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8.4.1998 - Entrevista a Edward Witten, por Alicia Rivera, en El Pais
EDWARD WITTEN • FÍSICO TEÓRICO
«Cualquiera que investigue en la teoría de supercuerdas descubre que está llena de magia»
Existe un ranking entre los científicos más importantes del mundo, un índice de impacto de los artículos que cada uno presenta en las revistas científicas de máximo prestigio y que es un buen indicador de la carrera de cada cual. Pues bien, el número uno en la lista de los 1.000 primeros físicos (1981-1997), y muy destacado sobre el segundo, es el estadounidense Edward Witten. Físico teórico, de 46 años, respetado como un genio por muchos colegas y por no pocos matemáticos (cuya Unión Internacional le concedió en 1990 la prestigiosa Medalla Field, algo así como el Nobel de matemáticas que no concede la Academia sueca), es la figura más destacada en el campo de las supercuerdas, un complicado entramado teórico que supera el gran contrasentido de que las dos vertientes más avanzadas de la física, la teoría relativista de la gravitación y la mecánica cuántica, sean incompatibles pese a que cada una por separado están archidemostradas.
Ningún físico se siente cómodo con este divorcio recalcitrante, aunque no todos tienen la misma confianza en esta concepción de las supercuerdas, en que las partículas elementales (electrones, quarks, etcétera) son modos de vibración de cuerdas de tamaño inimaginablemente pequeño que exigen un universo con 11 dimensiones en lugar de las cuatro que palpamos. Las supercuerdas están en ebullición desde que hace tres años Witten dio un fuerte empujón a toda la cuestión al sintetizar brillantemente ideas que estaban en el ambiente, empujón que ha desembocado en la denominada teoría M.
M de Magia, misterio y matriz, como tituló Witten la charla que dio este año en la reunión de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS), en Filadelfia, a pocos kilómetros del Instituto de Estudios Avanzados (Princeton), donde trabaja. En una sala abarrotada, unas 150 personas escucharon a Witten en Filadelfia con la concentración que exige seguirle, pero también con admiración que culminó con no pocas peticiones de autógrafos, algo muy poco corriente en una reunión científica.
¿Por qué magia, una palabra poco habitual en un contexto científico?
La teoría de supercuerdas tiene tantas sorpresas fantásticas que cualquiera que investigue en el tema reconoce que está llena de magia. Es algo que funciona con tanta belleza... Cuando cosas que no encajaban juntas resulta que encajan, como ahora, descubres su magia.
¿Puede explicar a los no científicos qué es esta teoría?
Lo que hace que la teoría de supercuerdas sea tan interesante es que el marco estándar mediante el cual conocemos la mayor parte de la física es la teoría cuántica y resulta que ella hace imposible la gravedad. La relatividad general de Einstein, que es el modelo de la gravedad, no funciona con la teoría cuántica. Sin embargo, las supercuerdas modifican la teoría cuántica estándar de tal manera que la gravedad no sólo se convierte en posible, sino que forma parte de ella, es inevitable.
¿Por qué es tan importante hacer encajar la gravedad en la teoría cuántica?
Porque la gravedad está ahí, en la naturaleza.
¿Tiene implicaciones a escala del universo?
Esta teoría tiene implicaciones cuando piensas en cosas muy pequeñas, en el microcosmos; toda la teoría de partículas elementales cambia con las supercuerdas. En cuanto a nuestra comprensión del universo a gran escala (galaxias, el Big Bang...), creo que afectará a nuestra comprensión del cosmos como un todo, pero todavía no ha alcanzado ese nivel.
¿Si se demuestra la teoría de supercuerdas y se convierte en la explicación correcta del universo, del macrocosmos y el microcosmos, será una nueva revolución en la ciencia, como la relatividad general o la mecánica cuántica?
Sí, una revolución de ese calibre. La teoría de supercuerdas es un punto de partida de pensamiento tan radical como las revoluciones precedentes.
¿Y si no se llega a demostrar que es correcta?
Prefiero la primera opción.
¿Qué visión tiene del universo un físico como usted que trabaja en un campo tan teórico?
Puedes estudiar el universo de muchas maneras: observar con un telescopio o salir y mirar al cielo... Y también puedes utilizar las supercuerdas, o podrás algún día, para tener una visión más profunda. Puedes sentir la maravilla del universo sin una preparación científica, pero el nivel de apreciación de la naturaleza, la fascinación, viene de comprender mejor.
Se ha señalado que esta teoría puede ser muy bella, pero que está lejos de poder ser demostrada con experimentos, que haría falta para ello alcanzar energías que por ahora no se pueden ni soñar.
El hecho de que la gravedad sea una predicción de las supercuerdas es una pista importante a favor de esta teoría. Por otra parte, las supercuerdas originan la idea de la supersimetría, considerada uno de los grandes descubrimientos en física. Pues bien, los países europeos van a construir el nuevo acelerador de partículas LHC en el CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas, junto a Ginebra), y en él se buscará esta supersimetría. Una teoría que implica la gravedad y que predice la supersimetría está muy bien.
¿La supersimetría está a mitad de camino entre el modelo estándar, la teoría con la que los físicos explican las interacciones entre las partículas elementales conocidas, y las supercuerdas?
Estoy intentando evitar detalles que dificulten la comprensión para el público en general... El modelo estándar no contempla la supersimetría, que supone una extensión del mismo y a la vez es una pieza clave de la teoría de supercuerdas.
¿Qué opina de la colaboración estadounidense en el LHC?
Estoy tremendamente feliz de que EE UU, después de un proceso de negociaciones frustrantemente largo, por fin se haya comprometido en el LHC. Creo que puede ser uno de los instrumentos científicos más exitosos de la historia.
¿En qué consiste la revolución en supercuerdas de los últimos tres años?
A mediados de los años ochenta teníamos varias teorías de supercuerdas y la cuestión era si una era correcta y las demás incorrectas. Ahora hemos descubierto, y esto es muy importante, que tomando una perspectiva más amplia sólo hay una teoría y las demás son casos límite de la misma. Ésta es la teoría M.
¿Por qué era tan difícil dar ese paso? ¿Por qué se había llegado a una especie de atasco?
Lleva tiempo porque el tener las ecuaciones no significa... El ejemplo más simple es un vaso de agua en el que das vueltas con una cuchara; conocemos las ecuaciones para este caso del agua desde el siglo XVIII, pero sólo las podemos solucionar si das vueltas con la cuchara despacio, porque si lo haces rápido surgen turbulencias y entonces no podemos. En supercuerdas estoy seguro de que si solucionásemos todas las ecuaciones, haríamos predicciones consistentes, demostrando que la teoría es correcta.
¿Cuántas horas dedica diariamente a pensar en supercuerdas, en ecuaciones...?
Me gustaría que fueran 24 horas, pero no puede ser: hay seminarios, conferencias, las interrupciones habituales. Normalmente no doy clases, aunque el año pasado di bastantes, pero tengo alumnos de la Universidad de Princeton.
¿Qué hace cuando no trabaja en física? ¿Tiene aficiones?
Juego al tenis, aunque no soy muy bueno. Tengo tres hijos a los que dedico tiempo. Y soy miembro del comité de dirección de la asociación América For Peace Now, que se ocupa de la paz en Oriente Medio. Como tal, desearía decir a los países europeos que se mantengan firmes en defensa del proceso de paz para impedir que colapse, como está sucediendo.
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Dr. Barton Zwiebach
Profesor del MIT Massachusetts Institute of Technology
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LAS CUERDAS Y SUPERCUERDAS |
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Científico Peruano desarrolló profundamente esta teoría que impactó al mundo; es el Dr. Barton Zwiebach, realiza sus estudios escolares en el colegio León Pinelo, luego ingresa a la Facultad de Ingeniería Electrónica de la UNI, después consiguió el doctorado en física en el Instituto Tecnológico de California.
Es profesor e investigador del Instituto Tecnológico de Massachussets.Considerado un referente de la Teoría de las Cuerdas.Dictó charlas magistrales en la Universidad Católica y en su alma máter, la Universidad Nacional de Ingeniería.
Ingeniero egresado de la UNI, Zwiebach a los 22 años viajó a los Estados Unidos para especializarse en física matemática hasta convertirse en investigador y profesor del Instituto |
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Tecnológico de Massachussets, especializado en todo lo referente al complicado mundo e la Teoría de las Cuerdas(TC) y de las supercuerdas. |
| ¿Sabías que ya eres considerado un gurú científico? |
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No lo sabía. En el tema de las supercuerdas hay muchos científicos involucrados. Yo me he especializado en escribir las ecuaciones. |
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¿Algo así como un marco matemático para la teoría? Con la Teoría de las Cuerdas hay un camino libre, nuevas ideas, posibilidades de hacer algo muy creativo.
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| -Sí, un marco matemático. Yo lo estoy trabajando desde hace diez años para lograr describir una versión de las ecuaciones, que es un paso necesario para lograr la versión completa. |
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Cuando surgió la Teoría de las Cuerdas fue recibida casi como una herejía por los científicos, ¿ Por qué creees que ahora tiene tanto atractivo? |
| -Es curioso como ha cambiado. Como tú dices hace quince años fue una herejía total, pero cambiaron cuando la TC, permitió explicar el comportamiento termodinámico de los agujeros negros. |
| Con esto unió la Teoría de la Relatividad y la Mecánica Cuántica |
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-Así, es la teoría de Einstein los agujeros negros parecía uerpos perfectos, simétricos, esféricos que atraen y capturan todo. Con la mecánica cuántica se supo que los agujeros negros tenían temperatura y tienen una entropía, es decir, una medida de desorden.Con la TC se pudo explicar que los agujeros negros están formados por cuerdas que oscilan y con "branas"... |
| Las branas son membranas |
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-Exacto. Y los agujeros negros necesitan un cierto número de membranas, de cuerdas que oscilan y uno calcula el desorden y sale la entropía del agujero negro. |
| ¿Pero por qué su atractivo entre los jóvenes? |
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-Es por su deseo de descubrir. Con la Teoría de las Cuerdas hay un camino libre, nuevas ideas, posibilidades de investigar algo muy creativo. |
| ¿Qué hacer para que la ciencia sea atractiva a los jóvenes? |
| -La ciencia es como el arte. La música, por ejemplo, es la creación cultural más fácil de apreciar. Pero músicas que exígen más instrucción, como la ópera. En las matemáticas y la física hay un cierto placer estético. |
| ¿No es fácil para un profesor de colegio dictar el curso de física...? |
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-Es una de las cosas más difíciles que hay por que requiere conocimientos matemáticos y, al mismo tiempo, intuición física. Si no lo tiene no funciona. |
| ¿Estudiaste Física en la UNI? |
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-Yo quería estudiar física pero por los consejos familiares ingresé a ingeniería electrónica. En los dos años de estudios generales estuve fascinado, luego perdí el interés... |
| ¿Y te trasladaste? |
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-Eso fue cuando ya estudiaba en Estados Unidos. La Teoría de las Cuerdas, es una teoría relatiamente nueva (nace en 1968, creada por Gabriele Veneziano) por lo menos respecto de la época en que nace la teoría de la relatividad de Einstein (la restringida, en 1921 con los primeros trabajos de Bohr. La relatividad restringida es una teoría que unifica la mecánica de Maxwell con el electromagnetismo. La relatividad generalizada es únicamente una teoría de la gravedad.
Antes de seguir adelante, debemos decir que partes importantes de la teoría de las cuerdas han sido desarrolladas por un peruano que se llama Barton Zwiebach y que ha seguido una carrera espectacular de físico matemático. En la actualidad es profesor principal del famoso Instituto Tecnológico de Masschussets (MIT) |
Ese compatriota está realizando la cultura nacional. Nuestra cultura siempre ha tenido grandes representantes en todos los campos. Y ahora tiene uno más, en uno de los más difíciles y profundo de la inteligencia humana. Por eso, su obra no puede quedar ignorada en el Perú. Y, como si esto fuera poco, cuando se busca su nombre en internet, sale de inmediato, y se dice:"Barton Zwiebach, es uno de los más notables expertos en la teoría de las cuerdas". No cabe duda de que Zwiebach es un hombre de extraordinaria capacidad intelectual y, por qué no decirlo, es un físico genial. La teoría de las cuerdas ha sido desarrollada por varios genios. Él es uno de ellos.
Divulgar las teorías de las cuerdas es una tarea realmente difícil. Describirla con presición es imposible. Sin embargo, a pesar de esta dificultad, creemos factible dar al lector una idea más o menos aproximada de la misma. Para hablar sobre la teoría de las cuerdas es imprescindible hablar antes de la teoría cuántica, o de los cuantos.El desarrollo de esta teoría se llevó a cabo por medio de la electrodinámica cuántica. Su objeto fundamental consiste en la interacción entre sus partículas. |
| ¿En qué consiste la Teoría de las Cuerdas? ¿Cómo son las cuerdas según la teoría de las cuerdas? |
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Son cuerdas pequeñísimas, son los dos objetos más pequeños de todo lo que hay en el universo.Estos objetos vibran incesantemente, las cuatro fuerzas descubiertas por la física cuántica son producidas por estas cuerdas. Hay dos tipos de cuerdas: abiertas y cerradas. Las abiertas tienen un comienzo y un fin. Las cerradas son como pequeñísimos círculos, que pueden cambiar de forma, pero sin abrirse nunca.
El gran filósofo alemán del siglo XVIII, Manuel Kant, decía que el ideal de la razón es buscar la unidad. Todos los grandes físicos, desde Newton, pasando por Einstein y los físicos cuánticos, han buscado esta unidad. Einstein intentó, desesperadamente, unificar la fuerza electromagnética con la fuerza de la gravedad. Pero nunca logró esta unificación. Después de largos y denotados esfuerzos, los físicos cuánticos lograron unificar la fuerza fuerte, la fuerza electromagnética y la fuerza débil, derivándolas de una sola fuerza. Pero jamás pudieron unificarlas todas, pues la gravedad se declaró en rebeldía. |
| LAS DIMENSIONES |
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Otro aspecto muy importante de la teoría de las cuerdas es que su desarrollo sólo puede hacerse en un espacio de por lo menos diez dimensiones. Esto, para el lector no iniciado en estas tremendas profundidades teóricas, puede parecer absolutamente desconcertante. El espacio que vemos en nuestro alrededor tiene tres dimensiones: largo, ancho y alto. Pero Einstein consideró, en su teoría de la relatividad restringida, que además de estas dimensiones perceptibles había otra dimensión: el tiempo. |
| ¿Cómo son las diez dimensiones en la teoría de las cuerdas? |
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La cuatro primeras son las mismas que las de la relatividad restringida. Pero las seis restantes están enrolladas sobre sí mismas, formando rollos pequeñísimos.
Si no se pudiese encontrar nunca una comprobación experimental de la teoría de las cuerdas, sería una verdadera lástima, por que es la primera teoría que permite tener una visión unificada del universo que abre las puertas para entender sus misterios, como el famoso big bang y la etapa inflacionaria. ¡Tanto trabajo inútil para no culminar con éxito ! pero ¿inútil? tal vez no. Pues llegar a los resultados negativos ha permitido, múltiples veces, abrir la posibilidad de nuevos éxitos. El pensamiento humano no se detiene y no se detendrá mientras la humanidad siga existiendo.
