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Espejo en el Cielo (Arthur C. Clarke)

Revolviendo entre los libros de mi biblioteca tuve la muy grata sorpresa de reencontrarme con El Mundo es Uno que el viejo y querido Arthur C. Clarke escribió en 1992. No recuerdo dónde lo compré. Seguramente, habrá sido en alguna de esas librerías de ofertas de las que abundan por las callecitas de Buenos Aires y por unos pocos pesos a fines de los años noventa.

Sus hojas estaban amarillas y en algunas encontré anotaciones mías en lápiz resaltando algún párrafo o incluso animándome a disentir con Clarke.

Para aquellos que no lo conocen, Arthur C. Clarke (1917-2008) fue un notable escritor y científico británico. Un visionario y un gran divulgador científico.

Arthur C. Clarke en 2005 (Wikipedia)
En Octubre de 1945 publica un artículo técnico llamado Extra-terrestrial Relays, en donde postula que con sólo 3 satélites ubicados a 35.787 km de la Tierra sobre el Ecuador se podría brindar telecomunicaciones a todo el planeta usándolos como repetidores. A esa distancia los satélites tendrían un período igual al de la rotación de Tierra sobre su propio eje. Esto es, los satélites se mantendrían estáticos respecto de la Tierra. Por eso a esa órbita se la conoce como órbita de Clarke, aunque desconcideradamente muchos la llaman simplemente órbita geoestacionaria.

Figura tomda de Extra-terrestrial Relays donde se resume
la idea de Clark de iluminar la Tierra con tres satélites.

Tuvieron que pasar 20 años de la publicación de sus predicciones para que, el 6 de Abril de 1965, se pusiera en órbita (en su órbita) el primer satélite comercial de telecomunicaciones: Intelsat I Early Bird.

Basándose en su novela El centinela, de 1948 y publicada originalmente en 1951 para la revista 10 Historias de Fantasía escribió en 1968 el guión de la mítica película 2001: Una Odisea en el Espacio de Stanley Kubrick. Luego de ver la película en el cine, disconforme con el argumento, lo cambió a la hora de publicar la novela del mismo nombre.

Luego vendría una serie de secuelas: 2010: Odisea dos (1982), 2061: Odisea tres (1987) y 3001: Odisea final (1996).

Hay mucho para escribir de Clarke, pero no es este el momento. Al menos no para mí.

En el libro El Mundo es Uno, Arthur C. Clarke explica con un exquisito gusto la historia de las comunicaciones, desde el telégrafo hasta las comunicaciones satelitales y la llegada de la fibra óptica transcontinental. Relatos hermosos, escritos con una narración que por momento roza con el humor (ácido).

Y mientras lo ojeaba y volvía a disfrutar de fragmentos de esos relatos me encontré con el capítulo 17, Espejo en el Cielo que es el que elegí para compartir con ustedes.

Espejo en el Cielo


La existencia de las ondas de radio fue descubierta por el gran físico matemático James Clerk Maxwell, mientras permanecía sentado en su estudio de Cambridge y escribía ecuaciones. Demostró teóricamente que cuando una corriente eléctrica oscila en un conductor, emite ondas que viajan por el espacio a la velocidad de la luz, y que de hecho sólo difieren de la luz al poseer longitudes de onda mucho más largas y por tanto promedios menores de vibración.

Maxwell no vivió para ver sus ecuaciones triunfalmente verificadas.

Murió en 1879 a la temprana edad de cuarenta y ocho años; ocho años más tarde, en una serie de experimentos clásicos, un joven científico alemán llamado Heinrich Hertz se convirtió en el primer hombre que generó y detectó las ondas que revolucionarían las comunicaciones y cambiarían las pautas de la cultura y la sociedad por todo el mundo.

