Propulsión: Cuando saltemos del nido

 Ese día el hombre llegó a la luna, todos creyeron que mi generación estaría, en un futuro cercano, viviendo y trabajando en colonias espaciales. Mis padres, aún niños, creyeron que sus hijos aún sin ser siquiera imaginados, viajarían más allá de la atmósfera, y tendrían una vida más allá del geoide terrestre ¿qué sucedió entonces?

Después de la competencia entre potencias que definió la carrera espacial, algo pasó, como una clase de estancamiento. Ahora las diferencias se solucionan con estúpidos bloqueos comerciales y una diplomacia negligente, mas no en demostrar a la humanidad, que la misma, indistinto de banderas o ideologías, estaba preparada para más, que éramos esa estirpe que galoparía más allá de las estrellas.

La generación de la carrera espacial  era una generación de humanos endurecidos por la guerra, una generación que temía e imponía temor, y si bien llegar entonces a la luna fue una demostración de poder y de política de antaño, que dejó a la Nasa como “la agencia espacial” dejando a otras agencias como la roscosmos, ignorada por la opinión pública.

Concordemos, la carrera espacial que devino en el  primer humano en la luna, fue una demostración de hegemonías, sin embargo también dejó nombres inolvidables para el resto de las generaciones. Pero no nos metamos más en tales divagaciones y comencemos.

 Innegablemente, la visión de la nave espacial nos remonta a esa infancia donde mirábamos las estrellas, y esas ganas de buscar, de explorar más allá de los límites de la atmósfera, nos hacía rociar babas cuando imitábamos el sonido de un motor que nos empujaba hacia las estrellas. Eso exacerbado por series y películas de ciencia ficción, que en algunos casos no nos presentaba la dificultad técnica del asunto pues por alguna razón no sucedió, entonces al final ¿que nos faltó?

 Hace unos años miramos con cierta desconfianza la acometida de privados en el tema. Ahora Space X sale a la palestra con sus naves reutilizables, algo impensado en la maravillosa época de los transbordadores, lo cual deja en evidencia que sí habían avances. Tanto en lo teórico como en lo práctico, habían nuevas tecnologías y técnicas, sin embargo, persiste la dificultad que nos presenta el exterior, distancias abismales, objetos acelerados, radiaciones, gravedad, y otro sinfín de condiciones que desconocemos.

Así el tema de la propulsión versus distancias cósmicas es sin duda la dificultad más dura para los científicos y técnicos dedicados a este campo, además de eso durante mi investigación sobre el tema, noté como algunos personajes trataban de convencerme que con una bobina toroidal con un cuarzo en medio, unos cables y mangueras conectando todo el sistema a una fuente de poder, eso sumado a un par de nombres técnicos y ecuaciones imposibles donde acción reacción, la ley de conservación de la materia parecían no existir en el universo, y se escudaban en que los mismos sistemas tenían propiedades cuánticas ¡no lo sé Rick! Desgraciadamente encontré demasiada charlatanería en el área en cuestión lo cual hizo más difícil obtener información que satisficiera mi criterio, para entregarles la información de mejor manera.

En adelante describiré algunos motores esperando sinceramente no ser engañado por información falsa y tratando de simplificar lo más posible las descripciones referente a los mismos. Muchas de sus problemáticas se hallan sin lugar a duda en la eficiencia energética y en eso me centraré, tratando como siempre que el artículo resulte divertido y ameno, o por lo  menos lo menos latoso posible.

Bien he de comenzar añadiendo que actualmente la humanidad cuenta con variados materiales y técnicas, las velas solares son una de ellas las cuales se desplazarían usando algo llamado viento fotónico y un sistema de despliegue inspirado en el origami, que a priori podría acelerar objetos de manera estable y permanente; el motor de plasma es otro a considerar, el cual está en funcionamiento y desarrollo.

 Pues bien, debemos considerar tres elementos antes de que nos metamos en éste embrollo, la masa del combustible o fuente de energía, el impulso y el tiempo, por tanto llamaremos eficiente al sistema cuanto la masa o fuente de energía sea menor al empuje y al tiempo lo que los físicos denominan impulso específico. 

