Análisis desde el punto ingenieril de la obra  De la tierra a la luna.

Por Ulises Josue Molinito Hernandez

El libro de Julio Verne De la tierra a la Luna usa un sin número de métodos mecánicos, dinámicos y matemáticos para completar la narración de la historia dándole un arraigo de credibilidad entre la creación del proyectil que va a ser lanzado a la luna y la situación histórica, literaria y fantástica de los personajes.  Si bien no eran desconocidos estos métodos en aquella época los conocimientos a profundidad de Julio Verne sobre estos temas no se especializaban en este campo, ya que su profesión principal fue el derecho.1  La pregunta destacable en la ejecución de los cálculos de este libro se pueden delimitar a dos posibilidades: la ayuda de su imaginación e investigación o la ayuda de algún personaje o varios especializados en el tema. En este análisis se hablara de los estudios realizados como se conocen hoy en día, se comparara todos los estudios mencionados en esta obra con los conocimiento alcanzados por un pasante de la carrera de ingeniería mecánica y se mencionara como es que tuvo alcance de estos conocimientos el escritor Julio Verne.

En la obra De la tierra a la luna se hace mención de personajes de mayor relevancia en el campo de la artillería como Parrot, de Dahlgreen y de Rodman. Puesto que la historia se basa en el “Gun Club”; un  grupo de hombres dedicados al arte de la perfección de las armas,  quienes unificados por la misma pasión desarrollan también armas de todo tipo. Sin embargo, para este dedicado grupo su denominado campo de pruebas, el campo de batalla deja de ser activo debido a que la guerra batallada llega a su fin. Con lo  cual los hizo quedar sin poder probar todos esos diseños nuevos en mente, que con tanta dedicación habían realizado, sin la aplicación y la practica “¿de qué sirven la teorías? (Verne, 5)”.

Al romperse el objetivo principal del  “Gun Club” se ven obligados a redirigir sus conocimientos a otros espacios, buscar una razón de ser en otro campo inexplorado:

 “He, pues, buscado, trabajado, calculado, y ha resultado de mis estudios la convicción de que el éxito coronará nuestros esfuerzos, encaminados a la realización de un plan que en cualquier otro país sería imposible. Este proyecto, prolijamente elaborado (enviar un proyectil a la luna), va a ser el objeto de mi comunicación. Es un proyecto, digno de vosotros, digno del pasado del Gun Club, y que producirá necesariamente (Verne 10)”.

El presidente Impay Barbicane les da un nuevo propósito,  algo que para esa época podría haber sonado descabellado para ellos era innovación, la propuesta de mandar un proyectil a la luna toma relevancia dentro del libro a causa de que en ese siglo XIX  es sorprendente porque la tecnología que tenían no era tan avanzada de este punto de la obra en adelante se proponen diversas formas de lograr lo anterior mencionado lo cual examinaremos más detalle.

El primer dato propuesto es la velocidad inicial que debe tener el proyectil para alcanzar a llegar a la luna  3  este valor era muy preciso para las herramientas existentes en esa época. Aunque al ser la única cifra deducida y el poco conocimiento que tenían sobre el espacio vacío, decidieron que lo mejor era asesorarse con expertos en el tema4 algo que forma parte del método científico para realizar cualquier proyecto. Primero hicieron notar la condición del lugar desde donde debía ser disparado dicho proyectil dada entre 0° y 28° latitud norte o sur y la ocasión requerida donde debe ser disparado debido a que las condiciones en las cuales la superficie de la tierra y su satélite están más cerca entre sí pueden variar, el tiempo estimado del trayecto, el disparo tiene que ser totalmente vertical en otras palabras, normal a la superficie terrestre. Estas son las condiciones más importantes a la hora de hacer los análisis.

Lo siguiente son las observaciones dinámicas y mecánicas realizadas para el diseño del proyectil y el cañón:

 

Los diámetros interior y exterior del proyectil como muestra la imagen fueron propuestos después de una comparación de materiales tomando como factor principal el peso del proyectil, ya que este es un factor influyente para el trayecto del mismo. Siendo esta la condición a la que llevo a la decisión de hacerla hueca, el resultado de estas reducciones y condiciones le dio a la bala un peso de 20000 libras.

