Relojes de astronauta: del espacio o de la imaginación

El deseo primitivo de entender, de explorar, define en mi opinión la esencia del cerebro humano. La dificultad de emprender la exploración de la alta montaña o de la profundidad del océano, requiere de intensa planeación y no pocos recursos e imaginación. La exploración espacial tripulada, requiere de lo mismo, pero a nivel de países enteros.

Todo el mundo intuye, aún sin mucho conocimiento de la actividad en sí, que los instrumentos y personas involucradas en la astronáutica son especiales porque deben responder, planear y adaptarse a condiciones literalmente mortales; incontrolables en gran medida. Temperaturas extremas, cambios de presión súbitos, radiación...

Es por eso que los relojes de astronauta, íconos posibles de poseer, causan una admiración especial entre los entusiastas de la relojería.

He aquí un pequeño tour por la historia, sorprendente para más de uno estoy seguro, de los relojes de cosmonauta.

El más famoso de los relojes de especialidad espacial es sin duda el Omega Speedmaster, usado por los astronautas Armstrong, Aldrin y Collins en la misión del Apollo XI que puso por primera vez un hombre, en realidad dos, en la luna.

Dicho sea de paso, el de Neil Armstrong, primero ejemplar de nuestra especie que bajó en otro mundo, no descendió junto con él ya que Armstrong debió dejarlo en el módulo lunar para sustituir el de la nave, cuyo cronógrafo había dejado de funcionar en algún punto de la misión. El de Buzz Aldrin, compañero del Armstrong, sí descendió a la luna y sobrevivió sin problemas el ambiente lunar. El Speedmaster original estaba dotado de un cronógrafo mecánico de cuerda manual. Dice el mito urbano que no se escogió un reloj automático porque se asumió que en la ingravidez del espacio el reloj el mecanismo de cuerda automático no funcionaría. Por supuesto, es una tontería, un grupo de ingenieros que puede mandar un hombre a la luna no ignoraría la física básica elemental. Lo cierto es que en esa época (finales de los 60´s) el Speedmaster fue el único que sobrevivió las pruebas de temperaturas extremas, agua y golpes que la NASA requería.

En la década de los 70, la NASA recertificó al Speedmaster para las misiones del transbordador espacial y al menos hasta el inicio del tercer milenio, es el único que está aprobado para caminatas espaciales por esa agencia. La imagen de arriba muestra el Speedmaster versión 40 aniversario de la llegada del hombre a la luna.

Aunque sin duda es el más famoso de los relojes de astronauta, el Speedmaster no fué el primer reloj usado en el espacio. Ni siquiera fue el segundo...

El honor del primer reloj usado por un Homo Sapiens en el espacio corresponde por supuesto al que usó Yuri Gagarin en el bautizo de nuestra especie en la órbita terrestre. Fue un Sturmanskie (navegante en ruso) de cuerda manual. Ésta clase de reloj (izquierda) se les daba a los graduados de la prestigiosa escuela de vuelo de Orenberg, ciudad Rusa frente al río Ural. Versiones algo más modernas de Sturmanskies tienen el récord de permanencia en gravedad cero, a través de los cosmonautas que llegaron a pasar años incluso, en las estaciones espaciales soviéticas. En cierto sentido son los relojes de astronauta que más merecen en título.

El 12 de junio de 1965, el cosmonauta soviético Alexei Leonov hizo historia con la primera caminata espacial, acompañado de este modelo de cronógrafo Poljot Strela (flecha en ruso) de cuerda manual. Esta máquina era normalmente otorgada a los pilotos rutos en los 50´s y se usó extensamente por los cosmonautas hasta 1979.

Ha habido otros relojes como este Sinn 142 que la NASA aprobó y que se usó mucho en las misiones del Space Shuttle.

Pero mi favorito sin duda, es el único reloj realmente diseñado desde cero para el espacio: el Seiko Spacewalk que aparece abajo y que cuenta con tecnología en la que un reloj automático mecánico es regulado no por un escape convencional de áncora, sino por un freno electromagnético que recién está comercializando la marca japonesa en sus relojes Springdrive. El reloj fue probado en 2008 en una caminata espacial por Richard Garriot, uno de los primeros astronautas "turista" en una misión a la Estación Espacial Internacional.