El libro de Zwiebach, publicado en el 2004. La obra ha sido prolongada por David Gross, último ganador del Nobel de Física.
Gross escribe: "Zwiebach es consulado teórico de las cuerdas .En este libro ofrece una notable y exhaustiva descripción de la teoría de las cuerdas, que comienza por el principio, acopia sólo un íntimo conocimiento de física avanzada y sigue adelante hasta las fronteras de la física". |
| LAS BRANAS |
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Una brana es un cuerpo plano rectangular sobre el cual están pegados cuerdas abiertas. Estas cuerdas pueden desplazarse en todas las direcciones sobre la superficie de la brana. Además, hay branas paralelas entre las cuales hay cuerdas pegadas, que también se desplazan en todas las direcciones. La importancia de la teoría de las branas es que han abierto nuevas esperanzas, respecto de la posibilidad de comprobación experimental de la teoría de las cuerdas. sin embargo, no ofrece ninguna seguridad al respecto.
Desgraciadamente, es una de las partes más duras de la teoría .Porque no hay un solo tipo de branas, sino muchos, como las branas p y las branas -DD. En las primeras p es un número natural cuyo valor es 10, y que indica el número de dimensiones.
Las primeras cuatro son las mismas que las de la teoría de relatividad restringida. En las segundas, el número de dimensiones es de 26. Después de la cuarta dimensión, todas las demás están enrolladas. Y, algo increíble, hay un tercer tipo de branas que sólo tienen tres dimensiones.
Lo que más entusiasma a Zwiebach es que hay modelos de las branas que tiene un parecido profundo y misterioso con la realidad; desde luego no la realidad que percibimos sino la realidad de los físicos. |
| Resumen:
"La teoria de supercuerdas es la teoria cuantica de las cuerdas relativistas. La cuerda relativista es una cuerda que obedece los principios de la teoria especial de la relatividad de Einstein. En esta conferencia explicare que es una cuerda relativista, usando como punto de comparacion las cuerdas no-relativistas familiares en la mecanica clasica. Luego discutire en cierto detalle como los fisicos esperamos obtener todas las particulas elementales conocidas como vibraciones de cuerdas abiertas que estan suspendidas en configuraciones de branas de Dirichlet (D-branas)".
Datos biográficos:
El Profesor Barton Zwiebach es actualmente Profesor de Física en el Massachusetts Institute of Technology. Zwiebach nació en Lima, Perú. Sus estudios de antegrado los realizó en Perú, donde obtuvo el grado de Bachiller en Ingeniería Electrónica en la Universidad Nacional de Ingenieria en 1977. Sus estudios de post-grado los realizó en el California Institute of Technology donde obtuvo su Ph.D. en 1983, trabajando bajo la supervisión del Profesor Murray Gell-Mann. Realizó estancias post doctorales en la Universidad de California en Berkeley y en el MIT, donde llego a ser primero Profesor Asistente en 1987 y luego miembro permanente de la Facultad en 1994.
Las investigaciones del Profesor B. Zwiebach se centran en la Física teórica de partículas y la teoría de cuerdas. Su contribución central ha sido en la teoría del campo de cuerdas donde hizo los primeros trabajos en la teoría del campo de cuerdas abiertas, luego desarrolló la teoría del campo de cuerdas cerradas. El Profesor B. Zwiebach ha hecho también importantes contribuciones en el tema D-branes con simetría excepcional y en el tema condensación tachyon. |
Todo en el mundo está hecho de cuerdas vibrantes, según afirma la teoría de las supercuerdas, uno de cuyos más eminentes estudiosos es un peruano, el profesor Barton Zwiebach.
La teoría de las cuerdas es una teoría relativamente nueva (nace en 1968, creada por Gabriele Veneziano) por lo menos respecto de la época en que nace la teoría de la relatividad de Einstein (la restringida, en 1904, y la generalizada, en 1918) y en que nace la física cuántica, en 1921 con los primeros trabajos de Bohr. La relatividad restringida es una teoría que unifica la mecánica de Maxwell con el electromagnetismo. La relatividad generalizada es únicamente una teoría de la gravedad.
Antes de seguir adelante, debemos decir que partes importantes de la teoría de las cuerdas han sido desarrolladas por un peruano que se llama Barton Zwiebach y que ha seguido una carrera espectacular de físico matemático. En la actualidad es profesor principal del famoso Instituto Tecnológico de Masachusets (MIT).
Este compatriota está realzando la cultura nacional. Nuestra cultura siempre ha tenido grandes representantes en todos los campos. Y ahora tiene uno más, en uno de los más difíciles y profundos de la inteligencia humana. Por eso, su obra no puede quedar ignorada en el Perú.
El año pasado Barton Zwiebach escribió un libro titulado Un curso introductorio sobre la teoría de las cuerdas (A first course in string theory). Este curso que comenzó a dictarse en 2001 en el MIT, para estudiantes de pregrado, es verdaderamente magistral.
Y, como si esto fuera poco, cuando se busca su nombre en internet, sale de inmediato, y se dice: "Barton Zwiebach es uno de los más notables expertos en la teoría de las cuerdas".
No cabe duda de que el peruano Barton Zwiebach es un hombre de extraordinaria capacidad intelectual y, por qué no decirlo, es un físico genial. La teoría de las cuerdas ha sido desarrollada por varios genios. Él es uno de ellos.
Divulgar la teoría de las cuerdas es una tarea realmente difícil. Describirla con precisión es imposible. Sin embargo, a pesar de esta dificultad, creemos factible dar al lector una idea más o menos aproximada de la misma. Para hablar sobre la teoría de las cuerdas es imprescindible hablar antes de la teoría cuántica, o de los cuantos. El desarrollo de esta teoría se llevó a cabo por medio de la electrodinámica cuántica. Su objeto fundamental consiste en la interacción entre sus partículas. Esta interacción se lleva a cabo mediante cuatro fuerzas, que son las únicas que existen en nuestro universo. Yendo de la más fuerte a la más débil, se encuentran: la fuerza fuerte, la fuerza electromagnética, la fuerza débil y la gravedad. Aunque parezca mentira, la más débil de todas es la gravedad.
UNA CUERDA
¿En qué consiste la teoría de las cuerdas? Para saber lo que es, debemos describir qué cosa es una cuerda. Hay muchísimos tipos de cuerdas, cuerdas de pita y cuerdas de hilo, cuerdas de violín y de violonchelo, cuerdas de cobre y de acero. ¿Cómo son las cuerdas según la teoría de las cuerdas? Son cuerdas pequeñísimas, son los objetos más pequeños de todo lo que hay en el universo. Estos objetos vibran incesantemente. Las cuatro fuerzas descubiertas por la física cuántica son producidas por estas cuerdas. Hay dos tipos de cuerdas: abiertas y cerradas. Las abiertas tienen un comienzo y un fin. Las cerradas son como pequeñísimos círculos, que pueden cambiar de forma, pero sin abrirse nunca.
LA UNIDAD
El gran filósofo alemán del siglo XVIII, Manuel Kant, decía que el ideal de la razón es buscar la unidad. Todos los grandes físicos, desde Newton, pasando por Einstein y los físicos cuánticos, han buscado esta unidad. Einstein intentó, desesperadamente, unificar la fuerza electromagnética con la fuerza de la gravedad. Pero nunca logró esta unificación. Después de largos y denodados esfuerzos, los físicos cuánticos lograron unificar la fuerza fuerte, la fuerza electromagnética y la fuerza débil, derivándolas de una sola fuerza. Pero jamás pudieron unificarlas todas, pues la gravedad se declaró en rebeldía. ¡Uno de los grandes aportes de la teoría de las cuerdas es que logra unificarlas todas! Basta este hecho para mostrar su enorme importancia teórica.
Pero, desgraciadamente, tanto la teoría de las cuerdas como la de las supercuerdas tienen una limitación insalvable: no han podido tener una comprobación experimental, cosa que sí han logrado la teoría de la relatividad de Einstein, tanto la restringida como la generalizada, y la electrodinámica cuántica. Una teoría física tiene dos aspectos: el matemático y el experimental. La comprobación experimental se hace de la siguiente manera: de la teoría matemática se deducen, por medio de la lógica, numerosas consecuencias teóricas. Y, por lo menos una de ellas, puede observarse en la naturaleza o en el laboratorio. Decir cómo lograron hacer esto tanto Einstein como los físicos cuánticos sería interesantísimo pero alargaría demasiado la exposición.
Otro aspecto muy importante de la teoría de las cuerdas es que su desarrollo solo puede hacerse en un espacio de por lo menos diez dimensiones. Esto, para el lector no iniciado en estas tremendas profundidades teóricas, puede parecer absolutamente desconcertante. El espacio que vemos en nuestro alrededor tiene tres dimensiones: largo, ancho y alto. Pero Einstein consideró, en su teoría de la relatividad restringida, que además de estas dimensiones perceptibles había otra dimensión: el tiempo. El concepto de dimensión en la teoría de la relatividad generalizada es tan complicado, que es imposible exponerlo en estas líneas.
¿Cómo son las diez dimensiones en la teoría de las cuerdas? Las cuatro primeras son las mismas que las de la relatividad restringida. Pero las seis restantes están enrolladas sobre sí mismas, formando rollos pequeñísimos.
Si no se pudiese encontrar nunca una comprobación experimental de la teoría de las cuerdas, sería una verdadera lástima, porque es la primera teoría que permite tener una visión unificada del universo y que abre las puertas para entender sus misterios, como el famoso big bang y la etapa inflacionaria. ¡Tanto trabajo inútil para no culminar con éxito! Pero ¿inútil? Tal vez no. Pues llegar a resultados negativos ha permitido, múltiples veces, abrir la posibilidad de nuevos éxitos. El pensamiento humano no se detiene y no se detendrá mientras la humanidad siga existiendo.
Las branas
La teoría de las branas es la última novedad de la teoría de las cuerdas. Una brana es un cuerpo plano rectangular sobre el cual están pegadas cuerdas abiertas. Estas cuerdas pueden desplazarse en todas direcciones sobre la superficie de la brana. Además, hay branas paralelas entre las cuales hay cuerdas pegadas, que también se desplazan en todas direcciones. La importancia de la teoría de las branas es que ha abierto nuevas esperanzas, respecto de la posibilidad de comprobación experimental de la a teoría de las cuerdas. Si embargo, no ofrece ninguna seguridad al respecto.
Desgraciadamente, es una de las partes más duras de la teoría. Porque no hay un solo tipo de branas, sino muchos, como las branas-p y las branas-DD. En las primeras p es un número natural cuyo valor es 10, y que indica el número de dimensiones. La primeras cuatro son las mismas que las de la teoría de la relatividad restringida. En las segundas, el número de dimensiones es de 26. Después de la cuarta dimensión, todas las demás están enrolladas. Y, algo increíble, hay un tercer tipo de branas que solo tienen tres dimensiones.
Algo que apenas mencionamos en la exposición de la teoría de las cuerdas es que, para que pueda desarrollarse adecuadamente, se necesitaban por lo menos diez dimensiones.
La creación conceptual de las branas, llamadas branas-D, en la teoría de las cuerdas, es la última novedad en dicha teoría. Una brana-D es un plano situado en el espacio que tiene p dimensiones, en que p es un número natural. En el desarrollo de la teoría de los bosones (que son partículas subatómicas), las branas tienen 25 dimensiones y llenan todo el espacio.
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Prefacio
Con empuje inmenso un cohete quita verticalmente de un cojín del lanzamiento - esta escena familiar del comienzo de una misión de espacio podría pronto ser historia. En la búsqueda para una nueva manera en espacio los esfuerzos mundiales se están dirigiendo hacia el desarrollo de los sistemas del transporte de la novela que representarán una mejora considerable en la economía y la confiabilidad del recorrido de espacio comparadas con hoy. Usando el ejemplo de un vuelo ficticio, esta exposición por el Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) precisó para demostrar lo que pudieron parecer las misiones de espacio de la man¢ana. La central a este proyecto es un sistema reutilizable del transporte del espacio diseñado para sacar y tierra de un campo de aviación normal, apenas como cualquier avión comercial. Los conceptos presentaron en las etapas preliminares posibles de esta forma de la exposición para los sistemas destinados para el empleo subsecuente en espacio. Facilitan los llamados "estudios del principio", que sirven para armonizar investigaciones científicas y para aclarar problemas centrales.
La importancia creciente de las misiones de espacio exige el desarrollo de una nueva generación de los sistemas del transporte del espacio. Además de preguntas fundamentales con respecto los orígenes del universo y a la exploración de nuestra Sistema Solar, el interés científico también se centra sobre aspectos ecológicos, tales como observación de la tierra de los satélites y spacebased formas de telecomunicaciones. Los sistemas de navegación, tales como el GPS americano o el sistema europeo futuro de Galileo, están abriendo perspectivas frescas. En Europa solamente, alrededor 400.000 trabajos se ligan directamente o indirectamente de espaciar el transporte y la exploración del espacio.
El requisito previo para cualquier actividad científica y económica en espacio es la posesión de su "poseer" la manera del acceso. Por lo tanto es vital que Europa asegura su propia independencia de largo plazo en este campo prometedor desarrollando nuevos sistemas del transporte. Esto se puede alcanzar solamente con un esfuerzo combinado que implica todos los países europeos contratados al recorrido de espacio, que sí mismo es dependiente en nuestra capacidad de estimular la mayor conciencia pública de la importancia la eliminación del espacio como campo de la actividad.
Para la puesta en práctica de éstos las punterías, la ciencia y la industria exigentes requieren seguridad del planeamiento sobre un palmo de veinte años. Así hay una necesidad de políticas de largo plazo del espacio en los niveles nacionales y europeos que producen alta prioridad al desarrollo de los nuevos sistemas del transporte del espacio.
La exposición LA NUEVA MANERA EN ESPACIO presenta los resultados de los tres centros de investigación de colaboración de DFGsponsored: los "fundamentales del plano del espacio diseñan" (RWTH Aquisgrán), "los sistemas del vuelo de Transatmospheric" (der Bundeswehr München de Technische Universität München y de Universität) y los "problemas de alta temperatura de los vehículos de espacio del reingreso" (Universität Stuttgart).
El centro aeroespacial alemán (DLR) se integra en estos focos centrales de la investigación con un número de diversos proyectos. Los principios de base elaboraron en estos estudios se han aplicado a los proyectos en varias compañías industriales, por ejemplo, por ejemplo, a Astrium gmbH, a Bremen y a Ottobrunn, y Technologie AG, Augsburg del HOMBRE. Esto subraya la necesidad para la investigación básica de largo plazo conducida en nuestras universidades, y demuestra que la industria está tomando los resultados de la investigación científica y los está utilizando para sus programas de desarrollo (TETRA; ASTRA) y - inicialmente en el nivel nacional - está alistando los sistemas futuros del transporte del espacio.
La cooperación entre los tres centros de investigación de colaboración, su colaboración con los científicos americanos, franceses y rusos, y sus contactos con la industria aeroespacial ha conducido a la creación de una red compleja.
Los centros de investigación de colaboración son una de las maneras del DFG de promover la investigación. Los establecen en las universidades para permitir a científicos cooperar en el marco de los proyectos interdisciplinarios que extienden sobre un período del tiempo más largo - generalmente hasta 12 años. Cada uno de los tres centros de investigación de colaboración presentados aquí emplea a hasta 70 científicos de los campos de la aerodinámica, de la ingeniería de la propulsión, de los mecánicos de vuelo, de la estructura, de ciencias materiales, de matemáticas, de la química física, de la física de plas3 mA y de la ingeniería de control.
