Esta mujer acaba de cambiar la propulsión espacial.
Updated: Jan 23, 2022
En su búsqueda por hacer real y viable la fusión nuclear, la Dra. Fatima Ebrahimi ha inventado un concepto de propulsión para cohetes de fusión que podría llevar a los seres humanos a Marte y más allá.
La física, que trabaja para el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE.UU., diseñó el cohete, que utilizaría campos magnéticos para disparar un haz de partículas de plasma que es un gas cargado eléctricamente al vacío del espacio. Las cosas cargadas eléctricamente responden al movimiento de los campos magnéticos, y un gas cargado se puede acelerar con esos campos. Los motores de plasma ya hacen esto, pero Ebrahimi encontró un proceso con el que esto ocurre con mucha mayor intensidad, el nuevo diseño de cohete las aceleraría utilizando la reconexión magnética.
De acuerdo con la segunda y la tercera ley del movimiento de Newton, la conservación del impulso significaría que el cohete sería propulsado hacia adelante, y a velocidades 10 veces más rápidas que los dispositivos comparables.
La reconexión magnética se encuentra en todo el universo, pero es más observable en fenómenos explosivos que ocurren en la superficie del sol. Cuando las líneas de campo magnético convergen allí, antes de separarse y volver a conectarse, producen una enorme cantidad de energía.
Una energía similar se produce en el interior de unas máquinas con forma de toroide conocidas como tokamaks, un dispositivo de confinamiento magnético que también es uno de los principales candidatos para un reactor de fusión nuclear práctico.
"Llevo tiempo cocinando este concepto", afirma la Dra. Fatima Ebrahimi, principal física investigadora del PPPL, cuyo artículo en el que se detalla el invento se ha publicado en el Journal of Plasma Physics.
"Se me ocurrió la idea en 2017 mientras estaba sentada en una terraza y pensaba en las similitudes entre el tubo de escape de un coche y las partículas de escape de alta velocidad creadas por el Experimento Nacional de Toros Esféricos (NSTX) del PPPL", dijo.
El NSTX es el precursor de la actual instalación de fusión insignia del laboratorio, que se está investigando con financiación del Departamento de Energía estadounidense.
"Durante su funcionamiento, este tokamak produce burbujas magnéticas llamadas plasmoides que se mueven a unos 20 kilómetros por segundo, lo que me pareció muy parecido al empuje", añadió la Dra. Ebrahimi.
La fusión nuclear es la energía que impulsa el sol y las estrellas. Combina elementos ligeros en forma de plasma -el estado caliente y cargado de la materia compuesto por electrones libres y núcleos atómicos que representa el 99% del universo visible- para generar cantidades masivas de energía.
Si se pudiera recrear en la Tierra un reactor que funcionara según los mismos principios, proporcionaría una "fuente de energía prácticamente inagotable para generar electricidad", según el PPPL.
El nuevo concepto de la Dra. Ebrahimi funciona mucho mejor que los propulsores de plasma existentes en las simulaciones por ordenador, generando gases de escape con velocidades de cientos de kilómetros por segundo, 10 veces más rápidas que las de otros propulsores.
Esta velocidad más rápida al principio del viaje de una nave espacial podría poner los planetas exteriores al alcance de los astronautas, dijo el físico.
"Los viajes de larga distancia tardan meses o años porque el impulso específico de los motores químicos de los cohetes es muy bajo, por lo que la nave tarda en coger velocidad", dijo. El impulso específico se mide en segundos, y aunque un motor tradicional es muy poderoso, el tiempo en que el combustible produce impulso es muy corto. Los motores de plasma y fusión podrían producir impulso por mucho más tiempo, aumentando considerablemente las velocidades máximas que se pueden alcanzar.
"Pero si fabricamos propulsores basados en la reconexión magnética, podríamos completar misiones de larga distancia en un periodo de tiempo más corto".
Subrayó que su concepto de propulsor se deriva directamente de su investigación sobre la energía de fusión. "Este trabajo se ha inspirado en trabajos anteriores sobre la fusión y es la primera vez que se proponen los plasmoides y la reconexión para la propulsión espacial", dijo la Dra. Ebrahimi. "El siguiente paso es construir un prototipo".
Excelente idea.