No es ya muy probable que me toque viajar al espacio más que en cenizas si acaso, pero por si acaso, conservaré mis relojes de astronauta para que mis hijos los usen en el lugar al que pertenecen... Nada los haría vibrar más en su vida que ver nuestro hogar, ese pálido punto azul, desde el espacio.

Imagen de caminata espacial cortesía de la NASA.

El ID ONE de Cartier: ¿el futuro de la relojería mecánica?

Yo pienso que sí, que Cartier tiene en su futuro inmediato la llave de la alta relojería mecánica. Muchas marcas han estado innovando a través de los años con materiales, complicaciones y hasta con escapes innovadores, pero la realidad es que han formado más bien parte de un cambio gradual que de una revolución. Pero Cartier se embarcó hace unos años en un esfuerzo de investigación sin precedentes con una ambición amplia y de largo plazo: idear y construir el mejor movimiento que se pudiera con la tecnología actual o en desarrollo. El resultado es el Cartier ID ONE, por ahora un reloj concepto. Por cierto, algo que no se buscó específicamente, pero que al trabajar en este proyecto Cartier se encontró, es que terminó teniendo en las manos un movimiento con precisión muy cercana a la de un reloj de cuarzo...

Lo más interesante de este concepto es que como sucede en la Fórmula 1 de carreras de autos, la tecnología desarrollada en el ID ONE, Cartier la implementará gradualmente en sus calibres en los próximos años. En este sentido, Cartier le apostó a una revolución integral para su alta relojería. Durante años produjeron más joyería en sus relojes que relojería en sí, pero parece que la casa parisina ahora se quiere comer el pastel del futuro de la relojería.

El enfoque de Cartier para crear el ID One era simple: una máquina que no requiriera regulación ni ajuste durante su vida útil, que tampoco requiriera lubricación (el talón de Aquiles de los relojes mecánicos) y que sencillamente acabara con los problemas de la tecnología mecánica. Después de tantos años, nadie sabía si era posible.

Los problemas de la relojería mecánica

Con la inclusión de materiales amagnéticos, indeformables y de bajo coeficiente de expansión térmica, los problemas de la relojería mecánica están casi exclusivamente concentrados en dos aspectos: el ajuste y la lubricación.

Uno de los costos más altos al producir un reloj mecánico de calidad se genera del tener que ajustarlo y regularlo de manera que sea lo suficientemente preciso y exacto. Esto es en gran parte porque debe hacerse a mano por un relojero experto, al cual muy probablemente le tomará bastante tiempo hacerlo. Los mejores relojes pueden lograr entre uno y dos segundos de adelanto diario en todas las posiciones de uso. Sin embargo, para cuando el reloj llegue a su primer servicio, tres o cinco años después, es muy probable que ya no esté tan bien ajustado como cuando nuevo. Entonces debe ajustarse y regularse de nuevo, con el costo económico y temporal asociado. La razón de esto es que durante el uso normal algunas de las piezas mecánicas pueden haber sufrido un desgaste o maltrato, que cambien el ajuste del reloj. Aún si este no es el caso, simplemente el desarmar un movimiento para limpiarlo y aceitarlo, muy probablemente desajustará el reloj.

El problema de fondo con todo esto es que un ajuste implica cambios físicos en el mecanismo del reloj que en general no son simples de hacer y por lo tanto costosos de lograr. Incluso la regulación (mucho más simple que el ajuste) presenta problemas ya que o bien se manipula el volante en sí o se mueve el registro de regulación, lo cual puede frecuentemente destruir un buen ajuste y por tanto no siempre es deseable.

El otro problema es la lubricación. Desde la invención del primer cronómetro (no confundir con cronógrafo) de bolsillo preciso por parte de Harrison en 1759, la pequeñez de los mecanismos involucrados en la relojería ha requerido de lubricantes para que las piezas se deslicen entre sí o roten con suficiente libertar para permitir el funcionamiento del reloj. Pero como todo mecanismo que requiere lubricación, también tiene problemas precisamente derivados de la lubricación.

El aceite se degrada y evapora con el paso del tiempo. O bien atrae pequeñas partículas de polvo provenientes del exterior así como virutas de metal provenientes del mismo reloj convirtiéndose entonces el lubricante en un seguro agente de destrucción interna.