En la conexión con Baden-Württemberg, Baviera y Rin-Westfalia del norte, y (hasta 1994) el gobierno federal, el Deutsche Forschungsgemeinschaft ha proporcionado una suma de alrededor 60 millones de Euros durante casi 15 años para apoyar los estudios conducidos por los tres centros de investigación de colaboración representados en esta exposición. Esta ayuda termina en 2003.
La conducta de la investigación de largo plazo sería inconcebible sin la cooperación y la comisión exhibidas por los científicos jóvenes. Los estudiantes de los estudiantes, de PhD y PhDs joven forman a grupo más grande entre el personal empleado en centros de investigación de colaboración. Los integran directamente en los proyectos y, trabajando la mano del handin con el personal técnico, realizan una porción esencial de las actividades experimentales. En el mismo tiempo, tienen la oportunidad de hacer estudios profundizados en el campo "de los sistemas futuros del transporte del espacio", mientras que continúan - a menudo sobre una base interdisciplinaria - preparándose para la calificación. De este modo, entre 1990 y 2002 estos tres centros de investigación de colaboración han producido 618 proyectos de investigación del estudiante, y 472 tesis del diploma y 251 doctorales, junto con 13 habilitaciones (calificaciones como universidad lecturer/professor). |
Descripción
La Misión
El Despegue
El Vuelo
La Subida
La Vuelta
El Aterrizaje
En Uso
Transferencias directas
Impresión
Fechas
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La Misión
"Pickaback"
en espacio
Una variedad de sistemas del transporte está en uso a través del mundo para transportar los satélites o los elementos de las estaciones espaciales en espacio. En Europa, por ejemplo, utilizamos los cohetes de ARIANE, y uno de los sistemas en uso en los E.E.U.U. es actualmente la lanzadera de espacio. A pesar de todos sus éxitos estos sistemas tienen que ser aumentados al largo plazo, los requisitos supremos que son reducir costes y en el mismo tiempo mejoran seguridad y confiabilidad.
Cuesta actualmente alrededor 11.000 dólares para transportar una carga útil del kilogramo en espacio. Se están haciendo los esfuerzos mundiales de cortar este gasto a aproximadamente un décimos. Los varios conceptos parcialmente o totalmente reutilizables están bajo discusión. Algunos de ellos consideran los cohetes verticales del lanzamiento, otros, en contraste, preven los sistemas similares al avión convencional, que sacaría de un aeropuerto y después aterrizaría allí otra vez. En Alemania, nos estamos centrando en una solución del "pickaback": una etapa más baja horizontalmente lanzada (el lanzador) con la etapa superior sobrepuesta (la etapa orbital), que será lanzada en una altitud de aproximadamente 30 kilómetros, de donde ascenderá en su órbita de la tierra. En la terminación la misión, ambos vehículos aeroespaciales aterrizará en el aeropuerto. |
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La Misión
La base para a
Sistema Del Vuelo De la Novela
¿Cómo usted encuentra una "nueva manera" en espacio? ¿Cómo usted va sobre desarrollar una solución alternativa a los sistemas existentes que están permitiendo al hombre abrir el universo?
El comienzo de un nuevo desarrollo exige la investigación extensa. Ambos procesos y modelos que computan para las pruebas del túnel de viento tienen que ser desarrollados. Para guardar costes dentro de límites una forma geométrico simple - un ala de delta con un crosssection elíptico - se selecciona como una base común para los grupos de estudio y las disciplinas que participan. Para reducir la calefacción para arriba del vehículo aeroespacial a las altas velocidades, los bordes principales del ala y la unidad de la cola se redondean apagado. Se efectúa el control usando los timones y las aletas del trailingedge. Las unidades de la propulsión se establecen en el superficie inferior del ala. |
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La Misión
Oxígeno como a
Problema Del Peso
El oxígeno es el requisito previo para cualquier forma de combustión del combustible cualesquiera. Por lo tanto, la nave espacial moderna se fuerza para llevar el oxígeno en tanques pesados a grande costa. El alternativa es extraerla directamente de la atmósfera.
La unidad de la propulsión montada en el superficie inferior del vehículo del lanzamiento abarca un número de motores en el arreglo paralelo. Dependiendo de la velocidad del vuelo, pueden ser empleados como motores de turbo o del ramjet. En aceleró a alrededor tres veces que la velocidad de la propulsión de turbo del sonido se utiliza, por el que el aire que entra en el motor se comprima en el producto y el compresor antes de ser alimentada en la cámara de combustión. A velocidades más altas, el piloto cambia encima a la propulsión del ramjet, en la cual el aire que contiene el oxígeno se comprime solamente en el producto, que se alimentará posteriormente directamente en la cámara de combustión sin usar el compresor. debido a la carencia del suficiente oxígeno en las altitudes sobre 30 kilómetros, solamente la etapa superior se cabe con un motor espacial usando el oxígeno líquido. |
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La Misión
Tanto
como sea posible
Los sistemas reutilizables del transporte del espacio toman las cargas útiles en una órbita de la tierra y vuelta para conectar a tierra posteriormente con seguridad. El requisito previo para esto es una nave espacial aerodinámica en la cual la carga, el equipo y el combustible se guardan óptimo.
El recorrido de espacio llega a ser más económico mientras que la proporción de la carga útil concerniente al peso total del sistema del transporte aumenta. Los materiales de la novela y los modos modernos de la construcción permiten al peso ser guardados a un mínimo. Por ejemplo, la parte más mayor del volumen total es tomada por el combustible. Por lo tanto, la integración de los tanques para reducir su requisito y peso de espacio a un mínimo es una condición previa vital para el diseño del vehículo nuevo del transporte del espacio. La etapa más baja prevista permite adaptar los tanques a la forma elíptica de las alas, y alcanzar así la explotación óptima del volumen conjuntamente con cantidades de combustible grandes. Un sistema protector requerido para hacer frente a la diferencia extrema de la temperatura de alrededor 600 grados de centígrado entre el contenido de los tanques y la superficie del transportador también contribuye al peso total. |
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La Misión
La economía de
Recorrido De Espacio
Para el recorrido de espacio, también, los leyes de la economía exigen que la carga útil posible más grande sea puesta en una órbita de la tierra para el menos costo posible. Por el que el "costo" sea sobre todo sinónimo con el peso.
El peso del lanzamiento de una nave espacial es determinado por el peso de la carga útil y por su flightpath previsto. El proceso complejo del diseño incluye el desarrollo de los modelos de cómputo para el sistema de la propulsión, la estructura, la aerodinámica y un anfitrión de otros aspectos. El resultado de estos cómputos se refiere exclusivamente a los parámetros previamente definidos. Cualquier cambio subsecuente en capacidad de la carga, quizás porque se ha decidido para llevar a un astronauta adicional, tendrá consecuencias farreaching. La "masa del lanzamiento" entonces aumentará no solamente en el peso del astronauta de alrededor 100 kilogramos, pero en un factor perceptiblemente mayor debido a la ampliación del fuselage, la mayor fricción, los motores más de gran alcance y más pesados requeridos, y la demanda creciente para el combustible. Esto finalmente culminará - en este ejemplo - en un aumento del peso de aproximadamente cinco toneladas. |
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La Misión
"Con alas"
Concepto De Seguridad
El desarrollo de la nave espacial con las alas y la propulsión airbreathing tiene como objetivo una reducción de los costes del transporte, de la reutilidad y de una mejora esencial en seguridad de la misión. Por ejemplo, un fall del motor, un aterrizaje de la emergencia moler se puede alcanzar en un deslizamiento controlado.
Al desarrollar un nuevo diseño, los ingenieros consideran las faltas concebibles del nuevo sistema. Esto implica una clasificación según la gravedad de las consecuencias previstas. La experiencia ha demostrado que una falta de motor es uno de los defectos más serios del sistema cuál pudo ocurrir. La solución a este problema depende del punto en el tiempo en que los motores fallan. Puesto que cada estrategia de la emergencia es también una cuestión del costo, los campos de aviación ya existentes se han destinado a aterrizajes forzados. Para las misiones lanzadas en Europa y destinadas para una órbita cerca del ecuador solamente dos argumentos del aterrizaje de la emergencia son necesarios. Las modificaciones infraestructurales requeridas a estos argumentos del aterrizaje son de menor importancia en naturaleza y exigen poco gasto adicional. |
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El Despegue
La Manera "Normal"
en espacio
La entrada en espacio presenta un desafío técnico y científico enorme. En la una mano, el campo gravitacional de la tierra tiene que ser superado, y en la otra, la fricción causada por la atmósfera terrestre en la nave espacial.
Hoy uniforme, cohetes ofrece la única manera posible de poner el hombre y el equipo en espacio. Un cohete consiste básicamente en el motor espacial, los tanques del combustible y del oxidante, la carga útil y un capotaje aerodinámico optimizado. Para reducir pérdidas, el cohete sube muy escarpado. Esto le permite dejar la atmósfera terrestre lo más rápido posible, y limitar la época tomada para la subida. Sin embargo, este proceso tiene desventajas cruciales. El motor espacial tiene que desarrollar un empuje tan de gran alcance que llevará no solamente el peso del cohete, pero también supera la fricción atmosférica y alcanza una aceleración. |
Un toque de luz de la industria europea del espacio es el cohete muy acertado de Ariane 5, que podrá llevar las cargas útiles de hasta 11 toneladas en espacio. Para superar la fuerza muy de gran alcance de la gravedad terrestre y de la fricción aerodinámica de levantamiento experimentó después de que el despegue que este sistema del lanzamiento tiene que tener un cohete acelerador montara en cada lado.
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El Despegue
Más ligero, Más seguro,
Más económico
Los primeros experimentos con los transportadores horizontalmente lanzados del espacio que se conducirán en Alemania ocurrieron en los años 60 tempranos. Un estudio conceptual previo un twostage, nave espacial coa alas que era lanzada de un carro propulsado hotwater. Otro desarrollo de este concepto entonces condujo a una etapa del lanzamiento con capacidad del selfstart y la propulsión "airbreathing".
Si se va una nave espacial a ser colocada en una órbita debe primero alcanzar la altitud necesaria, y después también logra una velocidad específica para mantener su órbita. La energía requerida para alcanzar esta aceleración es diez veces que requirieron para alcanzar la altitud orbital. Por lo tanto, se parecería razonable separar estos dos procesos. La primera parte de la misión es muy similar a la de un avión, es decir es "aerodinámica". Esto implica el usar de las alas para desarrollar la suficiente elevación "lleva" el peso del vehículo. Así las demandas coas alas del espacio de un vehículo del transporte empujaron claramente menos que un cohete convencional, y por lo tanto también una unidad considerablemente más ligera de la propulsión. En el mismo tiempo, se realza la seguridad hasta el punto de si un fall del motor, un aterrizaje seguro de la emergencia sea gracias posibles a las alas. |
Detrás en los años 60 tempranos un consorcio de firmas alemanas experimentaba ya con los sistemas del transporte del espacio usando despegue horizontal. En aquella 'epoca, el concepto impulsado por un cohete de dos etapas de RT-8-01 de Junkers aparecía mantener gran promesa. Los gracias a la elevación aerodinámica creada por sus alas, este vehículo aeroespacial podían llevar su propio peso - la meta de los sistemas futuros del transporte del espacio, también. Por consiguiente, el sistema de la propulsión se puede reducir perceptiblemente de tamaño.
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El Despegue
Cada Campo de aviación
un Spaceport
¿Cómo pueden los costes enormes de los lanzamientos convencionales del cohete mientras que nosotros los sabe hoy ser reducido? Los problemas ma's weightiest aquí son las instalaciones costosas del lanzamiento y los cojines del lanzamiento. Cuál es porqué los diseñadores que desarrollan nuevos sistemas del transporte del espacio hacen esto su punto de partida.
Si - después de que modificaciones de menor importancia - los campos de aviación existentes se podrían utilizar para lanzar sistemas del transporte del espacio éste conduciría a los ahorros muy considerables en costes. En la vista de the.large.number.of campos de aviación existentes, también proporcionaría la flexibilidad óptima para las misiones de espacio. Por lo tanto, el sistema de la propulsión de la etapa más baja debe ser diseñado de una manera tal que permita la aceleración de vario cientos toneladas de peso bruto a una velocidad de aproximadamente 400 kilómetros por hora dentro de la longitud normal de un cauce. El proceso entero del lanzamiento es muy similar a ése encontrado en la aviación civil. Esto es también verdad de la fase siguiente del vuelo, en la cual, después de alcanzar una altitud segura, el sistema del vuelo se acelera más a fondo. Estos procesos que lanzaban han probado su valor, especialmente a través de sus márgenes excepcionales de la seguridad. |
Los transportadores proyectados del espacio sacarán de un campo de aviación normal apenas como un avión civil. Después de que los sistemas finales comprueben, el arte acelera en el empuje completo. Hasta cierta velocidad el procedimiento del despegue se puede abortar en cualquier momento. En una velocidad de aproximadamente 400 kilómetros por hora el transportador del espacio quita del cauce y comienza su subida en espacio. |
El Despegue
En el principio está
el túnel de viento
Un vehículo aeroespacial futuro diferenciará radicalmente del concepto acostumbrado de un cohete. El diseño de un sistema aerodinámico del transporte del espacio del nuevo tipo tiene que resolver las demandas del vuelo estupendo e hipersónico, que significa que la etapa del lanzamiento se debe diseñar para las velocidades de hasta 6.500 kilómetros por hora. La forma del delta ha demostrado ser particularmente eficaz para este propósito.
La situación del "pickaback" produce las condiciones distintivas de la corriente aérea que, particularmente en la fase del lanzamiento, presentan un desafío aerodinámico único. Los experimentos del túnel de viento se conducen para determinar las fuerzas de la elevación y de fricción generadas en esta fase. Para estos experimentos, un modelo del transportador del espacio, su cola apoyada por una picadura, se lleva a cabo firme en la corriente aérea. Las fuerzas del flujo que actúan en el modelo son medidas por un equilibrio colocado entre la picadura y el modelo, y usado para computar las fases del lanzamiento y de la subida. Al seleccionar los materiales convenientes es importante saber que el termales cargan actuar en la superficie externa del vehículo. El cómputo del campo del flujo, por ejemplo, permite determinar la temperatura del aire ambiente en cualquier punto, y así la carga termal en el vehículo.