Lo que tenemos

Motor a reacción:

Más conocido como el motor de cohete, es un sistema que usa el empuje debido a la presión que genera la combustión del propelente, que expulsado a través de una tobera eleva con potencia suficiente para poner en órbita un objeto, ya sea cápsula, transbordador o satélite. Hasta el momento sigue siendo el más conveniente en la relación peso/potencia pero en duración, pues bueno, se  podría decir que es sólo de ida, es famoso por desprenderse de la plataforma tripulable o satélite, y quedar luego convertido en un carísimo desecho, sin embargo no podemos negar su versatilidad, convengamos que toda la historia de los hitos espaciales, fueron posibles con este motor desde el griego pitagórico Arquitas impulsando con vapor de agua un pájaro de madera, la eolípila , los alquimistas taoístas con la creación de la pólvora, el uso de tubos de hierro dulce rematados de puntas usados por el Sultán Fateh Ali Tipu que usó contra los británicos, hasta la era del padre de la cosmonáutica, Konstantin Tsiolkovsky, nadie vio el potencial de esa tecnología y así hasta llegamos a  Robert Goddard y al fin la era Wernher von Braun y Hellmuth Walter cuyo potencial pasó desde lo bélico a lo estrictamente científico, desde entonces muchos científicos y técnicos lo han mejorado, tanto en la química del propelente, las cámaras de combustión por etapas, la mecánica en la inyección del propelente, la eliminación progresiva en el ruido y las vibraciones, en fin, nos quedaríamos hasta mañana detallando y bueno la tecnología ya tiene bastante tiempo entre desarrollo y estancamiento, así que prosigamos

Motor de Fusión:

 Les tengo una inquietud ¿se meterían en una nave interplanetaria cuyo peso se base casi su totalidad en bombas nucleares? Pues ve y sigue montando tu auto con un estanque lleno de liquido con potencial explosivo ¡es broma! pero lo de la nave no, básicamente este motor se sirve de explosiones nucleares controladas para generar empuje, desgraciadamente la triada, peso, empuje y tiempo, sumado a los tratados para la erradicación de bombas nucleares hizo que la tecnología quedara en el olvido, aunque en algún momento se consideró como la alternativa al motor de reacción, y es mencionada en algunas narraciones de ciencia ficción dura de la época.

Motores en desarrollo

Motor de iones:

 Podríamos decir motores iónicos, ésta tecnología está en desarrollo desde hace bastante y mientras algunos operan en misiones, otros aún no han sido probados en ninguna clase de vehículo espacial, entre ellos podemos encontrar: Propulsor coloidal, propulsor iónico electrostático, propulsor a efecto Hall (HET), propulsor helicoidal de doble capa (HDLT), propulsor inductivo pulsante (PIT), propulsor magnetoplasmadinámico (MPD), motor de magnetoplasma de impulso específico variable (VASIMR).

 Los motores de iones son los más eficientes respecto a uso de energía, eso sumado al hecho que está en uso actualmente, le da un plus bastante interesante, podríamos decir, que eventualmente reemplazará al de reacción en algún momento, pero no es tan simple, de momento se trata de un propulsor de precisión por así decirlo que regula órbitas en satélites, o propulsa naves no tripuladas hasta más allá del sistema solar. Su defecto, por decirlo así, se presenta en la falta de potencia, pues no es capaz aún de sacar vehículos de la atmósfera, pero es en el vacío del espacio donde muestra todo su potencial.

 La carrera de los motores de iones comenzó entre los setenta y ochenta, sí, también tiene un tiempo interesante en desarrollo y data de conceptos teóricos desarrollados por el físico Hermann Oberth en 1929. El origen del motor iónico en lo práctico, o sea como propulsor iónico, se concretó en el año 1961 por Harold Kaufman un físico de la Nasa, quien se basó en el Duoplasmatrón el cual es un aparatito que en términos simples, bien simples, produce plasma, tanto con cargas positivas (protones) como negativas (electrones) eso lo logra mediante la inyección de gases nobles como el hidrógeno o helio a través de un cátodo como un filamento incandescente y ánodo como un electrodo intermedio que consta de una abertura en su centro, el chorro de plasma es mantenido por un campo magnético axial, con lo cual logra una concentración de plasma. Como dato curioso el duoplasmatrón también es usado para obtener partículas en mayor concentración para los colisionadores.

Los teóricos

Motor de curvatura:

