay que atribuírselo a Herón.

Herón vivió en Alejandría alrededor del año 62 de nuestra era y es más conocido como matemático y geómetra. Fue también un visionario inventor y su eolípila fue el primer invento conocido que funcionaba con vapor. Consistía en una pequeña caldera de latón que se llenaba de alcohol y se calentaba con una pequeña llama. Los vapores de alcohol salen por un tubo de estrecha abertura, dando una llama puntiaguda de alta temperatura, un principio similar al de la propulsión a chorro. Por desgracia, nadie fue capaz de entender su uso práctico, por lo que no se consideró más que un juguete divertido.

Sorprendentemente, el ferrocarril había sido inventado setecientos años antes por Periandro, tirano de Corinto. Conocida como Diolkos, era una vía de 6 km que cruzaba el istmo de Corinto en Grecia y consistía en una carretera pavimentada con piedra caliza en la que se habían tallado dos surcos paralelos separados entre sí 1,5 metros. Servían para que se deslizaran carros rodantes que transportaban barcos, utilizando grupos de esclavos como fuerza propulsora. El objetivo de semejante obra era servir de “canal” seco, que ofreciera un atajo en la navegación entre los mares Egeo y Jónico.

El Diolkos estuvo en uso durante 1.500 años hasta que se abandonó por falta de mantenimiento alrededor del 900 de nuestra era. El principio del tren –pues de ello se trataba- permaneció totalmente olvidado durante otros 500 años, momento en que a alguien, se le volvió a ocurrir usar el mismo método en las minas del siglo XIV.

El historiador Arnold Toynbee escribió un interesante ensayo especulando sobre lo que habría pasado si esas dos invenciones, la máquina de vapor y el tren, se hubieran combinado para crear un imperio griego global, basado en una rápida red de transportes, la democracia ateniense y una religión de tipo budista con raíces en las enseñanzas de Pitágoras.

Para colmo, Herón también inventó la máquina expendedora –por cuatro dracmas conseguías un poco de agua sagrada- y un artilugio portátil que aseguraba que nadie pudiera beber de la botella de vino que te llevabas a las fiestas.

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