Investigadores de Langley de la NASA obtienen el invento del año para el sistema de detección de infrasonidos
Eso puede sonar como el material de un cómic de Superman, pero Qamar Shams y Allan Zuckerwar, dos investigadores del Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, han desarrollado una tecnología que creen que es capaz de hacer todas esas cosas, y más.
El micrófono infrasónico diseñado por Langley Research Center y fabricado por PCB Piezotronics Inc. bajo contrato con Langley Research Center.
Credito de imagen: Cortesía de Qamar Shams
Allan Zuckerwar, co-inventor del Sistema de Medición Acústica de Baja Frecuencia Extrema, realiza una prueba de reducción del ruido del viento en el campo.
Credito de imagen: Cortesía de Qamar Shams
De hecho, su invento, el Sistema de Medición Acústica de Baja Frecuencia Extrema, ganó recientemente el premio a la Invención Comercial del Año de la NASA en 2013.
El sistema funciona mediante la detección de infrasonidos, u ondas de sonido a frecuencias por debajo de los 20 hercios. Los sonidos en esas frecuencias son inaudibles para el oído humano. El sistema también reduce el efecto de los vientos ambientales.
Una característica importante del sonido infrasónico es que viaja largas distancias. Shams utiliza una tormenta severa para ilustrar este fenómeno.
"Si hay una tormenta eléctrica aquí", dice, refiriéndose a Hampton, "es posible que las personas que viven en Williamsburg y Gloucester no puedan escucharla". Esto se debe a que los sonidos en el rango de audición de una persona promedio, entre 20 y 20 000 hercios, se absorben después de viajar unos pocos kilómetros.
Sin embargo, explica Shams, si la misma tormenta emite señales infrasónicas, ese sonido podría viajar miles de kilómetros. Una frecuencia de 0,01 hercios puede viajar alrededor de la circunferencia de la Tierra.
Pero, ¿de qué sirve el infrasonido si no podemos oírlo?
Micrófono con placa reflectante listo para ser instalado en el parabrisas infrasónico subterráneo.
Credito de imagen: Cortesía de Qamar Shams
Ahí es donde entra en juego el sistema de medición acústica de frecuencia extremadamente baja. El sonido infrasónico es emitido por muchos fenómenos naturales y provocados por el hombre, incluidos los tornados, la turbulencia del aire claro, las explosiones nucleares y los vórtices de estela creados por los aviones.
Existen claras ventajas de poder detectar ese tipo de fenómenos a distancia. Es algo en lo que los investigadores han estado trabajando desde la década de 1960.
De hecho, la tecnología de detección infrasónica ya existía antes de que Zuckerwar y Shams desarrollaran su sistema. Pero esas tecnologías tendían a ser excesivamente grandes, ocupando un espacio del tamaño de un campo deportivo. Usan extensos sistemas de mangueras para filtrar el ruido del viento, pero las mangueras son ineficaces si los vientos superan cierta velocidad.
Instalación de sistema de detección infrasónica subsuperficial en campo.
Credito de imagen: Cortesía de Qamar Shams
El Sistema de Medición Acústica de Baja Frecuencia Extrema elimina los problemas de tamaño y ruido del viento. Es compacto y emplea un pequeño micrófono especialmente diseñado para capturar infrasonidos. Además, en lugar de usar mangueras largas y difíciles de manejar para filtrar el ruido del viento, utiliza un parabrisas especialmente diseñado, que hace el trabajo de manera muy efectiva y tiene la ventaja adicional de ser impermeable, por lo tanto, un sistema para todo clima. El parabrisas no es un artículo listo para usar, sino que se fabrica localmente. El sistema ha obtenido excelentes resultados en el campo para Zuckerwar y Shams.
"Hemos captado señales de bajo nivel de fondo sin precedentes", dijo Shams. "Esas señales de bajo nivel estaban más allá del alcance de las tecnologías anteriores".
Zuckerwar y Shams prevén una gran cantidad de usos potenciales para su invención.
Las mediciones en el campo revelan que es capaz de detectar turbulencias en aire claro. Según Shams, la turbulencia en aire despejado le cuesta a la industria de la aviación casi 100 millones de dólares al año. Los pilotos a menudo tienen que descender o cambiar de ruta debido a la turbulencia, que es causada, por ejemplo, por la corriente en chorro. También puede causar daños estructurales a las aeronaves.
Con un sistema de detección infrasónico para "escuchar" la turbulencia antes, Shams cree que la industria podría aliviar algunos de esos costos.
"Podrían hacer un plan para evitar la turbulencia del aire despejado", dijo. "Habría menos contaminación, menos consumo de combustible, menos daño estructural y los pasajeros se sentirían más cómodos, menos incomodados".
De manera similar, la industria podría usar el sistema para detectar vórtices de estela, la turbulencia que se forma detrás de un avión cuando pasa por el aire. Las aeronaves deben mantener distancias establecidas entre sí debido a los vórtices, pero según Zuckerwar y Shams, esas distancias suelen ser demasiado conservadoras. Los vórtices de estela producen una firma infrasónica. Si los pilotos y los controladores de tráfico aéreo pudieran detectar los vórtices, dice Shams, podrían reducir de forma segura el espacio entre las aeronaves.
El sistema también podría utilizarse para detectar desastres naturales. Científicos de la Universidad de Oklahoma se acercaron a Zuckerwar y Shams para instalar un sistema en Oklahoma para detectar tornados.
Shams cree que un sistema de detección basado en infrasonidos sería ventajoso sobre el radar porque puede "escuchar" las firmas infrasónicas de un tornado a medida que se forma. "Podemos tener un sistema para proporcionar suficientes advertencias a los residentes sobre dónde se están formando los tornados y en qué dirección se mueve el viento en espiral", dijo.
Shams y Zuckerwar también creen que su sistema podría ser útil en la detección de terremotos, tsunamis y erupciones volcánicas, pero actualmente no tienen datos que lo respalden. Están buscando oportunidades para la recopilación de datos para verificar el concepto.
La tecnología también podría tener aplicaciones médicas. Investigadores del Centro Espacial Kennedy de la NASA están probando un estetoscopio infrasónico que ha sido modificado para registrar datos del corazón humano. En la región infrasónica puede haber sonidos valiosos para un médico que no se pueden escuchar ni grabar con un estetoscopio tradicional.
Incluso se ha hablado de enviar micrófonos a Marte para detectar remolinos de polvo, lo que podría representar una amenaza para los astronautas cuando los humanos finalmente pongan un pie en el Planeta Rojo.
Sin embargo, poner micrófonos en Marte es una ilusión por ahora. Shams y Zuckerwar están felices de haber ganado el premio.
En un correo electrónico, Zuckerwar dijo que se debe mucho crédito a quienes apoyaron el desarrollo de la tecnología, que comenzó en 2006:
"La innovación en un lugar como Langley Research Center requiere el apoyo de muchas personas empleadas por el centro, tanto de la administración pública como de los contratistas. Mis primeros sentimientos fueron de gratitud por el nivel de apoyo que recibimos de nuestros gerentes y colegas".
Shams espera que ganar el premio ayude a difundir su invento.
"Ahora es el momento de sacar esto y decirle a la gente lo que tenemos, cuáles son las aplicaciones, y vamos a demostrar que estos sistemas son capaces de hacer todas esas cosas que esperamos", dijo.
Centro de Investigación Langley de la NASA Joe Atkinson
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