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El desarrollo de vehículos aeroespaciales modernos es inconcebible hoy en día sin el túnel de viento. Esto se utiliza para determinar las fuerzas y los momentos que actúan bajo varias condiciones de vuelo. Para este propósito, el flujo de aire sobre geométrico un modelo del reducir-tamaño se mide. Usar el método supuesto del "panel", que es un método numérico, es también un factor dominante aquí. Para este procedimiento, el campo del flujo alrededor del vehículo del vuelo se subdivide en un número muy grande de los elementos pequeños del volumen. Las ecuaciones del flujo dentro de cada elemento entonces se _evalúan. |
El Despegue
Películas y animaciones |
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El transportador del espacio saca
Un transportador futuro del espacio sacará horizontalmente de un campo de aviación normal, apenas como cualquier otro avión. Esto lo distingue de los cohetes contemporáneos, que quitan verticalmente. Dispensando con especial, costoso, lance los ahorros enormes de los efectos de las instalaciones en costes. Este despegue convencional, con vuelo subsecuente bajo elevación aerodinámica, también realza seguridad de la misión. Puesto que este sistema aeroespacial del vuelo saca como un avión moderno puede ser integrado completamente en el tráfico del campo de aviación. Sin embargo, debe ser recordado que incluso un despegue de esta clase requiere un horario de tiempo exacto, y que los transportadores del espacio que desean sacar necesidad sean así alta prioridad producida con respecto a separaciones del despegue y a control del tráfico aéreo. |
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Misión De la Tolva
El proyecto de la tolva es una solución a medio plazo al acceso futuro al espacio, que desarrollo está siendo controlado por la industria aeroespacial alemana, asistido por las universidades. El lanzamiento de la tolva es también horizontal, sin embargo, en este proyecto el tren de aterrizaje pesado se ha dispensado con, y el despegue se efectúa de resbalones. Subsecuente a la subida inicial, una etapa suborbital de la carga útil se extiende para llevar la carga útil en su órbita de la blanco. Luego, el lanzador de la tolva aterriza en un campo de aviación convencional. Desde entonces para el momento en que aterrice todo su combustible se haya expendido y su carga útil se ha descargado, su tren de aterrizaje puede estar de construcción muy ligera.
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El Vuelo
Ido volando en
Espacio
Espacie un aspecto importante del desarrollo de los sistemas futuros del transporte del espacio es aerodinámica. Las pruebas del túnel de viento y las simulaciones de computadora equipan la información confiable sobre la corriente aérea alrededor del vehículo aeroespacial. En estas simulaciones, el ambiente entero de la nave espacial se resuelve en una masa de las células de la rejilla. En cada célula la temperatura de la corriente del aire cerca de la nave espacial, por ejemplo, se puede entonces calcular - el requisito previo para la selección de los materiales de casco convenientes.
En el vuelo estupendo e hipersónico (la transición a partir de la una a las otras mentiras en el mach 4.5, o aproximadamente 4.500 kilómetros por hora) una nave espacial alcanza las velocidades en las cuales las llamadas "ondas expansivas" ocurren, que en la tierra se perciben como explosiones supersónicas. Para guardar la fricción a un mínimo, una forma del delta se ha elegido para la nave espacial. "se va volando" (significado realmente la nave espacial entera) han redondeado los bordes principales para optimizar la difusión del calor generado. La estructura de la corriente del aire sobre la superficie de la nave espacial se visualiza en pruebas del túnel de viento. |
Coloreado schlieren las fotografías del túnel de viento revelan el flujo del aire alrededor del sistema del transporte del espacio y demuestran las diferencias características en la densidad del aire causada por las ondas expansivas. Las imágenes supuestas de la "aceite-pintura" proporcionan la información en las estructuras del flujo a lo largo de la pared del vehículo del vuelo en sus lados superiores y más bajos. Una construcción de la capilla se utiliza para simular el atravesar el producto.
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El Vuelo
De la fricción y
Formas Del Cuerpo
Un vuelo óptimo es uno que está como "frictionfree" como sea posible - en el sentido más verdadero de la palabra, porque una parte considerable de la fricción se presenta, en hecho real, con la fricción entre el cuerpo del avión y su corriente aérea ambiente. Esta fricción también causa la calefacción para arriba del avión, que, en su vuelta, afecta el curso posible del vuelo del aircraft.
En vuelo, un avión "arrastra" el aire alrededor de su piel externa con él, y formas finas del aire de una capa de la corriente en él. Esta llamada "capa de límite" puede tener diversos estados ("laminar", "transitorio", o "turbulento"), que determinan el grado de la fricción de la fricción, y así la calefacción indeseable concomitante para arriba del avión. Bajo ciertas circunstancias los puntos calientes o las tiras formarán en su piel externa. El sistema de protección termal se debe engranar para acomodar esto. El desarrollo de la capa de límite del streamwise se puede influenciar por la "forma del cuerpo" del vehículo del vuelo. Para encontrar el diseño óptimo, las simulaciones extensas en las computadoras del highperformance se están conduciendo en la universidad de Stuttgart para estudiar los mecanismos físicos que afectan el estado de la capa de límite bajo varias condiciones ambiente. |
Las formas cónicas de la cuña y del vuelo-vehi'culo se sujetan a los estudios intensivos del flujo. Supliendo estudios experimentales, las simulaciones de computadora equipan la información detallada sobre el curso del flujo el del liso pero inestable a la capa de límite cada vez más vortical, eventual turbulenta bajo varias condiciones: nuestro ejemplo demuestra un patrón caliente-fri'o de la temperatura de piel.
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El Vuelo
El aire en su
Manera en el motor
La etapa más baja tiene un motor del dualmode como su unidad de la propulsión, que funcionará como un motor de turborreactor hasta velocidades de tres por la velocidad del sonido, y a velocidades más altas como ramjet ("scramjet") - totalmente una nueva tecnología.
En el lanzamiento, la unidad de la propulsión de la etapa más baja funciona como el motor de turborreactor del avión contemporáneo del jet. El aire inflowing primero es comprimido en el producto, entonces por el compresor de turbo, y finalmente alimentado en la cámara de combustión. A las altas velocidades supersónicas se enciende (con.) el modo de la operación del "scramjet". Aquí la compresión entera del aire se realiza en el producto y el conducto que sobreviene que conducen a la cámara de combustión sin usar el compresor de turbo. Para ambos modos de funcionamiento el producto tiene que ser diseñado de una manera tal que la compresión del aire se logre con pérdida mínima de la presión en todas las velocidades aéreas. En la parte delantera del producto que esto es efectuada por una serie de ondas expansivas excitadas cerca wedgeshaped rampas. La compresión y la desaceleración subsecuentes en el conducto de producto es asegurada eligiendo crosssections apropiados. |
En el "difusor supuesto del producto" la velocidad del flujo de aire se empareja a su sistema relevante de la propulsión. En el caso de la propulsión de turbo, el ensanchamiento de la sección representativa permite a la velocidad ser decelerado a los niveles subsónicos. Con la propulsión del ramjet, el aire en la gama supersónica es comprimido por reflexiones de la onda de choque hasta que se introduce el combustible. Para reducir al mínimo la pérdida de la presión, los fenómenos de acompañamiento del flujo se estudian en simulaciones de computadora.
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El Vuelo
Hidrógeno
como combustible
Una de las demandas principales que son colocadas en los sistemas futuros del transporte del espacio es que deben llevar las cargas útiles altas en espacio tan económicamente como sea posible. El requisito previo es un nuevo superior del sistema de la propulsión a los motores espaciales actualmente en uso - por ejemplo, los scramjets.
Los motores de Scramjet producen la energía de la propulsión que necesitan de la combustión del hidrógeno con aire. Para los scramjets con la combustión supersónica esto es particularmente complejo. debido al extremadamente de alta velocidad, el combustible inyectado se barre fuera de la cámara de combustión en fracciones segundo. Por lo tanto, dentro de un tiempo muy corto se debe el hidrógeno introducir no sólo en la cámara de combustión, sino que debe también ser mezclado a fondo con la corriente aérea y experimentar el grado posible máximo de combustión. El problema principal aquí es asegurar la ignición confiable y mantener la llama estable. |
Las fotos demuestran una llama supersónica del hidro'geno-aire en la salida de la cámara de combustión, y una detalladamente dentro de la cámara de combustión. Una simulación de computadora hace claramente la distribución del hidrógeno en la cámara de combustión, donde el hidrógeno está soplado centralmente en la cañería atraviesa un sistema especial del inyector.
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El Vuelo
La Generación
de altas velocidades
Para asegurarse de que la etapa más baja airbreathing del nuevo sistema del transporte del espacio pueda lograr las altas velocidades requeridas, los gas de combustión generados en el motor deben dejar el inyector de empuje con una alta velocidad del flujo.
Los cohetes que suben que emiten los jets prodigious del gas de wideopen inyectores en sus colas son una vista familiar. El ensanchar extremo del crosssection del inyector considerado aquí es uno de los factores que contribuyen a la generación de la alta velocidad del flujo. Esta emisión de alta velocidad de los gas de combustión, ahora requerida para el vuelo hipersónico de la etapa más baja airbreathing, se alcanza en que el lado más bajo de la cola del aircraft crea alargar unilateral del inyector. Así adquiere una forma que se abra hacia abajo en la porción posterior. Asegurar vuelo estable, deba no solamente la magnitud y la dirección del empuje ser armonizado con las fuerzas y los momentos que actúan en el vehículo del vuelo, pero, y lo más importantemente posible, del sistema entero de la propulsión y de sus modos de la operación debe ser analizada. |
La falta de motor tiene un efecto nocivo en la estabilidad del vuelo de la etapa más baja. Una obstrucción en el producto de motor puede producir una situación particularmente crítica. La pérdida de empuje puede causar la rotación incontrolable sobre el eje transversal (de la echada). Los cómputos de ayuda de computadora del flujo del jet son aumentados por las medidas registradas en el test-bed.
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El Vuelo
Un Fenómeno
con consecuencias
Por diseño y razones aerodinámicas, el sistema "airbreathing" de la propulsión está situado en el fuselage de la etapa más baja. Así el aire requerido por el motor para producir su empuje fluye de la nariz al "producto" del motor a lo largo del lado más bajo del fuselage - una trayectoria difícil.
El lado más bajo del fuselage es allí producir la elevación en la fricción mínima, pero en el mismo tiempo tiene que asegurar una fuente adecuada de aire para el motor. Esto causa los fenómenos del flowphysics que no solamente complicar la fuente del aire, pero que pueden también conducir a la calefacción intensiva para arriba de la superficie. La geometría se diseña para comprimir el aire antes de que incluso entre en el motor. Esto es lograda colocando wedgeshaped rampas delante de la toma de aire de motor. En se excitan las ondas expansivas cada la rampa qué interactivo con la capa de la corriente aérea cerca de la superficie ("capa de límite") formó por el aire que era arrastrado a lo largo del lado más bajo del fuselage. Los efectos de esta "interacción shockboundary de la capa" pueden conducir a una gota significativa en la compresión eficaz y a las altas cargas termales locales.
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Los métodos ópticos revelan el flujo sobre las rampas y la interacción de la dar una sacudida ele'ctrica-li'mite-capa. Éstos se utilizan para comprobar lo que el ángulo máximo de la rampa se permite que sean, para alcanzar la compresión eficiente del aire de la fuente. Las ondas expansivas oblicuas y separadas son claramente visibles en la ilustración. La tecnología infrarroja se emplea para revelar la distribución de la temperatura de la pared.
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El Vuelo
En el calor
del vuelo
Los materiales modernos del carbón son fibrereinforced y pueden soportar temperaturas hasta 1.700 grados de centígrado. Los nuevos sistemas del transporte del espacio, sin embargo, desarrollan temperaturas de alrededor 2.220 grados de centígrado en sus superficies.
. En los motores, el problema de temperaturas extremas es exacerbado más a fondo por la combustión del combustible. Por lo tanto, el refrescarse es una necesidad vital. Ambo se aplican el refrescarse interno por los conductos en el lado interno de la piel, y el refrescarse externo por la radiación del calor a la atmósfera "fría". Cuando las etapas más bajas y superiores se separan, un flujo del calor de alrededor 335 megavatios tiene que ser retirado. |
Esta energía corresponde a aproximadamente 3.350.000 bulbos de la luz eléctrica del hundredwatt. El refrescarse interno es efectuado por la evaporación del hidrógeno líquido en aproximadamente menos 250 grados de centígrado que - llevado como combustible - deba en cualquier caso "ser precalentado" antes de la combustión. Para volar tal avión en estos materiales de las velocidades tienen que ser convertidos que sean capaces de soportar temperaturas marcado más altas que posible con esos disponibles hoy.
Con la propulsión de turbo, en las velocidades aéreas hasta 3.5 temperaturas del mach (aproximadamente 4.000 kilómetros por hora) de hasta 1.100 grados de centígrado pueden ocurrir en las láminas de turbina. A velocidades más altas, sin embargo, el efecto de la compresión y la calefacción para arriba sea tan intensivo que el combustible se puede proveer sin la compresión de turbo. Las partes por lo tanto movibles tales como compresores y turbinas no se encuentran en motores del ramjet. |
El Vuelo
Películas y animaciones |
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El vuelo a la velocidad estupenda e hipersónica
La parte más mayor del vuelo del lanzador que lleva la etapa orbital ocurre en muy de alta velocidad. El alto grado que sobreviene de cargamento termal en la superficie del lanzador tiene que ser aislado de su interior usando sistemas de protección termales activos y pasivos. El refrescarse activo especialmente de componentes afectados es efectuado con la calor-absorcio'n por el combustible líquido almacenado a bordo.
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La Carga Termal Enorme
Es planeada para proteger la mayoría de la superficie usando un sistema pasivo de la protección termal diseñado para prevenir la penetración excesiva del calor en el interior de la nave espacial. Este sistema abarca una serie de las capas, algunas de materiales que diferencian, y se integra en la estructura del cojinete. En vuelo, estas capas individuales calentarán hasta diversos grados de intensidad, y cada uno irradiará una porción de este calor a las capas adyacentes y al ambiente ambiente. La película presenta una demostración visual de las temperaturas que ocurren en la piel externa en el curso de un vuelo. Las temperaturas de 600°C y se pueden generar más en el superficie inferior del fuselage, y en la nariz del lanzador éstas pueden incluso levantarse a 1,300°C.
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Modelo para determinar la carga termal
Un modelo matemático complejo fue desarrollado para calcular la carga termal llevada por un sistema del transporte del espacio en vuelo. La gran importancia fue dada a registrar las características de los materiales y las diversas dimensiones de las capas en el sistema de protección termal del transportador. Este modelo permite que el cargamento termal de componentes diversos sea determinado durante las varias fases del vuelo.
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La unidad de la propulsión de la combinación del lanzador
La propulsión para el vehículo aeroespacial es proporcionada por un arreglo paralelo de motores en el superficie inferior del lanzador. Una unidad de la propulsión de la combinación abarca dos diversos tipos la central eléctrica, de primera, de un motor de turborreactor similar a el de un avión moderno y, en segundo lugar, de un motor del ramjet. El interruptor del turborreactor al ramjet ocurre aproximadamente el mach 3.5. En tales altas velocidades aéreas la compresión del aire en el producto de motor es suficiente accionar el motor con seguridad, y los componentes móviles - el compresor y la turbina - se pueden dispensar con. La corriente aérea entonces fluye en una capa alrededor del motor de turborreactor, donde ocurren el producto y la combustión del combustible. El empuje real se genera en el inyector de la extensión, que traduce la alta presión a velocidad de la salida.
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La Vuelta
C/C-SiC:
Idealmente Conveniente
Aunque la computadora está allí en el comienzo del desarrollo, la pregunta si un material se puede realmente utilizar en las altas temperaturas, y si va a resolver las demandas puestas en él, se puede contestar solamente confiablemente por la prueba material práctica.