Irónicamente, Hertz no creía que su  trabajo, por importante que fuera para la comprensión del universo físico, tuviera ninguna consecuencia práctica, y desdeñó específicamente que las ondas de radio  pudieran ser utilizadas para hacer señales. Este tipo de ceguera para los resultados de su propio trabajo no es extraño entre los físicos (ni entre otra gente). Lord Rutherford, el primer hombre en dividir el átomo y desentrañar su estructura, solía reírse ante los periodistas imaginativos que querían saber si la energía atómica sería dominada alguna vez. «Siempre tendremos que poner más energía en el átomo que la que sacaremos de él», declaraba categóricamente... y no vio cómo Hiroshima refutaba sus palabras por el mismo número de años que Maxwell se perdió la confirmación de Hertz.

No es corriente que un solo hombre domine un campo de tecnología importante y en rápido auge, pero durante treinta años Marconi fue el coloso de la radio. Apenas era un adolescente cuando consiguió transmitir ondas de radio a una distancia de un kilómetro cerca de Bologna, Italia, y dos años más tarde (en 1896) se trasladó a Inglaterra, donde llevó a cabo muchos de sus más famosos experimentos, con frecuencia en conexión con el servicio de comunicaciones británico.

Muy pronto se descubrió que el equipo emisor y receptor de radio podía ser sintonizado, de forma que podía escogerse la emisora que uno quería escuchar, e ignorar todas las demás. Nos parece algo tan obvio que nos cuesta trabajo advertir que alguien tuvo que descubrirlo; el crédito se debe a sir Oliver Lodge, quien demostró el principio en 1897.

Mientras nacía el siglo veinte, la radio (o «sin hilos», como la llamaba la mayoría de la gente) aumentó con rapidez su alcance, y en 1901 saltó el Atlántico. Tras colocar una antena receptora en una cometa en Newfoundland, Marconi pudo recibir señales en morse transmitidas desde Poldhu, Cornualles.

Apareció un misterio de primera clase. Si las ondas de radio se comportaban como la luz, no había forma de que pudieran sortear la curvatura de la Tierra. Un faro en Cornualles, no importaba cuán poderoso fuera, no podía ser visto más allá de una docena de kilómetros en el Atlántico; después de esa distancia sus rayos se perdían en el espacio, muy por encima de la curva descendente del mundo.

En 1902 Oliver Heaviside (y, simultáneamente, Kennelly en Estados Unidos) propusieron una explicación que parecía casi tan extravagante como los hechos. Sugirieron que, a una altura muy grande en la atmósfera, había una capa reflectante que devolvía las ondas de radio a la Tierra, impidiendo que escaparan al espacio. Como parecía muy improbable que la naturaleza fuera tan considerada con la industria de las comunicaciones, y también era difícil ver qué podría crear una capa con unas características tan peculiares, los científicos tardaron en aceptar esta explicación. Hasta 1924 (sólo dos meses antes de la muerte de Heaviside), Appleton y Barnett no demostraron concluyentemente que la atmósfera superior contenía no una capa reflectante, sino al menos dos. Hoy día miles de cohetes (y docenas de astronautas) han atravesado la ionosfera, y muchos de sus secretos han sido descubiertos.

Los primeros trabajadores de la radio fueron entorpecidos por dos serias deficiencias en su equipo: sus métodos para detectar las ondas eran muy insensibles y torpes, y no tenían medios para amplificar las señales cuando habían sido recibidas. La radio estaba aún en la etapa anterior al cristal. El primer logro importante se produjo en 1904, cuando Fleming inventó la válvula diódica, el antepasado primitivo de incontables millones de tubos de electrones. El nombre «válvula» era muy adecuado; el diodo permitía que las señales pasaran en una dirección, pero no en la otra. Convertía las ondas de radio en señales audibles, pero no podía ampliarlas.

Ese paso esencial se dio en 1907, con el invento del triodo por parte de De Forest. Administrando los débiles impulsos a un entramado de cables estratégicamente situados dentro del diodo de Fleming, De Forest hizo el importantísimo descubrimiento de que era posible amplificar las señales de forma casi ilimitada. El triodo provocó la era electrónica, y fue por tanto uno de los auténticos inventos de la historia que crean época, comparable sólo con el transistor de medio siglo más tarde. En el campo de las comunicaciones, donde recibió su primer uso, el triodo y sus más complejos sucesores dieron a la radio la herramienta básica necesaria para su rápido desarrollo. Una vez descubierto el método para amplificar corrientes eléctricas débiles y variadas, ejércitos de hábiles ingenieros, con Marconi al frente, elaboraron el resto de la tecnología de la radio y construyeron la industria de más rápida expansión que ha visto el mundo.