La solución Cartier

Uno de los enfoques que tomó Cartier fue usar materiales nunca antes usados en relojería.

El volante, el áncora y la rueda de escape por ejemplo, fueron confeccionados en cristal de carbono. El cristal de carbono es un tipo de diamante artificial y por lo tanto duro y ligero.

Igualmente importante, tiene un bajo coeficiente de fricción lo cual significa que no necesita lubricación. El cristal de carbono es también insensible a cambios de temperatura y al magnetismo. Finalmente, este material puede moldearse con precisión micrométrica, por lo que las partes fabricadas con éste, no necesitan balancearse.

Para la espiral Cartier seleccionó un material conocido como Zerodur, una cerámica de coeficiente de expansión nulo para todo propósito práctico. El truco de cero expansión se logra embebiendo microcristales que se contraen al aumentar la temperatura dentro de vidrio que se expande. Al ser de una sola pieza y extremadamente ligera, la espiral no necesita, de hecho no puede, ajustarse. Tampoco lo necesita, la propiedad elástica del material junto con su ligereza resulta en un latido prácticamente homogéneo en cualquier posición.

Igual que en el escape, se usa cristal de carbono para el tren de engranes, mientras que los pivotes y piñones son de titanio. Claramente eso los hace más resistentes a los impactos.

Por otro lado el escape, corazón del movimiento, está embebido en una "caja" de fira de carbono y caucho que protege al mecanismo de los golpes de manera integral, aumentando su durabilidad.

Todas estas consideraciones en la construcción ciertamente resultan en un excelente movimiento en su conjunto que vale la pena proteger de los impactos. Cartier nuevamente recurrió a los materiales de última generación para construir una "jaula" en la cual va montado el escape completo. La jaula está construida de cristal de carbono que descansan en bloques de caucho y titanio para absorber los impactos.

Desempeño

Aunque sin proponérselo específicamente en este proyecto, Cartier obtuvo un movimiento con características de precisión y exactitud muy interesantes. Comparado con un movimiento automático normal, el ID One presenta un error cronométrico extremadamente mínimo independientemente de si está a cuerda total, media o casi nula. Su desviación máxima medida es de +1 segundo. Un movimiento automático típico, incluso uno de excelente calidad, tiende a disminuir en amplitud del volante al acabarse la reserva de marcha.

En promedio, el ID One gana 0.8 segundos por día, lo cual es escencialmente igual al 0.5 segundos de adelanto diario que presenta un movimiento de cuarzo típico. Además, esto tiene el beneficio extra de no necesitar ajuste ni aceitado, eliminando los problemas principales de poseer un reloj mecánico. Como los relojes de cuarzo, ante la falla de alguno de los componentes, simplemente se sustituye la parte afectada sin mayor ajuste y el mecanismo está listo para seguir su interminable latir.

¿Es la solución de Cartier el futuro de la alta relojería? Como siempre, el tiempo y los primeros modelos de producción lo dirán...

El Grand Carrera Pendulum de Tag Heuer: celebrando 150 años con tecnología "magnética"

De las pocas novedades tecnológicas presentes en Baselworld 2010, sin duda la más significativa tiene que ser la del Pendulum de Tag Heuer. El Pendulum es un concepto de vanguardia ya que pretende reinventar el corazón de un reloj mecánico por completo.

Tag Heuer pretende cambiar algo que no ha cambiado en los relojes mecánicos desde que se inventara el escape o regulador suizo de áncora por Huygens alrededor de 1675. La razón de la longevidad de este antiguo escape, es su versatilidad y confiabilidad. No se ha podido idear aún un artilugio mecánico mejor pero tampoco ha sido posible mejorar un desempeño de 1 o 2 s por día de adelanto (en comparación un reloj de cuarzo que logra 0.5 s/día). Este desempeño se debe a que por la naturaleza mecánico elástica del escape, éste no está exento de problemas de isocronismo, es decir, registro de tiempos iguales a pesar de cambios a los que se somete un reloj en el uso normal (posición, temperatura, cantidad de cuerda restante etc.).