Por ejemplo: ¿es la fibra material compuesto desarrollado para el superior del protector de calor en fuerza al acero comercialmente disponible? En la temperatura ambiente, el acero puede bien soportar cargas más grandes sin fracturar. Cargue las pruebas reveladas, sin embargo, que podría ser utilizado no más de largo en las altas temperaturas. Las características de la fuerza del material compuesto C/C-SiC de la fibra, en contraste, persisten incluso en las altas temperaturas sobre 1.600 grados de centígrado, como fue confirmado por los estudios conducidos conjuntamente con los científicos franceses. Por lo tanto, este material se satisface idealmente a las demandas del recorrido de espacio - un hecho que también ha sido probado por el nosecap hecho de él para el avión experimental de X38 de la NASA. |
Los aparatos especiales tuvieron que ser desarrollados para medir características mecánicas y termales en las altas temperaturas. La ilustración arriba demuestra un espécimen de prueba extensible durante el experimento. Para medir la radiación emitida de la superficie, las muestras disc-shaped de C/C-SiC se calientan inductivo. Para las medidas de la conductividad termal el rayo de luz modulado de una luz del xeno'n-arco (cine) se enfoca sobre una muestra pequeña.
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La Subida
Bajo Plenos Poderes
en órbita
Después de la separación de la etapa más baja, la etapa superior coa alas comienza su subida en órbita de la tierra - un viaje en el desconocido científico que levanta un anfitrión de preguntas: ¿qué la trayectoria ideal de este vuelo parecerá? ¿Cómo se puede la carga útil posible más grande llevar en la órbita de la tierra para la menos cantidad de combustible?
El viaje en órbita ocurre en tres fases: la separación directamente de siguiente la etapa orbital acelera en el empuje del máximo. Esto agota casi todo su combustible, pero entonces con el aire de la atmósfera ahora así que enrarezca, la segunda y más larga fase duradera no exige ninguna propulsión como tal. Una parte del ímpetu previamente ganado es suficiente alcanzar la altitud final prevista. Una vez que haya sucedido esto, la tercera y pasada fase de la subida comienza. Después de que una breve alza del motor espacial la etapa orbital logre su órbita, donde entonces sigue habiendo - aparte de correcciones posicionales de menor importancia - sin ninguna necesidad de la propulsión adicional. Los factores principales que afectan la subida son la velocidad del vuelo y el punto de la separación. La separación debe ocurrir mientras que vuela en una dirección easterly para poder explotar el "ímpetu" de la tierra, que está girando en la misma dirección. El ahorro resultante en combustible se puede utilizar para aumentar la carga útil. |
La subida de la etapa superior comienza con lleno-empujo' fase. Para reducir al mínimo la pérdida de energía, el vehículo tiene que subir tan directamente como sea posible (es decir sin tener que depositar). Esta es la razón por la cual la separación de la etapa más baja ocurre cerca del ecuador (para las órbitas cercano-ecuatoriales).
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La Subida
Películas y animaciones |
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Separación De la Etapa
La separación de la etapa orbital del lanzador ocurre durante una maniobra altamente dinámica del vuelo. Un aspecto vital que afecta la seguridad de ambos vehículos aquí es su proximidad inmediata directamente después de la separación. Por lo tanto el sistema de la separación debe apuntar alcanzar las condiciones óptimas del lanzamiento para la subida lejos de la etapa orbital para asegurarse de que divergen las dos etapas lo más rápidamente posible. Esta película presenta un número de diversas estrategias. Primero, un caso sin restricción se mira donde, sin embargo, la cola de la etapa orbital puede venir peligroso cerca del lanzador. En el segundo caso, la nariz de la etapa orbital no se dibuja hacia arriba después de la separación, de modo que ambas etapas diverjan solamente a la velocidad reducida. En el tercero, y óptimo, el caso, la nariz de la etapa orbital se dirige gradualmente hacia arriba después de la separación, permitiendo que las dos etapas parte a compañía muy rápidamente sin entrar en proximidad peligrosa. |
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Separación de la etapa en el túnel de viento
Las características aerodinámicas del vuelo de un vehículo aéreo se pueden estudiar usando modelos del libre-vuelo en el túnel de viento grande del choque (SWT). El SWT funciona con medidas a corto plazo de duraciones a partir del 120 a 300 milisegundos (ms). El modelo se tira de frente en la circulación de aire supersónica (M=2.5, aproximadamente. 570 m/s) por una catapulta de aire comprimido. Un aumento 15-times en la aceleración gravitacional produce una velocidad terminal de 10 m/s concerniente a la velocidad de la circulación de aire. Una desviación se emplea para trastornar el equilibrio del vehículo del vuelo directamente después de su lanzamiento. El curso de sus movimientos subsecuentes, filmado usando una cámara fotográfica de alta velocidad, permite la determinación de sus oscilaciones. La fotografía de Schlieren se emplea para visualizar la nariz y la cola agita, que causan la explosión supersónica familiar. |
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Una blanco de la etapa orbital: el ISS
La estación espacial internacional en una animación de computadora en el für Raumfahrtsysteme (instituto de Institut para los sistemas aeroespaciales). Las herramientas de diseño especiales se emplean para crear tales modelos de la espacio-estacio'n para simular actitudes y flightpaths. Por ejemplo, esta animación demuestra la órbita de la tierra del iSS usando fotografía del tiempo-lapso. Una órbita normal duraría los buenos 90 minutos, que significa que la gente a bordo el ISS experimentaría una salida del sol o una puesta del sol áspero cada 45 minutos. También claramente visible es el mecanismo del control que guarda las horcas grandes para las células solares orientadas constantemente hacia el sol para alcanzar la generación óptima de la energía. |
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La Subida
El Peligro
de la colisión
El transporte seguro del hombre y del equipo en espacio es una operación altamente compleja. También incluye la maniobra técnico altamente exigente por el que dos vehículos del vuelo juntados juntos y moviéndose en la velocidad estén separados de uno a.
La separación de las etapas más bajas y superiores en una altitud de aproximadamente 30 kilómetros crea una situación desafiadora. debido a la proximidad cercana de las dos etapas que se convierten conforme a llamada "interferencia aerodinámica importante efectúa". Estos efectos, causados por la superposición de la presión agitan, pueden tener tal impacto en la aerodinámica de la etapa orbital que una colisión puede ocurrir durante la separación del vehículo del lanzamiento. Deben considerado al diseñar el regulador del vuelo para el proceso de la separación de la etapa. |
Incluso los disturbios muy pequeños en el flujo de aire pueden hacer las etapas venir en proximidad cercana. En el caso peor, por ejemplo, la extremidad de ala de la etapa orbital podía tocar el fuselage del lanzador.
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La Subida
Con seguridad en
Órbita De la Tierra
Un requisito previo crucial para una misión de espacio acertada es seguridad máxima. Para alcanzar esto, cada maniobra, y particularmente tal complicaron unos como la separación del superior y etapas más bajas, tienen que ser concebidas cuidadosamente, y después ser conducidas con la precisión más grande.
Al principio del proceso de la separación una estructura de la ayuda es extendida que levanta la etapa superior montada en él y la trae en la posición. Esto permite a la posición óptima para que la separación sea alcanzada. En el paso siguiente, ocurra la etapa del lanzamiento realiza una llamada "maniobra parabólica del vuelo", que significa que describe una trayectoria de vuelo parabólica, en el curso de que un breve período de la ingravidez. Es durante esta fase del vuelo que los puntales de la fijación están lanzados, y la etapa superior desarrolla la elevación aerodinámica, de una manera tal que salga más fácilmente y rápidamente del vehículo del lanzamiento. Después de alcanzar una distancia de seguridad, la ignición del motor principal de la etapa superior ocurre - y la subida en órbita de la tierra comienza. |
La separación de las etapas ocurre durante una maniobra parabólica del vuelo. Esto significa que la etapa más baja no genera ninguna elevación, y que el equipo experimenta una sensación de la ingravidez. Momentos antes que las etapas se separan, la etapa orbital es extendida en una estructura de la ayuda y se coloca en la posición. Una vez los puntales de la fijación se han lanzado la etapa orbital salen rápidamente del lanzador.
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La Subida
El Peligro
de la separación
En una altitud de 30.000 metros la etapa superior se separa la más baja - una maniobra crítica. Puesto que en esta fase del vuelo el boquete entre las dos etapas es estrecho, el peligro de una colisión puede ser grande.
Para encontrar un concepto conveniente para una separación segura maniobre cada circunstancia posible se examina por adelantado. Una idea pudo ser unir la etapa superior al nosecone de la etapa del lanzamiento. En este caso la etapa superior sería acelerada en la dirección del vuelo subsecuente a la separación, y después subiría a la misión orbital. Otra idea pudo ser unir la etapa superior al superficie inferior de la etapa del lanzamiento y la dejó hundirse abajo después de la separación. Después de comparar todos los conceptos, la solución del "pickaback" finalmente fue elegida, por el que las subidas superiores de la etapa hacia arriba en el momento de la separación. Puesto que este concepto ofrece la condición previa más favorable para la subida en órbita, la investigación adicional en la separación de la etapa ahora será conducida sobre esta base. |
En principio, la etapa orbital se puede juntar al lanzador en tres diversas posiciones. "escoja -uno-detra's" la variante, en la cual la etapa orbital se une al lado superior del lanzador, ha demostrado ser particularmente conveniente, especialmente por lo que la viabilidad para el vuelo y la seguridad de vuelo.
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La Vuelta
Temperaturas de
20.000 grados
Cuando una nave espacial vuelve a la tierra de su órbita casi privada de aire tiene que soportar cargas enormes. Las capas más densas de la atmósfera terrestre retardan su velocidad por hasta 30.000 kilómetros por la hora (alrededor 30 veces más rápidamente que un avión comercial).
En reingreso, una llamada "onda expansiva" forma delante de la nave espacial. El aire comprimido calienta hasta tanto como 20.000 grados de centígrado, creando cargas termales en exceso de un megavatio por el metro cuadrado. Un protector de calor disipa el calor acumulado, de tal modo sí mismo calefacción hasta aproximadamente 1.700 grados de centígrado. Si tales protectores de calor deben ser reutilizables entonces los materiales de la gran fuerza y del peso bajo tienen que ser desarrollados. Para este propósito, los flujos del calor experimentados en vuelo se determinan de antemano, junto con el comportamiento termal y mecánico del material del escudo térmico. En la una mano, las condiciones del vuelo se reconstruyen experimental bajo condiciones "calientes" en túneles de viento del plasma, y en la otra, los materiales se prueban bajo condiciones verdaderas usando cápsulas del espacio. |
Un material compuesto que abarcaba las fibras del carbón encajadas en carburo del silicio o en carbón ha demostrado ser particularmente conveniente. Este material se utiliza ya como disco del freno del alto rendimiento en el avión de Airbus. Entre otras pruebas, también se ha considerado para el ICEtrain de alta velocidad.
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El vehículo del rescate del equipo (CRV) se diseña para traer a astronautas de la estación espacial internacional de nuevo a la tierra en caso de que de una emergencia. Un prototipo del CRV es el vehículo experimental X-38, que reingreso se está simulando ya en una computadora. La onda de choque que forma delante del vehículo el volver a entrar se puede también observar experimental delante de un modelo puesto en el jet de plasma de un empujador eléctrico.
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La Subida
Bajo Plenos Poderes
en órbita
Después de la separación de la etapa más baja, la etapa superior coa alas comienza su subida en órbita de la tierra - un viaje en el desconocido científico que levanta un anfitrión de preguntas: ¿qué la trayectoria ideal de este vuelo parecerá? ¿Cómo se puede la carga útil posible más grande llevar en la órbita de la tierra para la menos cantidad de combustible?
El viaje en órbita ocurre en tres fases: la separación directamente de siguiente la etapa orbital acelera en el empuje del máximo. Esto agota casi todo su combustible, pero entonces con el aire de la atmósfera ahora así que enrarezca, la segunda y más larga fase duradera no exige ninguna propulsión como tal. Una parte del ímpetu previamente ganado es suficiente alcanzar la altitud final prevista. Una vez que haya sucedido esto, la tercera y pasada fase de la subida comienza. Después de que una breve alza del motor espacial la etapa orbital logre su órbita, donde entonces sigue habiendo - aparte de correcciones posicionales de menor importancia - sin ninguna necesidad de la propulsión adicional. Los factores principales que afectan la subida son la velocidad del vuelo y el punto de la separación. La separación debe ocurrir mientras que vuela en una dirección easterly para poder explotar el "ímpetu" de la tierra, que está girando en la misma dirección. El ahorro resultante en combustible se puede utilizar para aumentar la carga útil. |
La subida de la etapa superior comienza con lleno-empujo' fase. Para reducir al mínimo la pérdida de energía, el vehículo tiene que subir tan directamente como sea posible (es decir sin tener que depositar). Esta es la razón por la cual la separación de la etapa más baja ocurre cerca del ecuador (para las órbitas cercano-ecuatoriales).
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La Subida
Películas y animaciones |
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Separación De la Etapa
La separación de la etapa orbital del lanzador ocurre durante una maniobra altamente dinámica del vuelo. Un aspecto vital que afecta la seguridad de ambos vehículos aquí es su proximidad inmediata directamente después de la separación. Por lo tanto el sistema de la separación debe apuntar alcanzar las condiciones óptimas del lanzamiento para la subida lejos de la etapa orbital para asegurarse de que divergen las dos etapas lo más rápidamente posible. Esta película presenta un número de diversas estrategias. Primero, un caso sin restricción se mira donde, sin embargo, la cola de la etapa orbital puede venir peligroso cerca del lanzador. En el segundo caso, la nariz de la etapa orbital no se dibuja hacia arriba después de la separación, de modo que ambas etapas diverjan solamente a la velocidad reducida. En el tercero, y óptimo, el caso, la nariz de la etapa orbital se dirige gradualmente hacia arriba después de la separación, permitiendo que las dos etapas parte a compañía muy rápidamente sin entrar en proximidad peligrosa. |
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Separación de la etapa en el túnel de viento
Las características aerodinámicas del vuelo de un vehículo aéreo se pueden estudiar usando modelos del libre-vuelo en el túnel de viento grande del choque (SWT). El SWT funciona con medidas a corto plazo de duraciones a partir del 120 a 300 milisegundos (ms). El modelo se tira de frente en la circulación de aire supersónica (M=2.5, aproximadamente. 570 m/s) por una catapulta de aire comprimido. Un aumento 15-times en la aceleración gravitacional produce una velocidad terminal de 10 m/s concerniente a la velocidad de la circulación de aire. Una desviación se emplea para trastornar el equilibrio del vehículo del vuelo directamente después de su lanzamiento. El curso de sus movimientos subsecuentes, filmado usando una cámara fotográfica de alta velocidad, permite la determinación de sus oscilaciones. La fotografía de Schlieren se emplea para visualizar la nariz y la cola agita, que causan la explosión supersónica familiar. |
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Una blanco de la etapa orbital: el ISS
La estación espacial internacional en una animación de computadora en el für Raumfahrtsysteme (instituto de Institut para los sistemas aeroespaciales). Las herramientas de diseño especiales se emplean para crear tales modelos de la espacio-estacio'n para simular actitudes y flightpaths. Por ejemplo, esta animación demuestra la órbita de la tierra del iSS usando fotografía del tiempo-lapso. Una órbita normal duraría los buenos 90 minutos, que significa que la gente a bordo el ISS experimentaría una salida del sol o una puesta del sol áspero cada 45 minutos. También claramente visible es el mecanismo del control que guarda las horcas grandes para las células solares orientadas constantemente hacia el sol para alcanzar la generación óptima de la energía. |
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La Subida
El Peligro
de la colisión
El transporte seguro del hombre y del equipo en espacio es una operación altamente compleja. También incluye la maniobra técnico altamente exigente por el que dos vehículos del vuelo juntados juntos y moviéndose en la velocidad estén separados de uno a.