Los primeros experimentadores, después de recuperarse de su sorpresa al descubrir que las ondas de radio podían curvarse alrededor de la Tierra, investigaron con rapidez las leyes que controlan su propagación. Descubrieron que cuanto más larga era la onda, mayor era la distancia a la que podía ser recibida; para sus experimentos transatlánticos, Marconi utilizó ondas de 1 km de longitud. Estas ondas largas necesitaban por tanto enormes sistemas de antenas para su emisión y recepción, y una estación de radio de onda larga era una visión impresionante, con una serie de torres de 100 m de alto y cubriendo varios kilómetros cuadrados de terreno. Hasta los años veinte, estas inmensas instalaciones parecieron ser el único medio de establecer circuitos de radio alrededor del mundo. Las ondas cortas, al no servir más que para las comunicaciones locales, se dejaron para los experimentadores aficionados o «hams», que las aceptaron a regañadientes, protestando por la injusticia de su tratamiento. No lo sabían, pero eran como los indios de Oklahoma que eran timados con un pedazo de desierto que nadie quería y que por casualidad estaba empapado en petróleo.

A principios de los años veinte, los operadores aficionados hicieron un descubrimiento que hizo que los gobiernos y firmas de comunicaciones volvieran rápidamente al campo de la onda corta. Los primeros tests de estas ondas habían demostrado que su alcance era muy limitado, y también variable: desaparecían a unas pocas docenas de kilómetros del transmisor. Lo que nadie había imaginado era que volvían a producirse, a menudo de forma fuerte y clara, a miles de kilómetros de distancia, después de haber sido reflejadas en la ionosfera.

No es sorprendente que se tardara aún un tiempo en descubrir esto. Después de todo, si se ejecutaban las pruebas entre, digamos, Nueva York y Washington, nadie se habría molestado en colocar receptores adicionales en Groenlandia y Perú por si las señales pudieran ser detectadas allí casualmente. La inesperada pauta de la recepción de la onda corta no vio la luz hasta que el mundo quedó cubierto de entusiastas aficionados investigando el espectro de radio y tratando de batir los récords de distancia de los demás.

En 1924 Marconi, con gran valor técnico y comercial, decidió explotar las posibilidades de las ondas  cortas. En esa época los enlaces de radio de larga distancia empleaban ondas de 5 a 10 km de longitud, generadas con niveles de energía muy altos y emitidas desde enormes y caros sistemas de antenas.

Marconi creía que podrían obtenerse resultados mucho mejores y más baratos usando ondas un millar de veces más cortas: metros, en vez de kilómetros.

El resto del mundo se mostró escéptico; aunque las ondas cortas podían ser recibidas a grandes distancias, la recepción era errática y al parecer impredecible. Marconi esperaba superar esto usando sistemas de rayos, de forma que la mayor parte de la energía se enviaba en la dirección deseada y no se emitía por todo el espacio. Esto sólo se podía hacer de forma económica con las antenas relativamente pequeñas que hacían posible el uso de la onda corta; los intentos para hacer antenas direccionales en las ondas largas tuvieron por resultado sistemas de hasta 15 km de largo, y con pobre eficacia.

La apuesta de Marconi tuvo un brillante éxito, y durante el período 1927-28 Gran Bretaña quedó enlazada por onda corta con Canadá, la India, Suráfrica y Australia. El nuevo servicio de radio era tan eficaz, de hecho, que se convirtió en una seria amenaza para los cables submarinos existentes. En 1928, por tanto, los intereses británicos en radio y cables se fundieron en un solo cuerpo (Cable and Wireless Ltd), que durante medio siglo dominó las comunicaciones internacionales. C & W fue un típico compromiso inglés entre la industria privada y el control estatal. El gobierno estaba representado en la dirección de la compañía, y tenía derecho a apropiarse de ella en tiempo de guerra. Es un considerable tributo a la compañía que este derecho no fuera ejercitado en el período 1939-1945.

