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El equipo que lidera el físico y exastronauta tico Franklin Chang Díaz conquistó el miércoles otra prueba en la construcción de un motor de propulsión de plasma para viajes espaciales.
Tras años de tener el cohete Vasimr en planos y probar su estructura en versiones a escala, Chang y sus colegas pusieron en pleno funcionamiento la primera etapa del VX-200, el prototipo, a la misma escala y misma potencia del motor que buscan llevar y hacer funcionar en el espacio.
La hazaña, desarrollada en el laboratorio de Ad Astra Rocket en Houston, Texas, consistió en hacer funcionar la primera fase del motor –la etapa donde se genera el plasma que sirve de agente propulsor– y llevarla a su máximo poder: 30 kilovatios.
Se trata de un trabajo en el que el equipo estuvo trabajando durante varias semanas, pero que el miércoles lograron replicar varias veces con el resultado deseado, dijo Chang a La Nación .
El avance, que implicó dar un gran salto tecnológico, vino después de superar la embestida del huracán Ike , que inundó parte de las oficinas del Ad Astra Rocket, en Houston, y las casas de varios de los funcionarios de la compañía, incluida la de Chang.
Generador. El Vasimr funciona de forma similar a la de un cohete químico tradicional, en el que, con ayuda de un combustible, se crea una explosión que viaja por la tubería del cohete y produce la aceleración que hace que el vehículo se desplace.
Sin embargo, en lugar de combustible, se acelera el plasma, el cuarto estado de la materia, que se obtiene cuando un gas es calentado y se separa del átomo uno de sus electrones.
La primera fase del motor consiste en crear el plasma. Para ello, el motor usa una fuente de radiofrecuencia y una antena que transmite sus ondas para inyectarle energía a un gas –en este caso, argón– y transformarlo en plasma, una “sopa” de iones a más de 50.000°C.
Como no existe recipiente capaz de contener el calentísimo plasma, unos imanes, construidos por ingenieros costarricenses, se encargan de crear un campo magnético capaz de contenerlo.
En la teoría todo esto resulta muy lógico, pero ¿cómo se lleva a la práctica?
Chang debió aliarse con la empresa canadiense Nautel para fabricar un innovador generador de radiofrecuencia: “un sistema más liviano y compacto que los existentes, pero a su vez más potente”, explicó el físico, señalando que ese componente, construido bajo el liderazgo de Mark Carter, es un gran salto tecnológico.
Plasma inestable. Los retos de la primera fase del motor no acabaron en crear la fuente de radiofrecuencia. Resulta que, en sus primeros momentos, el plasma se vuelve inestable, comentó Chang.
El gas ionizado absorbe las ondas de radiofrecuencia, pero también puede “contestarles” a la antena y al generador con otras ondas que pueden ser tan poderosas, que hagan colapsar el sistema.
Para sobreponerse a esa debilidad, Greg McCaskall y Brian Oliver, científicos de Ad Astra Rocket, desarrollaron complejos algoritmos que pronostican la “contestación” del plasma.
Esos algoritmos se incorporaron a la computadora que controla el experimento, un componente del motor que también fue desarrollado por los ticos.
Con los algoritmos, la computadora puede, en fracciones de segundo, calcular cuánto debe aumentar o disminuir el campo magnético, la fuente de gas o la fuente de radiofrecuencia para mantener la estabilidad del motor.
Con todos los actores bajo control, el equipo de Chang logró que la fase trabajara a su máxima potencia (30 kilovatios) por períodos de unos 10 segundos.
Lo que viene. Ahora, el equipo dedicará los próximos días a hacer diversas pruebas a la segunda fase del motor, capaz de generar una potencia de 170 kilovatios y encargada de acelerar el plasma para lograr la propulsión.
Para acelerar el plasma, de nuevo se utiliza una fuente de radiofrecuencia, pero en este caso se trabaja en frecuencias más bajas. Esas ondas trabajan con los iones del plasma que se unen a las ondas de radiofrecuencia y, como si fueran un surfeador sobre las olas del mar, se montan sobre ellas y viajan a casi la velocidad de la luz, logrando la gran aceleración que busca este motor, explicó Chang
Tras las pruebas, unirán un componente con el otro e iniciarán los ensayos científicos para llevar el prototipo a funcionar dentro de una cámara de vacío, la cual simule las condiciones del espacio, a su total potencia: 200 kilovatios.
Luego, sustituirán los imanes actuales por unos magnetos superconductores que logran crear un campo magnético más potente. Esos magnetos fueron encargados a la empresa inglesa Scientific Magnetics, pero aún no han sido terminados.
En esa etapa, la labor que realiza el equipo de Ad Astra Rocket en Liberia, Guanacaste, será vital.
Los ticos están trabajando en el desarrollo del sistema de enfriamiento que permita que ni los magnetos superconductores, que trabajan a temperaturas muy bajas, ni los demás componentes del motor se vean afectados por la altísima temperatura del plasma.
“El sistema de extracción de calor es una solución que integraremos al resto del motor”, señaló Chang.
Una vez que estas pruebas sean superadas, Chang y su equipo pasarán a construir el motor que se probará en el espacio.
