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¿Se puede ir en globo al espacio?

Cuando soltamos un globo de helio lo vemos subir y perderse de vista en el cielo. ¿hasta dónde subirá?, ¿podría salir al espacio? Es más, en un globo de mayor tamaño, ¿podríamos viajar en globo al espacio?

Cápsula y globo de Félix Baumgartner

En octubre de 2012 pudimos ver a Felix Baumgartner, con su traje espacial, subir en globo más alto de lo que había subido nadie en este medio. Llegó a los 39.068 metros de altitud. En las asombrosas imágenes que se retransmitieron a todo el mundo se veía la curvatura de la tierra. También a este aventurero en su cápsula sobre nuestro planeta azul en un cielo negro a pesar de ser de día. ¿Estaba en el espacio?

Alan Eustace dos años después superó la marca anterior llegando en globo hasta los 41.150 m. A pesar de lo que pudiera parecer ninguno estaba en el espacio. En realidad su propósito no era ir en globo al espacio, sino batir varios récords de altitud y caída libre. El límite de la atmósfera terrestre, cuando se estima que comienza el espacio se encuentra casi 60 km. más arriba de lo que ellos llegaron. Este límite, a efectos de aviación y aeronáutica, se conoce como línea de Karmán. Se encuentra a unos 100 km. de la superficie terrestre. Si se considera la termosfera y la exosfera el concepto de atmósfera se extiende hasta unos 10.000 km. de la superficie terrestre. Para todos estos cálculos se toma como referencia el nivel del mar.

Un poco de física

Los globos de aire caliente consiguen elevarse calentando el aire que contienen y haciéndolo menos denso que el aire que les rodea. El récord de altitud en globo de aire caliente del millonario indio Vijaypat Singhania. Consiguió alcanzar los 21.027 m. en una cápsula presurizada. Los récords sucesivos de Baumgartner y Eustace fueron con globos de gases más ligeros que el aire, en los que se emplea helio o hidrógeno. Si alguno de estos aventureros hubiese querido seguir subiendo y llegar hasta el espacio, ¿habrían podido hacerlo? Para conocer la respuesta tenemos que hablar primero de la gravedad y la densidad.

Todos los objetos que se encuentran en la Tierra son atraídos por su campo gravitatorio. Escapar de la gravedad terrestre requiere de grandes cantidades de energía. Un proyectil necesitaría una velocidad de 40.320 km./h. para salir al espacio, a una velocidad menor volvería a caer hacia la tierra. Esto es lo que se conoce como velocidad de escape.

Experimento imaginario

Imaginemos un caso hipotético.  En él hemos lanzado dos proyectiles a igual velocidad, una bala de cañón y una esfera de igual medida pero de madera. Ninguno alcanza la velocidad de escape por lo que vuelven a caer, imaginemos que al mar. La bala de cañón se hunde en el agua y se va hasta el fondo. Mientras, la de madera, tras hundirse por la caída, vuelve a salir a la superficie y se queda flotando. La bala de cañón es mas densa que el agua por eso se ha hundido y colocado en la parte inferior. La de madera es menos densa que el agua por eso flota sobre ella colocándose en la superficie. Estamos tan acostumbrados a ver esta reacción que no nos sorprende, pero ¿qué ha ocurrido? ¿Porqué la bola de madera se detiene en la superficie del agua y no sube como un globo de helio?

La esfera de madera no podría abandonar la superficie del agua porque el aire es menos denso que ella. Aunque la gravedad actúa sobre ambos se podría decir que la bola de madera se hunde en el aire igual que la bola de cañón lo hacía en el agua. La densidad de cada uno de estos elementos los va disponiendo en orden de mayor a menor densidad próximos al centro de nuestro planeta.

Los globos no vuelan en realidad flotan

Un globo al estar lleno de gases menos densos que el aire de nuestra atmósfera flota en ella. Es decir, tenderá a subir hasta un límite en el que el aire que le rodeé sea aún menos denso que los gases que contiene. Con un globo de aire caliente la densidad del aire que contiene se modifica constantemente variando su temperatura. El piloto va cambiando esa densidad utilizando el quemador o dejando enfriar el aire. Mientras tanto el viento va desplazando el globo, dando así la impresión de que este vuela, cuando en realidad… flota.

Pero… ¿hasta dónde subirá? Esto sucederá con un globo meteorológico de gas a una altitud aproximada de 40 kilómetros. Si pensamos en el globo en el que subió Félix Baumgartner recordaremos que despegaba prácticamente vacío con la envoltura fofa. Al ir subiendo y estar rodeado de una atmósfera con menor presión el volumen del gas que contenía se expandía llenado el globo. En su punto más alto estaba completamente lleno habiendo multiplicado varias veces su volumen. Un globo de gas que no estalle por la presión subirá hasta ese límite y allí se quedará flotando como la esfera de madera de nuestro experimento sobre el agua.

Volvamos a los globos de aire caliente

¿Y los globos de aire caliente de pasajeros? Para este tipo de globos existe una complicación añadida que es la de mantener encendidos los quemadores que le permiten subir. A medida que se asciende el aire es menos denso, hay menos oxigeno y la combustión es más difícil. Por eso el récord imbatido del millonario Vijaypat Singhania es todo un logro. Ya que el aire es menos denso a medida que se sube este aventurero necesitó un globo muy grande para elevar su cápsula. Su globo de aire caliente tenía 45.000 metros cúbicos de capacidad. Un globo para 20 pasajeros, el mayor que está operando en España, apenas supera los 12.000 metros cúbicos.

¿Astronautas aeronáuticos?

La respuesta a la pregunta de si se puede viajar en globo al espacio es… lamentablemente no. No es posible.

Para verlo aún más claramente os dejamos este vídeo. En él se hace una torre de líquidos y se van colocando en su interior diferentes elementos que se hunden o flotan dependiendo de su densidad y la densidad de los fluidos. El aire se comporta como un fluido más justo encima de esa torre de líquidos. Un globo, por lo tanto, sería otro de los elementos que flotaría sobre él.

Nota: Edgar Allan Poe imaginó que uno de sus protagonista llegaba en globo al espacio, en realidad a la luna. Ver «La aventura sin par de un tal Hans Pfaall«.