Ya hemos mencionado que Marconi superó al Atlántico en 1901, cuando la letra S (punto punto punto) fue transmitida desde Cornualles a Newfoundland. La voz humana no hizo el mismo viaje hasta 1915, esta vez en dirección opuesta. Después de una larga serie de experimentos con el transmisor de la estación naval de Estados Unidos en Arlington, la compañía telegráfica y radiofónica norteamericana detectó habla inteligible a través de un receptor situado en lo alto de la Torre Eiffel. Los experimentos fueron llevados a cabo con dificultades, pues la Torre Eiffel era el centro del sistema de comunicaciones del ejército francés y la antena sólo podía ser utilizada durante un intervalo de diez minutos a primeras horas de la mañana. Tras varios meses de paciente espera y ajuste del aparato, se detectaron palabras ocasionales, y la primera frase completa se recibió a las 5.37 de la mañana del 23 de octubre de 1915. Por cierto, las palabras que encendieron los ánimos de tantos millones de personas al otro lado del Atlántico fueron: «¡Hola, Shreeve! ¿Cómo está el tiempo esta mañana?»

El primer servicio comercial radiotelefónico entre Nueva York y Londres se inauguró en febrero de 1927, usando una longitud de onda de unos 6.000 m.

Esto fue sesenta y un años después del establecimiento de los cables submarinos, y cincuenta y uno después de la invención del teléfono. Desde esa fecha hasta el tendido del primer cable telefónico submarino en 1956, la radio fue el único medio de hablar a través del Atlántico.

Por desgracia, no era un medio completamente fiable. Aunque se hicieron grandes mejoras en receptores y transmisores, nada pudo hacerse respecto al tercer eslabón de la cadena: la ionosfera. Cuando las condiciones eran buenas, la transmisión transatlántica era de calidad excelente, con pocas distorsiones o interferencias.

Pero con demasiada frecuencia los rayos radiados detectaban ruidos peculiares, como los sonidos de sartenes cósmicas. Por lo normal sólo eran molestos, pero a veces podían anular la señal. Podía haber períodos de horas, o incluso días, en que la radio-telefonía era imposible, y los retrasos resultantes eran irritantes y caros para los usuarios. El servicio telefónico transatlántico estaba en la misma posición que las primeras líneas aéreas: nunca se podía garantizar su funcionamiento, todo dependía del tiempo. En este caso, sin embargo, el tiempo no era algo que concerniese a los primeros pocos kilómetros de la atmósfera, sino a los últimos centenares.

El estudio de la ionosfera es una de las ramas más complicadas de la ciencia moderna, así como una de las más importantes desde el punto de vista práctico y desde la luz que arroja al universo que nos rodea. Examinarla con detalle nos llevaría muy lejos, incluso más allá de los generosos límites de divagación fijados para este libro, aunque es necesario decir algo sobre las causas e idiosincrasia de la ionosfera para comprender por qué, después de una batalla de treinta años, los ingenieros telefónicos  abandonaron la atmósfera superior y regresaron a las profundidades del mar.

La ionosfera no es una estructura sencilla ni estable: consta de tres capas principales, la más baja (la capa E) de unos 125 km, las más altas (F y F2), oscilando entre los 250 y 400 km. Los nombres E y F, por cierto, los puso Appleton, quien fue el primero en descubrir que había más de una capa.
Con encomiable previsión empezó por la letra E por si aparecían nuevas capas más cerca del suelo... como de hecho ha sucedido.