La separación de las etapas más bajas y superiores en una altitud de aproximadamente 30 kilómetros crea una situación desafiadora. debido a la proximidad cercana de las dos etapas que se convierten conforme a llamada "interferencia aerodinámica importante efectúa". Estos efectos, causados por la superposición de la presión agitan, pueden tener tal impacto en la aerodinámica de la etapa orbital que una colisión puede ocurrir durante la separación del vehículo del lanzamiento. Deben considerado al diseñar el regulador del vuelo para el proceso de la separación de la etapa. |
Incluso los disturbios muy pequeños en el flujo de aire pueden hacer las etapas venir en proximidad cercana. En el caso peor, por ejemplo, la extremidad de ala de la etapa orbital podía tocar el fuselage del lanzador.
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La Subida
Con seguridad en
Órbita De la Tierra
Un requisito previo crucial para una misión de espacio acertada es seguridad máxima. Para alcanzar esto, cada maniobra, y particularmente tal complicaron unos como la separación del superior y etapas más bajas, tienen que ser concebidas cuidadosamente, y después ser conducidas con la precisión más grande.
Al principio del proceso de la separación una estructura de la ayuda es extendida que levanta la etapa superior montada en él y la trae en la posición. Esto permite a la posición óptima para que la separación sea alcanzada. En el paso siguiente, ocurra la etapa del lanzamiento realiza una llamada "maniobra parabólica del vuelo", que significa que describe una trayectoria de vuelo parabólica, en el curso de que un breve período de la ingravidez. Es durante esta fase del vuelo que los puntales de la fijación están lanzados, y la etapa superior desarrolla la elevación aerodinámica, de una manera tal que salga más fácilmente y rápidamente del vehículo del lanzamiento. Después de alcanzar una distancia de seguridad, la ignición del motor principal de la etapa superior ocurre - y la subida en órbita de la tierra comienza. |
La separación de las etapas ocurre durante una maniobra parabólica del vuelo. Esto significa que la etapa más baja no genera ninguna elevación, y que el equipo experimenta una sensación de la ingravidez. Momentos antes que las etapas se separan, la etapa orbital es extendida en una estructura de la ayuda y se coloca en la posición. Una vez los puntales de la fijación se han lanzado la etapa orbital salen rápidamente del lanzador.
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La Subida
El Peligro
de la separación
En una altitud de 30.000 metros la etapa superior se separa la más baja - una maniobra crítica. Puesto que en esta fase del vuelo el boquete entre las dos etapas es estrecho, el peligro de una colisión puede ser grande.
Para encontrar un concepto conveniente para una separación segura maniobre cada circunstancia posible se examina por adelantado. Una idea pudo ser unir la etapa superior al nosecone de la etapa del lanzamiento. En este caso la etapa superior sería acelerada en la dirección del vuelo subsecuente a la separación, y después subiría a la misión orbital. Otra idea pudo ser unir la etapa superior al superficie inferior de la etapa del lanzamiento y la dejó hundirse abajo después de la separación. Después de comparar todos los conceptos, la solución del "pickaback" finalmente fue elegida, por el que las subidas superiores de la etapa hacia arriba en el momento de la separación. Puesto que este concepto ofrece la condición previa más favorable para la subida en órbita, la investigación adicional en la separación de la etapa ahora será conducida sobre esta base. |
En principio, la etapa orbital se puede juntar al lanzador en tres diversas posiciones. "escoja -uno-detra's" la variante, en la cual la etapa orbital se une al lado superior del lanzador, ha demostrado ser particularmente conveniente, especialmente por lo que la viabilidad para el vuelo y la seguridad de vuelo.
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En Uso
Phoenix,
el manifestante
Muchas de las tecnologías requeridas para un transportador reutilizable del espacio se han probado o están ya en el desarrollo. El paso siguiente en la dirección de un sistema practicable ahora es el edificio de un manifestante.
La pregunta si a
el sistema proyectado del transporte del espacio es realmente técnico factible no se puede decidir solamente en base de investigaciones de las simulaciones de computadora o del túnel de viento. En vuelo a través de la atmósfera, una multiplicidad de diversas fuerzas físicas está actuando en el vehículo del vuelo. Estas fuerzas no se pueden predecir confiablemente en base de estudios teóricos, sino tienen que ser investigadas bajo condiciones prácticas. Para este propósito, la infraestructura del espacio de Astrium en Bremen está tomando el plomo en el desarrollo de un llamado vehículo de la prueba, "Phoenix", un prototipo "pequeño" para recoger datos en vuelo real. Phoenix es justa bajo siete metros en longitud, tiene un wingspan de 3.8 metros y pesa 1.200 kilogramos. Es llevada a una altitud de alrededor 3.500 metros por un helicóptero, donde entonces se lanza. |
Para los propósitos de probar el comportamiento de la Phoenix durante un acercamiento de aterrizaje escarpado y de aprender más sobre el momento del aterrizaje automático subsecuente, el vehículo de espacio es tomado hasta una altitud de alrededor 3.500 metros por un helicóptero, donde entonces se desecha. Después de esto, Phoenix aterriza automáticamente.
Un sistema de navegación GPS-basado y onboard los sensores - por ejemplo, un altímetro del radar - control y supervisa la trayectoria de vuelo y recoge todos los datos relevantes. Después de la evaluación, éstos forman la base para el diseño del sistema practicable. El desarrollo, la construcción y la prueba de Phoenix deben ser terminado antes de fin de 2003. |
En Uso
De las ruedas del engranaje y
Bancos Ópticos
El material de C/C-SiC se convirtió para los protectores de calor de los vehículos de espacio reutilizables tiene características que se pueden aplicar en otros campos, también.
La cerámica de FFibrereinforced C/CSiC no puede soportar solamente temperaturas extremadamente altas, sino que también son distinguidas por su gran fuerza de la fractura y extensión termal baja. Por lo tanto, este mecánicamente resistente, y en el mismo tiempo ligero y nondeformable, material resuelve los requisitos para el uso bajo condiciones de la fluctuación extremadamente de alta temperatura. En la ingeniería industrial, por ejemplo. Aquí, la masa baja de los componentes hechos de fibrereinforced cerámica, y su alto grado de resistencia al desgaste, los hace altamente convenientes para la producción de los cojinetes de la fricción, de los engranajes ligeros o de las herramientas para el funcionamiento del metal. Los compuestos de C/CSiC se satisfacen idealmente a la fabricación de los sistemas de control de la viga en la tecnología laser, los bancos ópticos, e highprecision, espejo del lowextension y las estructuras del telescopio en la ingeniería de telecomunicaciones óptica. |
En vista de su extensión termal mínima, C/C-SiC se puede también recomendar para el uso para las piezas del cojinete de aparatos de medición sensibles o los equipos ópticos, tales como laser se telescopan para las telecomunicaciones modernas. En la ingeniería industrial, también, esta ventajas cruciales de las ofertas materiales ligeras para el uso en piezas móviles.
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En Uso
Tecnología Del Espacio,
No solamente para el espacio...
Los progresos en recorrido de espacio no están solamente de ventaja al recorrido de espacio. Pueden también ser aplicados a campos absolutamente diversos.
Por ejemplo, las herramientas se están empleando para trabajar a máquina las superficies, que fueron desarrolladas originalmente para simular condiciones en espacio. Un ejemplo de éstos es el generador del plasma usado para aplicar capas de la alta calidad. Los generadores presentan un alternativa más barato a los procesos convencionales, tales como ésos para los tubos de capa del amortiguador para las plantas solares. Otro ejemplo: la determinación de las características químicas y físicas de las capas atmosféricas encontradas por un vehículo aeroespacial en reingreso exige los procesos para medir concentraciones de oxígeno. Pero los sensores que se han desarrollado para este propósito se pueden también utilizar para determinar concentraciones de oxígeno respiratorias. Instalado en respiradores especiales, están aguardando su début en la industria de la aptitud y la ingeniería médica. Los sensores apropiados también se están empleando para optimizar procesos de la combustión en hornos privados pequeños. Los planes son en curso de realización, emplearlos en dispositivos leakseeking altamente sensibles en la ingeniería del vacío. |
Los sensores miniaturizados se convirtieron para la medida de la presión en la ingeniería del espacio también se están utilizando como sensores respiratorios del aire en medicina. Los científicos en la universidad de Dresden están trabajando en un aparato portable de la aptitud.
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En Uso
Probar Su Valor
en la tierra, también
Fibrereinforced la cerámica usada en la nave espacial moderna para entrar la atmósfera de nuevo terrestre están probando su valor en la tierra, también, como discos del freno del alto rendimiento para la industria del motor.
Para frenar los coches rápidos, y también bajo condiciones críticas, los sistemas de frenos del alto rendimiento se requieren. El material compuesto C/CSiC ha demostrado ser ideal para la fabricación de los frenos del rendimiento ultra alto. En seguro de sus modelos especiales, los fabricantes de coche principales en Alemania están substituyendo ya los discos convencionales del freno del hierro fundido por unos hechos de cerámica reforzada fibra. Estos discos de cerámica considerablemente más ligeros y ma's wearresistant producen no solamente frenar más eficaz, pero también son distinguidos por su curso de la vida grandemente prolongado. Además de su uso en la industria del motor, los discos del freno tienen gusto de éstos, hecho de las fibras del carbón encajadas en carburo del silicio, también se han probado para los trenes de alta velocidad tales como el HIELO. En la industria aeronáutica, Airbus y Boeing están empleando los materiales similares para los discos del freno en el tren de aterrizaje de aviones de pasajeros civiles. |
debido a su alto rendimiento, los discos C-fibra-reforzados del freno han estado de largo en el uso para los frenos de rueda en el avión comercial. Como carga las pruebas bajo condiciones verdaderas han demostrado, esta protección termal de la novela, producida con C/C-SiC, pueden ahora proporcionar conveniente material para los discos del freno de la fabricación para la industria del motor.
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En Uso
Protector De Calor
Hecho en Alemania
Con el desarrollo y la prueba del planeador del espacio X38 la NASA está apuntando poner la piedra de la fundación para un vehículo futuro del rescate del equipo para la estación espacial internacional. Los esfuerzos combinados de los tres centros de investigación de colaboración y del centro aeroespacial alemán están permitiendo a la industria aeroespacial alemana contribuir crucial a esto.
En el marco de "TETRA", el programa tecnológico nacional para los sistemas futuros del transporte del espacio, Technologie AG del HOMBRE ha desarrollado, entre otras cosas, dos aletas del cuerpo. Estas aletas se hacen de fibrereinforced la cerámica (C/SiC), y se satisfacen óptimo para los usos que exigen un grado simultáneamente alto de resistencia material de la dureza y de la temperatura. Pueden soportar temperaturas sobre de 1.600 grados de centígrado, y se diseñan ser reutilizables. Los centros de investigación de colaboración implicados han contribuido los análisis para los mandos de vuelo, y para las tensiones y las estabilidades en marcha, y también han contribuido para simular el movimiento de las aletas del cuerpo durante malfuncionamientos y emergencias. |
Similar a las aletas de ala de un avión, el planeador del espacio X-38 tiene dos aletas del control en su cola que permitan la actitud y la dirección del vuelo que se controlará durante reingreso en la atmósfera terrestre. Las aletas de la cola, que se exponen a las temperaturas que exceden 1600 grados de centígrado, abarcan una construcción de cerámica de la fibra de C/SiC.
En la conexión con las pruebas de calificación comprensivas, estos estudios han confirmado el acercamiento que las aletas de cerámica del cuerpo resolverán el desafío del vuelo virginal previsto del X38 en 2005 sin ningunos problemas. |
En Uso
La Investigación
Continúa
Dos programas de investigación importantes se han instalado en Alemania bajo participación de los centros de investigación de colaboración: TETRA (programa de la ingeniería para los sistemas futuros del transporte del espacio) y ASTRA (las tecnologías seleccionadas para el espacio futuro transportan usos del sistema).
En el marco de TETRA, las compañías industriales alemanas, actuando conjuntamente con las universidades de centro (DLR) y alemanas aeroespaciales alemanas, están desarrollando una base tecnológica para el planeamiento y la construcción de los vehículos de espacio reutilizables. Este programa es un elemento importante en el desarrollo de un vehículo de la vuelta del equipo (CRV) para la estación espacial internacional. Una contribución hacia la obtención de una descripción realista del comportamiento del vuelo de este planeador durante la fase del reingreso era desarrollar un concepto innovador del simulador. Los conocimientos técnicos de los centros de investigación de colaboración estaban de valor particular a TETRA en los campos de los mandos del aerothermodynamics y de vuelo. Estos estudios e investigaciones básicas experimentales en los materiales de cerámica del escudo térmico se están continuando bajo la égida de ASTRA. Los métodos desarrollados por los centros de investigación de colaboración se pueden utilizar ya para ASTRA y serán convertidos más a fondo. El trabajo se está concentrando en los conceptos para los sistemas robustos y "errortolerant" que son una condición indispensable para los vehículos de espacio futuros.
La organización de la gerencia de proyecto de TETRA es el centro aeroespacial alemán. El proyecto es apoyado financieramente por el ministerio federal de la educación y de la investigación y el ministerio bávaro de asuntos, del transporte y de la tecnología económicos. |
Para probar las tecnologías se han desarrollado que, los vuelos experimentales se hacen usando, por ejemplo, el planeador del espacio X-38, que se lanza de un B-52 en una altitud de 14 kilómetros. Bajo componentes vitales TETRA y de ASTRA de desarrollo de los programas para el sistema total - tal como aletas y timones - esté bajo estudio |
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En Uso
Una "tolva" para
la transición
¿Cómo la gente del transporte del efecto de la man¢ana en espacio? Los proyectos de investigación que son conducidos en los centros de investigación de colaboración en las universidades en Aquisgrán, Munich y Stuttgart están haciendo una contribución de largo plazo para permitir recorrido a y desde espacio sin las desventajas que sitian sistemas actuales del transporte.
Para reducir costes y riesgos del desarrollo, la industria aeroespacial alemana está concibiendo una solución del mediumterm. Este sistema del transporte del espacio se llama "tolva", rocketpropelled, etapa coa alas, más baja se lanza horizontalmente. La segunda etapa, que es incluida dentro del primera, se separa debajo de órbita de la tierra y después entra una órbita de la tierra. Esta segunda etapa, abarcando un motor espacial y una carga útil, no puede ser reutilizada. La etapa más baja, en contraste, puede aterrizar horizontalmente después de su vuelo de vuelta. Los tres centros de investigación de colaboración están implicados en este desarrollo con una serie de tareas. Éstos incluyen, por ejemplo, el cómputo de las fuerzas aerodinámicas a las altas velocidades del mach, y a la medida de las fuerzas y de los momentos dependientes del movimiento en túneles de viento.