 Mis compadritos frikis lo conocen bien, el famoso motor Warp de la más icónicas de las naves en la ciencia ficción después del halcón milenario (es broma) el elegante enterprise. En esencia el motor de curvatura es muy similar a un surfista pero con la capacidad de crear su propia ola y que la tabla pues sería una esfera, en donde la ola seria una deformación en el espacio-tiempo, y la burbuja es el campo energético que produce dicha curvatura (espero haberlo entendido bien) desgraciadamente como concepto teórico sigue siendo una ficción pues se necesitaría una ingente cantidad de energía para llevarlo a cabo y lo que los físicos llaman materia exótica que se mueve a velocidades superiores a la de la luz cuya existencia se basa en el efecto casimir, y la posible existencia de lo que se denomina taquiones, se han elaborado teorías al respecto, como Miguel Alcubierre, quien desarrolló un modelo matemático, Alcubierre no obstante desestimó la existencia de la burbuja pues para generar una distorsión espacio-tiempo se requeriría la energía total existente en el universo. esto ha sido revisado y muchos físicos al final sostienen que la idea es plausible, pero no sería desde lo superlumínico, debido entre otras cosas a la radiación de hawking, sino más bien al rango de lo sublumínico, y la energía requerida para ello hasta ahora sería equivalente a la masa de júpiter, pero no quiero destruirles la ilusión a mis amigos frikis, no soy tan malvado (a veces) pues el 2012 si el año que supuestamente acabaría el mundo, unos científicos de la Nasa afirmaron que estaban investigando el viaje por curvatura pero a una menor escala.

Motor de Antimateria:

 Es en este punto donde creí que iba a perder la razón, ¿como rayos iba a explicar un sistema cuyo principal combustible solo existe en teoría? pero no, para mi fortuna me equivoqué, es mas, para mi fue una muy grata sorpresa, pues en términos bien simples es muy parecido al motor de reacción, o al de fusión, en lo que se refiere a funcionamiento, se trata de un choque controlado entre materia y antimateria el cual produce una poderosa reacción que se denomina aniquilación, que da como resultado dos tipos de partículas, fotones gama (radiación) y piones (no los de fundo mi amigo, pion es una partícula sub-atómica) éstos últimos, son dirigidos por un campo electromagnético hasta la tobera, generando un impulso especifico, muy alto en relación a otros sistemas, pero el tema es como almacenas esa antimateria en un estanque, que está hecho de materia sin que se aniquile, hasta el momento, el magnetismo es la respuesta, y ahora que reflexiono parece ser la solución a todo, pues dicho estanque estaría revestido de un campo magnético, el cual mantendría la antimateria lejos de las paredes del estanque, congelado mediante un láser dirigido constantemente para mantenerla quieta a nivel atómico, un punto más, es que ya se ha creado antimateria como el anti-hidrógeno en ambientes de laboratorio, pero es muy cara de producir, sin embargo, hasta el momento parece ser el candidato más plausible para misiones de largo aliento. 

Estatoreactor de fusión (Bussard):

 Ideado por el físico estadounidense Robert W. Bussard te pone en la siguiente situación: Imagina recolectar tu combustible mientras avanzas por el espacio, fenomenal parece la mejor de las ideas y por eso lo puse como al final para darles esperanzas, pues no, tu nave espacial en teoría parecería más una maquina segadora que a un elegante navío intergaláctico, pero si aún así me dices ¡donde firmo! Déjame decirte que el equipo de recolección sería kilométrico, una gran pala de cientos de kilómetros, y es que algunos sostienen que para que sea eficiente debería ser incluso similar en diámetro a un planeta pequeño, lo cual genera otros problemas como el roce con lo recolectado que entorpecería el trayecto, y lo haría lento e ineficiente, en lo que podríamos suponer, su fase de recolección, el combustible que recolectarías, no obstante, en su lento andar, sería hidrógeno, del cual hay muy pocos átomos por centímetro cuadrado en el espacio, sin embargo, hay otras formas, que incluyen rejillas láser que ionizarían dicho gas, mientras campos magnéticos (sí, otra vez) lo atraerían hacia el motor, pero todos los métodos de recolección son tan monumentales como lo anterior descrito, por tanto su coste energético también la haría ineficiente. El funcionamiento de este motor sería mediante una fusión nuclear controlada, lo cual empujaría la nave a velocidades cercanas a la luz.

 Pues bien, espero no haber quedado al debe con las descripciones, muchos de estos motores salen descritos en la ciencia ficción más dura, y mencionados en series como Star Trek, también dependemos de una fuente de energía segura y limpia, como pasar de fisión nuclear a fusión, y también de las nuevas teorías formuladas por la física que nos hace posible imaginar viajes por rupturas controladas en el continuo espacio-tiempo, pues uno de los fenómenos del viaje espacial de largo aliento que seguramente representa el mayor desafío es sin lugar a duda, la dilatación temporal, lo cual haría de un viaje de 55 años en nuestra nave igual 5000 años en la tierra, imagina eso mi imaginario viajero espacial, las repercusiones que eso tendría en tu vida.  

Mi experiencia personal:

Luego de todo esto debo compartirles algo que me tiene muy entusiasmado. Efectivamente estoy trabajando en un motor, aunque parezca increíble, siempre digo que la ciencia ficción hay que vivirla y experimentarla incluso en lo tangible y hasta el momento he logrado impulsar una masa aproximada de 12,5 kg incluyendo el peso del motor.