Por último, para que esta bala hueca no tuviera ningún otro factor que afectara su desplazamiento se decidió que sería redonda, el resultado de estas reducciones y condiciones le dio a la bala un peso de 20000 libras (Verne 32).

¿Qué pasa cuando un proyectil se lanza al espacio? ¿Qué tipos de efectos o reacciones sufre? Hay tres fuerzas independientes que afectan al proyectil, las cuales son: la resistencia del medio, la atracción de la tierra y la fuerza de impulsión (Verne, 5).

Analicemos estas tres fuerzas independientes:

La fuerza de resistencia del medio  es causada por el aire el cual representa una resistencia al movimiento para el proyectil, pero esta fuerza se puede considerar despreciable ya que se superaría el límite de la tierra en aproximadamente 5 segundos. La atmosfera de la tierra no tiene más que 40 millas ≈ 64.4 kilómetros o esto es lo que dicen en el libro aunque, según la Federación Aeronáutica Internacional ha establecido la Línea de Kármán a una altitud de 100 kilómetros ≈ 62 millas como una definición de trabajo para el límite entre la atmosfera y el espacio. La atracción a la tierra  es básicamente la causada por la gravedad y la masa del proyectil, la cual “…disminuirá en razón inversa al cuadrado de las distancias (Verne, 17).”

Si este proyectil fuese transportado a 257,542 millas, que es la distancia a la que se encuentra la luna. A medio camino, pasado un segundo quedaría casi inmóvil. “Como vencer progresivamente la acción del peso. ¿Cómo la venceremos? Mediante la fuerza de impulsión (Verne 35).”

La longitud del cañón está dada por una regla que dice que debe de ser de 20 a 25 veces el diámetro de la bala, y pesar de 235 a 240 veces más que esta:

Pero dado que esto se creyo ineficiente para este caso en particular ya que con una bala de 9 ft de diámetro y que pesa 20000 libras, el cañón tendría una longitud de 225 ft y un peso de 200000 estos últimos datos dados por el libro pero utilizando la regla mencionada con anterioridad da un número muy diferente en el peso:

Como pueden observar es un margen de error enorme al dato mencionado en el libro, pero al final estos no son los datos tomados para la creación del cañón, dado que estas medidas les parecieron insuficientes cuadriplicaron la longitud y decidieron que la longitud del cañón sería de 900 pies.

El grosor de sus paredes otro factor muy importante, ya que debe resistir la fuerza de expansión de toda esa pólvora que dará el impulso que se necesita, se propone un grosor de 6 ft que es más que suficiente para resistir toda esa presión.

También se decidió que el cañón seria estático y por lo tanto debería ser fundido en el lugar desde donde seria disparado. Aquí hacen mención del acabado que debe de tener para evitar el ánima (aire) entre el cañón y la bala de esta manera no habrá perdida de gas al momento de la combustión de la pólvora, otro punto a discutir es el material por el cual está compuesto se menciona que este debe de tener mucha tenacidad y dureza, ser infusible al calor, ser inoxidable a indisoluble a la acción corrosiva de los ácidos. Después de proponer estas condiciones deciden usar el hierro fundido únicamente por su costo (Verne, 38). Pero este material no cumple con varias de las condiciones mencionadas anteriormente como es la de ser inoxidable e indisoluble a la acción corrosiva, así que no se ve la necesidad de mencionarlas si al final no se cumplió con ellas.

Siendo este el final del análisis de su gran proyecto plasmado por un literato y lleno de datos interesantes, como tal hace falta muchísimos más cálculos que debieron de realizarse para asegurar la efectividad de dicho proyecto aquí haremos mención de ellos:

  • Recipientes de pared gruesa a presión
  • Resistencia de los materiales
  • Cilindros de pared gruesa
  • Esfuerzos por cortante
  • Esfuerzos por presión
  • Deformaciones
  • Presión ejercida por expansión

Al ser estos muy importantes para saber si dicha fuerza de impulso será soportada por la bala o que tipos de deformaciones sufrirían las paredes después de ser disparado el proyectil y cómo estas afectaron su trayectoria suponiendo una mayor resistencia al movimiento. Además de reconocer como cambiarían las propiedades del material después salir disparado ¿soportara el impacto? O al menos la presión ejercida al ser disparado. Estos siendo cálculos tan importantes no pudieron ser simplemente ignorados, dicho esto no está más decir que todo lo mencionado en la obra de Verne no es de igual importancia ya que tan colosal proyecto para la época necesitaría muchísima más investigación y cálculo para su realización.