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El campo del flujo de una etapa superior se puede computar para cualquier condición de vuelo requerida. El ejemplo demostrado aquí exhibe la distribución de la temperatura en cuatro veces la velocidad del sonido. Las áreas rojas son particularmente calientes. El diseño de los reguladores del vuelo también exige el conocimiento de las fuerzas dinámicas ejercidas por el aire. Éstos se pueden medir en un túnel de viento usando un modelo suspendido movible, un sistema del balance de la fuerza especial y un sistema integrado del sensor.
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MATEMATICOS DE NUESTRO TIEMPO
La matemática actual tiene abiertos fecundos campos de un gran interés. Los grandes matemáticos de la segunda mitad del siglo XX y hasta nuestros días intentan el desarrollo de una matemática acorde con el tiempo en que vivimos, capaz de afrontar el reto que representa la tendencia social tanto como el progreso de las necesidades computacionales de las nuevas ingenierías o el avance vertiginoso de algunas disciplinas como la Astrofísica y la Computación Teórica.
Mostramos aqui algunas referencias a su trabajo, utilizando diversas fuentes de datos, entre las que podemos destacar, por su excelente documentación, la base de datos de la Universidad de St. Andrews, Escocia.
Es una somera indicación del quehacer en la disciplina de matemáticos de extraordinaria calidad, algunos de ellos prematuramente fallecidos, que nacieron en los primeros años de la década de los 40, en plena Segunda Guerra Mundial.
Daniel Grey Quillen
K-Teoria Algebráica, Cohomología Algebráica, Teoría algebráica de Anillos y Módulos, Topología general y algebráica. |
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De Orange, Nueva Jersey, EEUU. Hijo de un profesor de Física e Ingenieria. Bajo la dirección de R. Boot, se doctoró en 1964 en la Universidad de Harvard con una tesis sobre Ecuaciones diferenciales en Derivadas Parciales. Medalla Fields 1978, recibida por ser el principal creador de la K-teoria algebráica, en 1972, que ha sabido usar con éxito en la resolución de importantes problemas algebráicos y topológicos. En sus trabajos ha usado tecnicas de Homotopia de una forma extraordinariamente novedosa.Trabaja actualmente en la Universidad de Oxford |
Linda Goldway Keen
Sistemas Dinámicos, Geometría Hiperbólica, Superficies en Espacios de Riemann, Espacios de Banach. |
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De la ciudad de Nueva York, Nueva York, EEUU. Aficionada desde su niñez a la matemática a traves de su gusto por la geometría, doctorándose en 1964 en el Instituto Courant de Matemática, con una tesis sobre los aspectos anlíticos y geométricos de la clasificación de las superficies de Riemann, bajo la dirección de Lipman Bers. Además de otros campos, a desarrollado fuertemente la teoría de los Sistemas Dinámicos, obteniendo muy interesantes resultados. Ha colaborado con otros matemáticos, como Paul Blanchard, Robert Devaney, y Lisa Goldberg. Trabaja actualmente en la Universidad de San Antonio, Texas, EEUU |
Enrico Bombieri
Teoría de Números, Geometría Algebráica, Ecuaciones en Derivadas Parciales, Variable Compleja, Teoría de los Grupos Finitos. |
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De Milan, Italia Se interesó por la Teoría de números desde la temprana edad de 13 años. Bombierí está considerado como uno de los matemáticos más versátiles y extraordinarios de la actualidad. Practicamente ha influido en todos los campos en donde ha trabajado. Ha demostrado siempre una gran habilidad para dominar rápidamente los aspectos esenciales de campos complicados por su novedad, aplicando una gran energía e intuición en la obtención de resultados de envergadura. Es un buen escritor de matemática, distinguiéndose por una gran claridad expositiva. Medalla Fields 1974 Trabaja actualmente en Princeton, en el Instituto de Estudios Avanzados. |
Peter Stefan
Teoria del Control, Teoría matemática de la Entropía, Accesibilidad, Teoria de foliaciones. |
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De Bratislava, Slovaquia. Llegó a Inglaterra como invitado en la Universidad de Warwick, donde decidió permanecer huyendo de la política de su país. Se doctoró en esta universidad en 1973, con una tesis sobre foliaciones y Accesibilidad.. A pesar de su muerte prematura en accidente, a los 37 años, sus publicaciones han sido de gran trascendencia. Trabajó en los últimos años de su vida como profesor de la Universidad de Gales Bangor. |
Karen Keskulla Uhlenbeck
Ecuaciones diferenciales en Derivadas Parciales, Simetrías infinitas algebráicas, Cálculo variacional, Variedades multidimensionales. |
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De Cleveland, Ohio, EEUU. Su padre era ingeniero y su madre artista. Su trabajo ha sido de extrema importancia en el sentido de dotar de herramientas analíticas y geométricas a los desarrollos de otros matemáticos actuales como Donaldson o Written. Entre las muchas menciones recibidas por Uhlenbeck mencionemos su elección como miembro de la Academia Americana de Artes y Ciencias en 1985 y de la Academia Nacional de Ciencias al año siguiente. Sus artículos editoriales en diferentes publicaciones científicas han sido ingentes y de una excepcional calidad. Trabaja en la actualidad en el Departamento de Matemáticas de la Universidad de Austin, Texas, EEUU. En diciembre del 2000 recibió la Medalla a la Ciencia en Washington. |
David George Crighton
Turbulencias en Fluidos,Ecuaciones Integrales, Problemas de Matemática Aplicada, Dinámica no lineal. |
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De Llandudno, Gales, Gr. Bretaña. Obtuvo el doctorado en la Universidad Imperial de Londres en 1969. Sus publicaciones sobre Teoría de Turbulencias en fluidos comenzaron desde 1970.A partir de 1974 fué destinado a Cambridge, en su sección de Ingeniería, aunque trabajó fundamentalmene en la Sección de Matemática Aplicada de la Universidad de Leeds cuyo departamento dirigió eficazmente. En Cambridge dirigió la sección de Matemática Aplicada y y Física Teórica en 1991. Falleció en abril del año 2000, dejando un trabajo extraordinariamente importante en el campo de la dinámica de fluidos. |
Evelyn Merle Roden Nelson
Algebras conmutativas, Algebras Compactas,Teoría de Redes, Teorema de Birkoff, Problemas de Computación Teórica. |
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De Hamilton, Ontario, Canadá. Hija de emigrantes rusos, sintió hasta su muerte un apasionado amor a la Matemática, que le hizo comprometerse fuertemente en tareas de investigación y apoyo a los estudiantes. Existen unas 48 publicaciones suyas de matemática de excelente calidad. Algunos de sus trabajos los realizó conjuntamente con Bernhard Banaschewski. Todo ello, y a pesar del deterioro creciente en su salud, sus trabajos tienen una gran influencia en el pensamiento algebrista actual. La Sociedad Matemática Canadiense concede actualmente el CMS Krieger-Nelson Lectureship para la investigación de Mujeres Matemáticas, en honor de Cecilia Krieger y Evelyn Nelson. |
Lenore Blum
Matemática computacional, Algoritmos, Lógica, Análisis Numérico, Geometría algebráica, Teoría de la computación real y compleja. |
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De Nueva York, EEUU. Hija de una maestra de escuela de Nueva York y de un trabajador de transportes, residió en Caracas, Venezuela, en su niñez. Se doctoró en 1968 con una tesis sobre Estructuras Algebráicas. Es miembro del Consejo de la Sociedad Matemática Americana. Ha sido impresionante la contribución de Blum a la investigación matemática, en particular una Teoría Matemática de la Inferencia Inductiva, Información y Control, que publicaría conjuntamente con su marido, Manuel Blum. Desde 1999 es profesora de la Universidad Cornegie Mellon. |
Krystyna M Trybulec Kuperberg
Teoría de los Sistemas dinámicos, Problema de los tres cuerpos, Conjetura de Seifert, Problema de Knaster. |
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De Tarnow, Polonia Su nombre de soltera era Krystyna M Trybulec, hija de un matrimonio de farmacéuticos de su pueblo natal. Por su extraordinario trabajo ha recibido varios premios, siendo quizás el más prestigioso el recibido en 1995, el Alfred Jurzykowski Award, por la Fundación Kosciuszko. Ha recibido también, al año siguiente, el Premio de Investigación en Ciencias Matemáticas de la Universidad de Auburn, Alabama -EEUU. Ha sido elegida para formar parte del Consejo de la Sociedad Matemática Americana. |
Pierre René Deligne
Geometría Algebráica, Topología Algebráica, Los 23 problemas de Hilbert, Teoría de Hodge, Teoría de Galois, Representaciones de Grupos Algebráicos |
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De Bruselas, Bélgica. Asistió a la Universidad Libre de Bruselas, donde se licenció en Matemática en 1966. Se doctoró en 1968. Ha trabajado y resuelto problemas importantes, como las conjeturas de Weil. Medalla Fields de 1978. Obtuvo el Premio Crafoord de la Academia Real Sueca de las Ciencias en 1988, junto Alexander Grothendieck, Simon Donaldson, y Shing-Tung Yau . |
Mitchell Jay Feigenbaum
Teoria de la Relatividad General, Espacios de Banach,
Análisis computacional, Teoria del Caos, Ecuación Logística, Geometría Fractal. |
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De Filadelfia, EEUU. Fué niño prodigio, se relacionaba poco con niños de su edad, hasta alcanzar los ambientes universitarios. Nieto de emigrantes que habian llegado a EEUU desde Varsovia, la familia de su padre, y desde Kiev, la de su madre. Los descubrimientos de Feigenbaum han tenido un fuerte impacto en gran número de campos de la matemática pura y aplicada. Actualmente trabaja en la Universidad Rockefeller Sus últimas publicaciones son de una extraordinaria importancia. |
John Henry Coates
Números p-adicos, Aproximación algebráica de funciones, Estudio de problemas dentro de la K-Teoría Algebráica, Teoria de Iwasawa, Conjetura de Weil, Curvas Elipticas. |
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De Nueva Gales del Sur, Australia.
Excelente investigador y también profesor de gran reputación.
En 1997 recibió el Premio Whitehead, otorgado por al Real Socidad Matemática de Londres, por su "contribución fundamental al estudio de la Teoría de Números y a su dedicación docente de apoyo a los vestigadores del Reino Unido e internacionalmente".
Sus trabajos sobre curvas elipticas han servido, por ejemplo, a A. Wiles para realizar la prueba de la Conjetura de Taniyama-Shimura, paso necesario en la demostración del llamado "Ultimo Teorema de Fermat". Actualmente trabaja en la Universidad de Cambridge. |
Vijay Kumar Patodi
Geometria diferencial, Operadores diferenciales, Variedades analíticas, Topología algebráica. |
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De Guna, Madhya Pradesh, India. Se doctoró en 1971 en la Universidad de Bombay, mediante un trabajo titulado La Ecuación del Calor y el Índice de los operadores Elípticos, dirigido por M S Narasimhan y S Ramanan. Con este trabajo de tesis doctoral comenzó la fama de gran matemático de Patodi. Publicó varios trabajos junto con Attiyah y Singer. A pesar de su fallecimiento prematuro, realizó importantes contribuciones a la geometría diferencial y al cálculo en variedades. |
Margaret Dusa Waddington McDuff
Geometría de estructuras multidimensionales, Geometría Simpléctica, Análisis funcional, Difeomorfismos de grupos |
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De Londres, Inglaterra Obtuvo en 1991 el prestigioso premio Ruth Lyttle Satter, de la Sociedad Matemática Americana. Aparte de sus excelentes contribuciones científicas, McDuff ha participado en movimientos de apoyo a la participación de la mujer en la investigación científica, siendo miembro activo de la Asociación de Mujeres de Ciencia, Matemática e Ingeniería. Desde 1995 es miembro de la Academia Americana de Artes y Ciencias. |
Gregori Aleksandrovic Margulis
Geometría diferencial, Teoría ergódica, Dinámica de sistemas, Subgrupos de Lie |
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De Moscú, Rusia. Ganó su primer premio importante como matemático cuando era todavia estudiante en la Universidad de Moscú. Obtiene la Medalla Fields en 1978, junto con Deligne, Fefferman y Quillen. Entre sus muchos éxitos podemos mencionar la demostración lograda en 1986 de la llamada Conjetura de Oppenheim, que hasta entonces solo habia sido probada para algunos casos particulares. Ha recibido otros honores, como la Medalla del Colegio de Francia (1991), el premio Humboldt en 1995, y es, desde 1991, miembro de la Sociedad Americana de Artes y Ciencias. También desde 1991 trabaja en la Universidad de Yale (EE.UU). |
William Paul Thurston
Geometría topológica, Topología algebráica, Teoría de foliaciones, Teoría de Grupos, Dinámica de sistemas |
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De Washington, D.C., USA. Medalla Fields de 1982, junto con Alain Connes y Shing-Tung Yau. Con una fantástica visión para la geometría, sus ideas han revolucionado completamente el estudio de la Topología de 2 y 3 dimensiones, estableciendo una interacción fructífera entre el Análisis, la Topología y la Geometría. Sus trabajos sobre foliaciones en variedades tridimensionales son de un extraordinario valor. Trabaja actualmente en la Universidad de Princeton. |
Rufus Bowen
Dinámica de sistemas, Invariantes en sistemas dinámicos |
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De Vallejo, California, USA. A los 17 años publicó su primer trabajo, y cuando tenía 21 habia publicado ya 5 artículos de gran valor científico. Se doctoró en 1970 en la Universidad de Berkeley con una tesis en la que desarrolla los trabajos de H. Poincaré y Gibbs sobre dinámica de sistemas. Fué dirigido por el profesor Stephen Smale. Sus publicaciones en los años 1974 y 1975 son de una gran calidad. Murió prematuramente en 1978. |
Alain Connes
Algebras de operadores, Algebras de Von Neumann, Topología algebráica |
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De Draguignan, Var, Francia. Nada más graduarse, en 1970 pasó al Centro Nacional de Recherce Scientifique francés. Dirigido por Jacques Dixmier presentó su tesis doctoral en 1973, en la Escuela Normal Superior, con un trabajo sobre Clasificación de factores de Tipo III sobre álgebras de operadores. Entre los muchos premios recibidos por sus trabajos citemos el Premio Aimeé Berthé en 1975, el Prix Pecot-Vimont en 1976 y la medalla del oro del Centro Nacional del la Recherche Scientifique en 1977. Los trabajos de Connes sobre álgebras de operadores y sus aplicaciones en la Física Teórica, han abierto nuevas áreas de investigación. Obtuvo la Medalla Fields en 1982, junto con William Thurston y Shing-Tung Yau. Desde 1982 es miembro de la Academia de las Ciencias francesa. |
Sun-Yung Alice Chang
Ecuaciones no lineales en derivadas parciales, Geometria isospectral, Variedades riemanianas, Condiciones en problemas de extremales |
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Shing-Tung Yau
Ecuaciones no lineales en derivadas parciales, Geometría Algebráica, Teoría de la Relatividad General, Tecnicas de Geometría Diferencial |
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De Kwuntung, China Se doctoró en 1971 en la Universidad de Berkeley, pasando inmediatamente al Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. Obtiene en 1982 la Medalla Fields, junto con Thurston y Connes. Con sus extraordinarios trabajos ha logrado resolver problemas de gran envergadura, como la prueba de la llamada Conjetura de Calabi, o la Conjetura de la masa positiva de la Geometría de Riemann, de aplicación en la descripción de la formación de Agujeros Negros dentro del marco de la Relatividad General, o el estudio de cuestiones relacionadas con el potencial de Kadler. Ha ejercido una gran influencia en la extensión de las ecuaciones en derivadas parciales a diferentes campos de la matemática. Ha recibido gran número de premios y honores por su obra de investigación. Desde 1993 es miembro de la Academia Nacional de Ciencias. |
Charles Louis Fefferman
Análisis multidimensional, Operadores, Convergencia y divergencia de Integrales singulares, Espacios de Hardy, Análisis de Fourier, Ecuaciones diferenciales en derivadas parciales |
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De Washington, D.C., USA. Niño prodigio, se dice que dominaba el cálculo antes de cumplir los 12 años. Se graduó en la Universidad de Maryland con honores con solo 17 años. En 1969 se doctoró con una tesis titulada Desiguadades en los Operadores de Convolución Fuertemente Regulares. Obtiene en 1978 la Medalla Fields, junto con Deligne, Margulis y Quillen. Con sus trabajos ha contribuido al desarrollo de campos importantes en la Matemática, como el análisis multidimensional complejo. Se le concedió también el Premio Bergman en el año 1992. Trabaja actualmente en la Universidad de Princeton. |
Fan Rong K Chung Graham
Teoría de números, Matemática discreta, Teoria esepectral de grafos, Teoría de Ramsey, Análisis combinatorio |
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De Kaoshiong, Taiwan. Publicó ya en 1973 un interesantísimo trabajo sobre los números cíclicos de Ramsey. Se doctoró en 1974 en la Universidad de Pensylvania, EE.UU, pasando a continuación a trabajar en la sección de informática de los Laboratorios Bell, en Murray Hill, Nueva Jersey. Trabajando en colaboración con otros matemáticos de Murray Hill, como Ron Graham y Sloan, publicó un conjunto de trabajos de gran importancia en su campo, tales como: Optimal rearrangeable graphs, o, en colaboración con Graham, On multicolor Ramsey numbers for complete bipartite graphs Pasó a trabajar en Harvard y en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. Sus trabajos sobre gráficos espectrales, y sobre el Proyecto Erdös son de una importancia extraordinaria. Es, desde 1998, miembro de la Academia Americana de Ciencias. |
Shigefumi Mori
Geometría Algebráica, Clasificación de Variedades Algebráicas |
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De Nagoya, Japón.