Ciertamente ha habido mejoras al escape suizo desde el S. XVIII, pero por lo menos hasta ahora, las mejoras han tenido que ver con los materiales usados en el escape; amagnéticos, resistentes a la deformación mecánica y térmica etc. Estos desarrollos ciertamente no han cambiado el funcionamiento esencial del escape, pero no por eso son despreciables. En algunos casos el desempeño por el uso de materiales nuevos ha sido tan importante, que al inventor de uno de esos materiales le valió el Premio Nobel de Física en 1920 (Charles-Edouard Guillaume), cuando inventó una aleación que hizo que el escape mecánico fuera bastante insensible a cambios de temperatura entre -20°C y +50°C. Aún así, el escape en sí del reloj mecánico no ha cambiado.

Tag Heuer intenta resolver los problemas del escape convencional desechando el componente que los causa, la espiral del volante, para sustituirlo por un conjunto de magnetos que junto con el volante funcionen como un oscilador armónico, que es por definición isócrono. Así, en vez de ser un oscilador mecánico de resorte, el regulador del Pendulum es de hecho un péndulo magnético. No hay espiral que se pegue, se salga de su lugar o se deforme al golpearse el reloj. Ya no es la delicada espiral y sus propiedades elásticas las que determinan la regularidad del paso del reloj, ahora los imanes permanentes en el escape regulan la oscilación del volante. El reloj oscila a las nada despreciables 43,200 alternancias por hora, o 6 Hz, el doble que la mayoría de los relojes mecánicos modernos. Esta velocidad junto con la eliminación de problemas elásticos, de masa y de fricción al prescindir de la espiral, hacen muy prometedora esta tecnología. Según Tag Heuer el artilugio completo forma un oscilador armónico en sí, muy resistente a las perturbaciones mecánicas externas.

Y sin embargo...

Nada se obtiene en la naturaleza sin pagarlo de una u otra forma. Este escape magnético no es la excepción y tiene un talón de Aquiles: el magnetismo de sus imanes depende de la temperatura; algo nada deseable para un reloj mecánico. El Pendulum evita muchos de los problemas del escape convencional, pero al ser sus imanes permanentes susceptibles a la temperatura, esta tecnología aún no es práctica para su uso en relojería.

Tag Heuer ciertamente ha invertido bastante en el Pendulum y obviamente cree en el futuro de la tecnología como para presentarla en Baselworld 2010. Será interesante ver cómo la desarrolla o si finalmente este reloj concepto llega a materializarse en algo comercial. Y es que el problema de imanes que no varíen su magnetismo con la temperatura no es nada trivial. Quién sabe... Tal vez se requiera otro Nobel para resolverlo. Ya veremos.

A continuación un diagrama del escape del Pendulum así como un video explicativo sobre el Grand Carrera Pendulum.

Anatomía de un reloj mecánico (video)

La siguiente es una introducción muy simple a la anatomía de un reloj mecánico. El video muestra un movimiento de reloj ETA 2892 sin el sistema del rotor del automático. Esta máquina es muy usada en los relojes mecánicos de calidad modernos por su precisión y confiabilidad. El propósito del video es hacer una introducción gráfica a la anatomía de un reloj mecánico mientras está funcionando, sin incurrir en largos y aburridos glosarios. Recomiendo ampliamente verlo a resolución completa (doble click) para apreciar mejor el movimiento.

Disfrútenlo...

Si después de esta introducción alguien quiere ver este movimiento desarmado y explicado, permítanme sugerir la siguiente liga.

Efecto de la posición en la marcha de un reloj mecánico

Es bien sabido que la marcha de un reloj mecánico es afectada por la gravedad. Esto provoca que el reloj pueda variar su paso debido al movimiento de la muñeca del usuario a menos que se tomen medidas al respecto. Si el reloj no está bien ajustado en al menos 5 posiciones, probablemente se comportará de manera distinta dependiendo de la actividad diaria del dueño. Los mejores relojes están ajustados de manera que el efecto de la gravedad se vea compensado o disminuido, resultando en relojes muy confiables independientemente de la actividad del portador del mismo.

El ajuste en posiciones se describe con detalle en otro lado del blog, pero aquí se presenta un video que ilustra lo que significa el cambio de posición de un reloj así como las posiciones en las que se prueban los relojes mecánicos. Esto se hace con ayuda de un cronocomparador que permite observar directamente los efectos de variar la posición de un reloj, sobre los parámetros de funcionamiento del mismo.