Si bien son importantes los acontecimientos del resto de la historia no hay análisis ingenieril que llevar acabo para ellos más que algunos minuciosos actos : Al realizar su fundición no se hace una mención específica sobre las técnicas de fundición o las herramientas utilizadas como tales, pero si sobre datos importantes como el molde de arena y el “corazón” de dicho molde que son muy necesarios para que termine teniendo la forma deseada aunque es una tarea muy complicada por sus medidas tan grandes que tendrá. Además la fundición de aquel entonces era tarea nada sencilla para objetos de un tamaño tan excedente como el de este colosal cañón.

A partir de este punto el cambio último en el diseño es la forma de la bala propuesto por Michael Ardan, este queriendo ser pasajero en la bala que será enviada a la luna cambiando una forma redonda a una cilindro-cónica que si bien era para no ir dando vueltas a la hora de ser disparado también mejoraba un poco su trayecto pero el llevar un pasajero se podría pensar imposible, que efectos tendría sobre la persona la repercusión del disparo, hacen mención de que las medida preventiva seria agua que si bien es un fluido y es muy bueno absorbiendo impacto (Verne, 76). Esta medida preventiva estará dad por 3 pies de agua al comienzo del proyectil, esto aumentara el peso del proyectil 11500 lb más pero gracias a la excesiva fuerza de impulsión que recibiría esto no será problema alguno.

Finalmente, siendo Julio Verne un escritor es casi impensable que él tuviera el alcance todos estos conocimientos “ingenieriles”, y más aún la proximidad que tenían sus resultados a los reales. Los métodos que a pesar de no ser mencionados en su totalidad, son avanzados y no sencillos de comprender a menos de tener conocimientos previos sobre el tema se dice que en los complejos cálculos fue ayudado por su primo Henry Garcet5. Pero el lenguaje técnico utilizado y la manera de representar estos cálculos hacia parecer que hubiesen sido escritos por alguien especializado en el tema. Es muy satisfactorio leer sobre temas conocidos en el campo ingenieril que si bien esta y otras obras del autor son consideradas fantasía ahora parecen muy posibles siendo innecesario dar todos los valores tan precisos, para ser un historia de fantasía con dar datos imaginarios hubiera bastado. A Verne no le bastó con escribir acerca de lo fantástico él tenía una manera visionaria de crear sus historia haciéndolas ver como posibles.

 

 

 

Bibliografía

 

El siglo de Torreón. “1905: Fallece Julio Verne, un autor adelantado a su época”. Torreon, 203. Web https://www.elsiglodetorreon.com.mx/noticia/852576.1905-fallece-julio-verne-un-autor-adelantado-a-su-epoca.html

 

Hibbeler C. Russell. Ingeníera Mecánica, Dinámica, Decimosegunda edición. México: Pearson Educación. 2010.

 

Goodno. J Barry. Gere M. James. Mechanics of Materials 7th edition. Toronto: Cengage Learning. 2009.

 

Ordieres Bouzareñs L, and Abel La Rosa Bermúdez. “Julio Verne. Predecir Con Ciencia.” Transporte Desarrollo Y Medio Ambiente, vol. 27, no. 2-3, 2007.

 

Pere Sunyer Martín. Literatura y ciencia en el siglo XIX. Los viajes extraordinarios de Jules Verne. Geo Crítica. Web. http://www.ub.edu/geocrit/sv-56.htm

Verne, Julio. De la tierra a la luna. Biblioteca virtual. 2003. Web. http://www.biblioteca.org.ar/libros/656256.pdf

 

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