Lo logré con materiales relativamente fáciles de obtener, construí una serie de bobinas sobre un núcleo de neodimio que generaba un campo electromagnético de aproximadamente 20.000 gauss, puse dicho bobinado en un encofrado de material cerámico aislante resistente a la temperatura, y puse todo el sistema en un soporte que ancle al suelo mediante pernos expansivos, luego procedí a llenar el depósito con hidrógeno obtenido por electrolisis, e induje el bobinado con una corriente eléctrica de 2 amperios, el depósito cerámico poseía una exclusa de titanio aproximadamente 1,5 cmm que construí con piezas de desarmadurías en el barrio, el sistema generó un chorro de plasma incandescente de aproximadamente unos 300 grados Celsius, digo aproximado pues mi sonda térmica en mi multímetro digital se dañó en el proceso, al igual que la loza del patio, el sistema se elevó del piso y fui colocando peso hasta llegar a los 12,5 kg peso con el cual el sistema tambaleo y cedió en su empuje.

Bien, creo que logré engañarlos por un momento, pues así me sentí yo investigando el tema, con un montón de interrogantes, y no es por excusarme, pero cuando dije que podría escribir sobre esto, jamás pensé en lo que me estaba metiendo, digo si pudiese viajar al pasado, seguramente me habría golpeado a mí mismo ese día por lo que prometí. Pero no estoy lejos de la realidad en verdad, veo con cierto optimismo el trabajo en conjunto de agencias espaciales de distintas naciones, de privados, la liberación de información, imposible en épocas de la carrera espacial, lo cual desencadena una inteligencia colectiva y una cooperación en el ámbito científico y técnico que me hace soñar nuevamente, como antaño.

 Espero sinceramente que esta información les sirva tanto de inspiración, como para complementar sus propias historias, y si bien han sido tiempos difíciles, no podemos perder jamás la capacidad de seguir soñando y de seguir creando, ya que la única forma de que podamos sobrevivir como especie, y por tanto salvaguardar nuestro planeta, es la cooperación.  

Bibliografía:

https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_cohete

https://es.wikipedia.org/wiki/Propulsor_i%C3%B3nico

https://es.wikipedia.org/wiki/Duoplasmatr%C3%B3n

Videoteca:

Iván Salazar Villanueva
(Vallenar, 1981)

Mi nombre es Iván Salazar Villanueva, nací el 25 de noviembre de 1981 y he dedicado el tiempo de mi vida como técnico eléctrico y escritor. Mi tierra de origen es Vallenar, en la tercera región, y soy descendiente Diaguita (Los Alfareros). Actualmente estoy casado y soy padre de dos pequeñas hijas. Tengo un montón de proyectos en mente, pero la literatura ha sido mi foco desde 1999. He escrito una novela fantástica, Kivahrk – La entrada de Amteiam, que se puede encontrar en la plataforma de publicación Lulu.com. He definido mis pasos rumbo al saber científico y tecnológico. No es que sea un erudito en dichos temas, sin embargo, éstos han definido mi forma de escribir y de pensar. He recogido de la vida los preceptos más útiles, los que me permiten sobrevivir en un medio recesivo al pensamiento y la reflexión. Me tomo mi tiempo entre la vorágine de hacer y existir, de esta sociedad que se mueve a la velocidad de los datos, a la velocidad de nada. Eso soy: un instante entre eternidades, un milímetro entre distancias siderales, soy un escritor de utopías y entropías, de ficciones y realidades, de pesadillas y de sueños. Sí, estoy un poco desquiciado, pero de buena forma.

Publicado por Josefa Tello

Hola! Soy escritora, bailarina, amante de los animales la reposteria, la coca cola y adicta a los memes, (también estudiante de bibliotecología)

Un comentario en “Propulsión: Cuando saltemos del nido

  1. Gracias amigo, me gusta que termines tu escrito con la declaración sobre la cooperación. Creo que en la medida en que podamos abandonar la combustión de hidrocarburos (por agotamiento o lo que venga) vendrán otras formas de energía. El desafío es transformarla sin generar tanto desecho.
    Cuando muy joven soñaba con un prototipo de motor stirling pero a gran escala, impulsado por convección del aire dentro de una placa hermética, que al calentarse y expandirse desplaza un cilindro y al enfriarse lo devuelve, generando energía mecánica desde una fuente de calor, incluso tu propia mano.
    Pienso que la aplicación de este tipo de tecnologías (bien simples) aún tiene mucho por sorprendernos.

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