Ahora sabemos que el agente principal en la producción de esas capas es el flujo de luz ultravioleta del Sol al atravesar la atmósfera de la Tierra. Ésta se considera por lo general como algo positivo, y lo es... en dosis pequeñas y débiles. Los crudos rayos del sol, sin embargo, destruirían toda la vida terrestre en cuestión de minutos si alcanzaran la superficie de la Tierra; por fortuna para nosotros, son filtrados muchos kilómetros por encima de nuestras cabezas. Como producto residual de este proceso de filtración electrificarían (ionizarían) la atmósfera, gastando su energía en arrancar electrones de los  espaciados átomos de oxígeno y nitrógeno que encuentran (*). El aire que es electrificado lo suficiente refleja (o, más adecuadamente, refracta) las ondas de radio, igual que el aire bajo condiciones adecuadas de temperatura refleja las ondas de luz produciendo espejismos.

Ya que la ionosfera es mantenida por la luz del sol, cambia de forma natural en densidad y altitud entre el día y la noche, el verano y el invierno. Es posible permitir para este efecto una considerable extensión, variando la longitud de onda empleada, pero hay límites más allá de los cuales no sirven de nada los trucos técnicos.

Como en la atmósfera inferior, el Sol es a la vez el creador y el distribuidor del clima. Mantiene la ionosfera, pero a veces la hace pedazos con estallidos de intensa radiación ultravioleta que emergen de explosiones violentas en la superficie solar. Algunos de estos estallidos están relacionados con las manchas solares, que varían de frecuencia en un ciclo de once años, de forma que en un momento la cara del Sol puede estar moteada con oscuros remolinos muchas veces superiores en tamaño a la Tierra, mientras que en otro puede estar carente de marcas por completo. Es en los momentos de mayor actividad solar cuando la ionosfera es más perturbada, y la comunicación por radio alterada.
Por tanto, podemos considerar la ionosfera como un espejo que engloba la Tierra y que late con los días y las estaciones, que rara vez es liso ni refleja a la perfección, y que a veces queda tan hecho añicos que puede tardar horas o días en reformarse. Un espejo semejante no sería muy satisfactorio para el uso ordinario, y es sorprendente que los ingenieros de radio hayan podido sacar tanto provecho de su existencia.

Pero antes de que abandonemos las cumbres borrascosas de la ionosfera y regresemos a la silenciosa calma del lecho marino, recordemos una deuda inconmensurable que la civilización debe a los científicos que sondearon estas capas electrificadas. En 1925, Merle A. Tuve y Gregory Breit, trabajando en el Laboratorio de Investigación Naval cerca de Washington, desarrollaron una técnica pulsante que daba medidas directas de la altura de la ionosfera sobre el terreno calculando el tiempo que el eco de las ondas de radio tardaba en regresar a la Tierra. Esto, como es natural, fue la base del radar, el arma que ganó la Batalla de Inglaterra y, más tarde, la Batalla del Atlántico. Sin el radar, fruto de los trabajos pioneros de sir Robert Watson Watt y un puñado de colaboradores a finales de los años treinta, la Luftwaffe habría destruido la Royal Air Force, mucho más pequeña, la invasión de Gran Bretaña habría continuado, y hoy viviríamos en un mundo muy distinto.

Comparados con el radar, avances como los cohetes, la propulsión a chorro e incluso la energía atómica tuvieron poco efecto en el avance o el resultado de la Segunda Guerra Mundial. Y el radar evolucionó directamente del método de pulso-y-eco para sondear la atmósfera, esa capa remota e invisible cuya propia existencia era todavía desconocida hace sólo una generación.

Todavía hay idiotas que insisten en preguntar qué utilidad tiene la investigación científica pura. Nada podría haber parecido más apartado de la vida cotidiana que los intentos de medir la densidad  electrónica a una altura de 100 km en el cielo. Sin embargo, de este trabajo surgió el arma decisiva que ganó la mayor de las guerras, y cambió el curso de la historia.

(*) Poco imaginaba yo que, unos treinta años después de que estas palabras fueran escritas, este oscuro fragmento de electroquímica aparecería en los titulares de todo el mundo gracias al «agujero de la capa de ozono». (N. del A.)


Arthur Clarke, El Mundo es Uno, 1992

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