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Filmando los primeros milisegundos de una explosión nuclear con el Rapatronic: una maravilla de ingeniería de 1950


Filmar los primeros microsegundos de una explosión nuclear hoy requiere cámaras increíblemente poderosas con velocidades de cuadro ultrarrápidas y velocidades de obturación prácticamente instantáneas restringidas a los organismos de investigación gubernamentales.

Incluso para los estándares actuales, la mayoría de las cámaras son incapaces de capturar en cualquier lugar cercano a la infancia de una explosión nuclear. Solo las cámaras de velocidad ultrarrápida, en su mayoría restringidas a instituciones académicas u organismos de investigación gubernamentales, poseen la capacidad de registrar cualquier cosa remotamente cercana al comienzo de una explosión nuclear.

Parecería virtualmente imposible para cualquiera producir una cámara con tales habilidades a principios de la década de 1950. Pero determinados por una nueva era de ciencia nuclear insondable, los científicos pronto desarrollarían un nuevo sistema para capturar cada milisegundo de una explosión nuclear.

A continuación se muestran algunas de las imágenes más famosas y espeluznantes que surgieron de la Guerra Fría.

La cámara rapatrónica

Esta es la historia de la cámara Rapatronic, la primera cámara en revelar los primeros milisegundos de una explosión nuclear con detalles extraños y sin precedentes.

A raíz de las explosiones nucleares que devastaron las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki, los científicos quedaron desconcertados por la monstruosa creación de los Estados Unidos: las bombas atómicas de Little Man y Fat Boy.

Pero en medio de la destrucción surgió una ansiosa curiosidad, que dejó a los científicos preguntándose:¿Qué sucede dentro de una explosión nuclear?

Las cámaras de 1950 eran todavía bastante rudimentarias, como era de esperar. Las cámaras de película funcionaban desenfrenadamente, pero la mayoría solo podía tomar una foto a no más de 1/300 de segundo, demasiado lento para capturar información útil sobre una explosión atómica.

El primer video de una explosión nuclear

Después de que Japón rechazó una rendición incondicional, en 1945, Estados Unidos pasaría a probar y registrar la primera explosión nuclear, denominada "Disparo Trinity" en el Laboratorio de Los Alamos en el sureste de Nuevo México. Sería la primera prueba de armas atómicas en vivo en los Estados Unidos.

Si bien es ciertamente impresionante, el video ofreció poca información sobre los mecanismos internos de lo que impulsa una explosión nuclear a alcanzar proporciones tan grandes.

La mecánica y la ciencia nuclear de una bomba atómica estaban bien descritas y documentadas en la década de 1940. Sin embargo, lo que faltaba a los científicos era un video para revelar el funcionamiento fundamental de una explosión atómica momento a momento. Un video de este tipo podría proporcionar una visión inmensa de un nuevo lado de la ciencia, imposible de apreciar solo con el ojo humano.

Las imágenes fijas habían capturado momentos instantáneos en explosiones nucleares antes, pero no podían tomar fotos con una sucesión lo suficientemente rápida o con la precisión suficiente para unir un video lo suficiente como para proporcionar información útil que los investigadores no hayan observado previamente.

Fotografía Rapatronic

Sería el Dr. Harold Edgerton quien tendría la tarea de desarrollar una cámara rapatrónica, un sistema de cámara capaz de tomar fotografías a una velocidad de fotogramas de 10 millones de fotogramas por segundo.

La velocidad de obturación impresionantemente rápida fue posible gracias a un ingenioso mecanismo que podía abrir y cerrar un obturador aparentemente instantáneamente. Efectivamente, se envolvió una bobina alrededor de un cilindro de vidrio especial. Cuando se induce con una corriente eléctrica, el campo magnético creado por las bobinas abre y cierra el obturador en rápida sucesión (vea el video a continuación). La acción rápida y la naturaleza electrónica del dispositivo llevarían a su nombre, el Rapatronic.

Pero no fue particularmente la velocidad de obturación, el tiempo en el que un obturador expone un sensor a la luz, lo que impidió a los científicos registrar los primeros milisegundos de una detonación nuclear antes.

Más bien, el problema surgió de la falta de capacidad para tomar fotos con velocidades de obturación increíblemente rápidas en rápida sucesión. En otras palabras, las cámaras simplemente no tenían una velocidad de fotogramas lo suficientemente rápida como para capturar los primeros milisegundos de una explosión nuclear.

Cómo funciona una cámara rapatrónica de cámara ultra lenta

La solución a una velocidad de fotogramas en búfer no supondría una mejora para la velocidad de fotogramas de una sola cámara. En cambio, un espejo giratorio redirigiría la luz hacia una película curva colocada sobre el espejo. Entre cada activación del obturador, el espejo giraría ligeramente, lo que permitiría tomar el siguiente cuadro tan rápido como 10 mil millonésimas de segundo más tarde.

"Las exposiciones eran a menudo tan cortas como 10 mil millonésimas de segundo, y cada cámara podía tomar sólo una fotografía. Como resultado, se instalaron bancos de cuatro a 10 cámaras para tomar secuencias de fotografías durante una sola prueba nuclear". Según el sitio de seguridad nacional de Nevada (NNSS).

Unir las imágenes revela la belleza interior de un demonio destruido, una percepción que nunca podría apreciarse a través del ojo humano.

A continuación, Charles Wyckoff, uno de los desarrolladores de la cámara Rapatronic, explica la tecnología que él y el Dr. Edgerton crearon para grabar videos en cámara ultra lenta de una explosión nuclear.

Descubrimientos increíbles de la cámara rapatrónica

A pesar de que su objetivo principal se centra en medir el tamaño de la explosión a medida que se expandía, la cámara Rapatronic condujo al descubrimiento de un fenómeno particularmente interesante. El examen del video en cámara ultra lenta reveló manchas en la bola de fuego: la aparición de manchas y manchas de color que se propagaron a través de la bola de fuego.

Fue la primera vez que se observó un efecto de este tipo, lo que condujo a un descubrimiento intrigante. Según NNSS, el crecimiento inicial de la bola de fuego después de una explosión es acelerado por el transporte radiactivo, esencialmente rayos X térmicos que "superan" a los restos de la bomba que explota.

Milisegundos más tarde, se forma un frente de choque que obliga a una mayor expansión de la bola de fuego. Sin embargo, a medida que las ondas de choque calientan el aire circundante, crean una barrera y ralentizan la expansión de la bola de fuego.

"Los escombros de la bomba real y la cabina de disparo se vaporizan, y los vapores se aceleran inicialmente a velocidades muy altas antes de que se forme el frente de choque. Una vez que se forma el frente de choque, los grupos de material salpican contra la parte posterior del frente de choque de forma irregular patrón que crea la apariencia moteada ". NNSS explica.

Nacida de una época oscura, la cámara Rapatronic sigue siendo una herramienta valiosa para que los científicos utilicen y comprendan mejor los eventos que se desarrollan inmediatamente en los milisegundos posteriores a la detonación de una bomba nuclear. Y todo esto hubiera sido imposible sin los ingeniosos esfuerzos de Charles Wyckoff y el Dr. Edgerton.


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