Se doctoró en 1978 en la Universidad de Kyoto con una Tesis sobre Anillos de Endomorfismos en Variedades Abelianas, dirigido por el profesor Masayoshi Nagata.
A pesar de su trabajo continuo como investigador y profesor en las Universidades de Nagoya y Kyoto, entre los años 1978 y 1990, fué profesor visitante en varias Universidades de Estados Unidos, como Harvard, el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Utah, o Columbia, con importantes contribuciones en su campo.
Obtiene en 1990 la Medalla Fields.
Sus estraordinarios trabajos de clasificación de superficies algebráicas, amplian el campo iniciado por grandes geómetras de los primeros años del siglo XX, como Castelnuovo, Enriques o Severi.
Sus trabajos continúan actualmente la línea marcada por los trabajos de Zariski en los años 50, y los de Kodaira, en la década posterior. |
Michael Hartley Freedman
Algebra Homotópica, Variedades multidimensionales, Conjetura de Poincaré |
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De Los Angeles, California, EEUU. Se doctora en 1973 con la Tesis Codimention-Two Surgerie. Sus trabajos sobre la demostración de la Conjetura de Poincaré son de un extraordinario valor, valiéndole su descubrimiento de la demostración para el caso n = 4, la Medalla Fields de 1986. Ha realizado importantes descubrimientos en el campo del álgebra homotópica, con trabajos de gran importancia en el cálculo en variedades n-dimensionales. Entre otros muchos honores recibidos, figura la Medalla Nacional de la Ciencia (1987), el Humboldt Award (1988), y el Guggenheim Fellowship Award (1994). |
Edward Witten
Física-Matemática, Teoria cuántica, Supersimetría, Teoría de cuerdas |
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De Baltimore, Maryland, EEUU.
Se doctora en 1974 en la Universidad de Princeton, pasando después a trabajar en Hardvard y en el Instituto de Estudios Avanzados.
Witten es básicamente un físico-matemático, con una capacidad única para interpretar matemáticamente acontecimientos y teorias físicas.
Obtuvo en 1990 la Medalla Fields, por sus extraordinarios trabajos, entre otros, la prueba de la Conjetura de la masa positiva, desarrollando de forma efectiva las ideas más novedosas sobre supersimetría.
Su clara visión conceptual de problemas fundamentales ha influido decididamente en la arquitectura matematica de campos pioneros de la actual física de particulas. |
Robert Wayne Thomason
K-Teoria algebráica, Topología Algebràica, Teoria de Categorias |
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De Tulsa, Oklahoma, EEUU . Obtiene el doctorado en Princeton en 1977 bajo la supervision de John Moore. Trabajó en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. En 1983 pasa la la Universidad John Hoptkins donde publicó excelentes trabajos científicos, resolviendo algunos problemas planteados sobre estructura homotópicas por Grothendieck en décadas anteriores. Trabajando despues en la universidad de Rutgers hizo algunos descubrimientos de gran importancia en colaboración con Thomas Trobaugh. Reconocido internacionalmente obtuvo la dirección del Congreso Internacional de Kyoto en 1990. Diabético, falleció prematuramente en 1995, en su epoca de trabajo en la Universidad de Paris. |
Vaughan Frederick R Jones
Algebras de Von Neuman, Topología Algebràica, Geometría Topológica, Algebras de Lie |
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De Gisborne, Nueva Zelanda. Se doctora en Matemáticas en 1979. Se desplazó a EE.UU para trabajar en la Universidad de Pensilvania primero (hasta 1984) y después en Berkeley, California. Ha realizado importantes trabajos sobre el Teorema de Indices en las Algebras de Von Neumann, continuando en este campo los trabajos de Connes y otros, descubriendo nuevos invariantes polinómicos en la teoría de nudos que le han llevado a establecer importantes conexiones entre diferentes ramas de la matematica. Recibió la Medalla Fields en 1990, en el Congreso de Kyoto, por sus extraordinarios descubrimientos en geometría topológica. Desde 1993 es miembro de la Academia Americana de Artes y Ciencias. |
Lai-Sang Young
Dinámica de Sistemas, Caoticidad, Sistemas caóticos, Atractores |
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De Hong Kong. Obtiene el doctorado en 1978 en Berkeley, California. Trabajó desde entonces en diferentes universidades: Warwick, Michigan, Bielefeld (Alemania), Princeton, etc. Desde 1977 comenzó a publicar trabajos de gran interés científico, como "Entropy of continuous flows on compact 2-manifolds" Desde entonces, sus trabajos en la teoria de sistemas caóticos y el estudio de atractores caóticos han sido de extraordinario valor. Ha recibido varios premios por su labor, entre ellos el Ruth el Lyttle Satter. Tambien recibió el premio de la Fundación Nacional de Ciencias para Mujeres dedicadas a la Ciencia y la Ingeniería. Ha recibido asimismo el premio Guggenheim. |
Andrew John Wiles
Teoría de números, Teoria de Iwasawa, Representaciones de Galois, el Ultimo Teorema de Fermat |
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De Cambridge, Inglaterra.
Obtiene el doctorado en 1980, bajo la supervisión de Henry Coates,en la Universidad de Cambridge.
Investigador de gran capacidad de trabajo, ha saltado a la fama desde 1994 por haber logrado la demostración de la conjetura de Taniyama-Shimura para curvas elípticas modulares, paso que ha permitido la prueba del llamado Ultimo Teorema de Fermat, prueba que la ha valido el premio de la Fundación Clay de Matemáticas.
Recibió también, entre otros, el Schock Prize en Matemática de la Academia Real de Ciencias sueca y los Prix Fermat de la Universidad Paul Sabatier.
Trabaja actualmente en Princeton.
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Jean Bourgain
Espacios de Banach, Análisis armónico, Teoría Ergódica, Ecuaciones diferenciales parciales de la Física Matemática |
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De Ostende, Belgica. Obtiene en 1977 el doctorado en la Universidad Libre de Bruselas. Dotado de una capacidad inusual para el análisis matemático, ha sabido combinar ideas innovadoras con métodos simples, lo que le ha permitido en su trabajo resolver problemas de envergadura conectando entre sí diferentes ramas de la matemática. Recibió desde 1979 varios premios por sus trabajos, culminando en 1991 con el Ostrowski Prize de la Fundación Ostrowski de Suiza. Después, en el Congreso Internacional de Matemáticos en Zurich de 1994, Bourgain recibiría el alto galardón de la Medalla Fields Trabaja desde 1994 en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. |
Gerd Faltings
Teoría de Números, Geometría algebráica, Conjetura de Mordell |
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De Gelsenkirchen-Buer, Alemania. Se doctora en 1978 en la Universidad de Münster, pasando al año siguiente a trabajar en Harvard, EEUU, como investigador. De vuelta a Alemania trabajó como profesor en la Universidad de Wuppertal hasta que pasó a Princeton en 1985. Faltings logró demostrar las conjeturas de Mordell, Shafarevich-Tate a lo largo de 1983, para lo cual utilizó métodos numéricos y de geometría algebráica, consiguiendo exitos extraordinarios en este campo, hasta el punto de ser un referente obligado para Andrews Wiles en su prueba del Teorema de Fermat. Se le otorgó la Medalla Fields de 1986 en el Congreso Internacional de Berkeley, entre otros meritos, por su prueba de la Conjetura de Mordell. |
Ingrid Daubechies
Teoría cuántica, Espacios de Hilbert, Algebras de Von Neumann |
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De Houthalen, Belgica. Se doctora en Ciencias Físicas en 1980, mientras trabajaba como profesora ayudante de investigación en la Universidad Libre de Bruselas. Su tesis, titulada "Representación de operadores cuánticos en los espacios de Hilbert de funciones analíticas" es la base de la publicación posterior de varios artículos de excepcional calidad. Ha recibido entre otros honores, el prestigioso premio Louis Empain a las Físicas, que se otorga cada cinco años a un científico belga por trabajos realizados antes de los 29 años Trabajo posteriormente, a partir de 1987, para los laboratorios Bell, EEUU, realizando trabajos novedosos en el campo de la computación teórica. Desde 1992 es miembro de la Academia Americana de Artes y Ciencias. Actualmente trabaja en Princeton. |
Vladimir Gershonovich Drinfeld
Geometría Algebráica, Teoría de Números, Teoría de grupos cuánticos |
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De Kharkov, Ucrania. Trabaja desde 1981 en el Instituto B Verkin de Bajas Temperaturas de la Academia de Ciencias de Ucrania. Candidato a doctor desde 1978, defendió su tesis en 1988 en el instituto Steklov, de Moscú. Por sus extraordinarios descubrimientos en teoría cuántica de grupos, y en la teoría de números, obtuvo la Medalla Fields en el Congreso internacional de Kyoto, 1990, junto con Vaughan, Shigefumi y Witten. Drinfeld ha conseguido una interesantísima prueba para la Conjetura de Langlands en GL(2) sobre campos funcionales, introduciendo en general novedosas ideas sobre módulos elípticos. Son de gran valor sus trabajos, en colaboración con Manin, sobre las ecuaciones de Yang-Mills, uno de los grandes problemas actualmente abiertos, usando métodos de Geometría Algebráica. Es actualmente miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania. |
Efim I Zelmanov
Teoría de grupos, Algebras de Jordan, Algebras de Lie, Problema de Burnside |
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De la antigua Unión Soviética. Candidato a doctor en 1980, se doctora en 1985 en la Universidad de Novosibirk. Obtuvo en 1994 la Medalla Fields, por su prueba del Problema restringuido de Burnside, solo resuelto hasta entonces en algunos casos parciales, antes de 1930. Su extraordinario estudio del Problema general de Burnside le ha permitido introducir ideas de gran originalidad en relación con las Algebras de Lie y las Algebras de Jordan, con importantes descubrimientos en este campo. Ha recibido, entre otros premios, la Medalla de Francia (1992) y el Premio André Aizenstadt (1996). Actualmente trabaja en la Universidad de Yale, EE.UU. |
Pierre-Louis Lions
Ecuaciones no lineales en derivadas parciales, Ecuación de Boltzman, Cálculo variacional, Problemas extremales. |
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De Grasse, Alpes-Maritimes, Francia. Hijo del conocido matemático Jacques-Louis Lions, se doctora en el año 1979, pasando a trabajar inmediatamente en el Centro Superior de Investigación Científica de París hasta 1981. Ha realizado importantísimas contribuciones a la Teoría general de las ecuaciones de derivadas parciales, con notables descubrimientos de aplicación a fenómenos tanto de la Física como de la Teoria Probabilística o la Geometría. Todo ello empleando métodos diferentes, con una increíble habilidad para unificar conclusiones y resolver problemas generales de forma original. Galardonado con la Medalla Fields, junto con Burgain, Yoccoz y Zelmanov, en el Congreso de Zurich de 1994, es miembro de la Academia Francesa de la Ciencias y de otras Academias de Ciencias Europeas. Ha recibido, entre otros premios, el de la Fundación Doistau-Blutet (1996), los premios Ampere (1992) y el IBM de 1987. |
Jean-Christophe Yoccoz
Ecuaciones diferenciales, Sistemas Dinámicos, Topología General, Caoticidad y estructuras fractales |
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De Francia. Se doctora en París en el año 1985. Profesor de la Universidad de París-Sur (Orsay), y del Colegio de Francia. Yoccoz combina una penetrante intuición geométrica con un gran sentido del análisis. Ha desarrollado métodos novedosos, tanto en lo que se refiere al estudio de objetos fractales clasicos de Julia y Mandelbrot, como en el anáisis de problemas de estabilidad de sistemas dinámicos. Es miembro del Instituto Universitario de Francia y de la Unidad de Investigación "Topología y Dinámica" del Centro Nacional de Investigación Científica de Orsay. Por sus trabajos en los sistemas dinámicos obtuvo la Medalla Fields de 1994, que recibió en el Congreso Internacional de Zurich. Ha recibido, además, entre otros premios, el IBM de 1985, el Premio Salem de 1988, y el JAFFE de la Academia de las Ciencias. |
Simon Kirwan Donaldson
Topología General y Algebráica, Geometría Topológica, Calculo en variedades n-dimensionales diferenciables |
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De Cambridge, Inglaterra. Obtiene el doctorado en 1983, y pasa a Oxford como profesor investigador. Ya en su época de estudiante graduado publicó un trabajo sobre variedades 4-dimensionales que causó sensación. Cuando comenzó sus publicaciones, sus ideas resultaban tan novedosas y extrañas a topologistas y geómetras que tomaron con recelo los planteamientos de Donaldson. Se le considera hoy dia uno de los mayores especialistas mundiales en geometria 4-dimensional, habiendo sabido crear áreas de interés fructíferas en este campo. Trabaja en el año 1983-84 en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, pasando luego Oxford, donde continúa en la actualidad. Obtiene, con sólo 29 años, la Medalla Fields de 1986. Son muchos los premios y honores recibidos por Donaldson: Premio Whitehead en 1985, Premio Williams Hopkins de 1991, Medalla de la Sociedad Real Británica en 1982, Premio Crafoord de la Academia de las Ciencias de Suecia en 1994, etc.. |
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