Si en la anterior entrega se especulaba, desde el punto de vista científico, con la posibilidad de crear una espada de luz con lásers, ahora por demanda popular (según el autor) se debate un diseño basado en plasma. Todo un ameno repaso del 4º estado de la materia y sus aplicaciones industriales.

La verdad sobre las espadas de luz hechas con plasma

Después de que EXN.ca publicase La espada de luz es tecnología punta, surgió en nuestra página una charla informal en grupo acerca de cómo construir espadas de luz. Una de las ideas tocadas como método de construcción era la del plasma. Como muestra, esta carta:


“Para crear una espada de luz se podría construir un campo de plasma contenido por un campo magnético. Se podría contener al plasma en la empuñadura, cuando el interruptor se activa el campo electromagnético se vigoriza y el plasma se eyecta dentro de él. Aunque para conseguir las altas temperaturas requeridas por el plasma sería necesario un enorme suministro de energía, la espada de luz actuaría tal cual lo hace en las películas, y técnicamente no resulta imposible”. – Michael Ernst, estudiante, Miami.

Suena bien, en respuesta a la demanda popular, hemos consultado a algunos expertos. Echémosle un vistazo al propio plasma, y a lo que haría falta para construir una espada de luz con él.

El plasma es el así llamado cuarto estado de la materia, va justo detrás de los sólidos, líquidos y gases. Básicamente, si calientas lo suficiente un gas (o le aplicas suficiente energía de cualquier clase) puedes hacer que este se convierta en un plasma. La energía extra arremete contra los electrones cargados negativamente y los expulsa de los átomos que conforman el gas, lo cual divide al gas en iones cargados positivamente y electrones libres. El plasma generalmente irradia un montón de luz visible y calor. Los electrones continúan siendo atraídos por los iones, y tienden a reagruparse en cuanto la energía o el calor disminuye, de modo que el plasma es inherentemente inestable, y no dura mucho tiempo en la Tierra.

Vemos ejemplos de plasma cada día. El propio sol está compuesto por plasma, siendo en realidad una bola gigante de hidrógeno brillante súper calentado. Los relámpagos son un ejemplo de gases en la atmósfera encendiéndose en un rayo de plasma que impacta desde el cielo a la tierra en forma de descarga eléctrica. Los tubos fluorescentes y de neón son también ejemplos de una carga eléctrica iniciando la ignición de un gas, aunque a temperaturas más bajas. La fusión nuclear es una tecnología que busca fusionar los átomos de un plasma, lo cual daría como resultado una tremenda liberación de energía.

En este cañon de plasma sin electrodos, una señal de 3 megavatios inducida en las tres bobinas enciende el gas convirtiéndolo en plasma.

La tecnología del plasma se viene comercializando desde hace unos cuantos años. Los cañones de plasma se usan habitualmente para cubrir superficies con finas películas de otros materiales. Cuando intentas cubrir algo que tiene un punto de ebullición muy bajo, como los metales, con algo que tiene un punto de ebullición muy alto, como la cerámica, entonces la forma de hacerlo es usando un cañón de plasma. Se emplean en la construcción de todos los motores para aeronaves. Grandes volúmenes de gas explotan a causa de los arcos voltaicos, o son golpeados por las ondas de radio, o incluso por las microondas. Esto aporta energía al gas y lo lleva al estado de plasma. Se pueden alcanzar temperaturas que van desde 6.600 ºC a 16.600ºC, lo cual supera a la de la superficie del sol. Pequeñas bolas del material cobertor son arrojadas al chorro, lo cual sucede a una velocidad altísima. Las bolas se derriten inmediatamente formando microgotas, las cuales son propulsadas en la misma dirección que el gas. El plasma se enfría rápidamente a medida que los electrones se reagrupan de nuevo con los iones, pero las microgotas permanecen derretidas durante un tiempo mayor. Cuando estas gotitas golpean a gran velocidad la superficie del material que va a ser recubierto, se aplican a él y lo cubren como si se tratase de pintura.

La tecnología está ahí, de modo que ¿no sería fácil construir una espada de luz con plasma? Desafortunadamente existen unos pocos retos técnicos que solventar, especialmente si queremos parecernos más a un Jedi que a un tanque. Probablemente el inconveniente más desalentador es que, ya que el plasma es el cuarto estado de la materia después del gas, necesariamente es algo caliente en extremo. El plasma de hidrógeno es uno de los plasmas más fríos, y se consigue a 4.000ºC. Podría chamuscarnos los puños de la túnica un poquito.

Algunos plasmas son menos amenazadores que otros...

Una excepción reseñable a esta regla es que cuando ciertos gases se mantienen a presiones bajas, como los tubos de neón o las bombillas de luz fluorescente, se transforman en plasma a voltajes bajos y producen bastante luz mientras que aparentemente se calientan poco. Esta propiedad desaparece cuando se expone al gas a la presión atmosférica. Teniendo en cuenta esto, una espada de luz de juguete hecho con un tubo de neón es, verdaderamente, una espada de luz de plasma real. Pero aparte de poder sacarle a alguien un ojo con ella, no produce demasiados daños.

También existe algo conocido como descarga coronal. Este fenómeno puede verse en las noches húmedas en forma de ligero brillo alrededor de las torres de alta tensión. Sucede cuando una fuente de alta energía, como la del tendido, comienza a alterar el aire a su alrededor transformándolo en un plasma frío. La razón por la que se necesita una noche húmeda para que suceda es que el aire seco por si solo opone demasiada resistencia a convertirse en plasma con tan poco voltaje. Los gases encontrados en la contaminación tendrán el mismo efecto. La descarga coronal no es algo temible, y se demuestra regularmente en las aulas de los colegios. Todo lo que puede destruir son algunas moléculas de gas, y en la industria se le utiliza de este modo para limpiar los humos contaminantes en las centrales eléctricas y en las fábricas de pintura. Puede emplearse también para incrementar la porosidad superficial de algunos objetos, como los parachoques de los coches, para prepararlos para el pintado. Para eso se requieren sus buenos 10 o 20 minutos de tratamiento, aunque es difícil imaginarse a un oponente que espere de pie durante tanto rato para alterar su porosidad superficial.

El soplete de este plasma de corriente alterna consume de 125 a 700 Kilovatios y genera temperaturas de hasta 8.000 ºC

Ya que los plasmas fríos no son demasiado buenos, tenemos que volver con los calientes y su serio problema de calentamiento. Los cañones de plasma que usamos hoy en día son enfriados principalmente con agua, y gas. También impulsan vastas cantidades de gas a su través para conseguir un chorro. Un investigador sugirió que la miniaturización había alcanzado el punto en el que se podría conseguir un chorro de plasma a 10.000ºC, de aproximadamente 10 centímetros de largo, partiendo de una potencia de 40 kilovatios, en un aparato que tuviese un peso más o menos razonable, pero necesitaría poder bombear a su través un caudal de 50 litros de aire por minuto.

Un cañón de plasma en Aerospatiale, Francia.

La longitud del chorro podría suponer otro problema. “Seríamos capaces de crear más fácilmente una daga de luz que una espada de luz”, sugirió un investigador. La mayoría de los cañones de plasma solo alcanzan, a presión atmosférica, un par de centímetros antes de que los iones y los electrones se recombinen y el plasma pierda energía. En el espacio exterior cualquier cañón de plasma es propenso a extenderse mucho más ya que no hay nada en lo que la energía se pueda difundir, pero hablamos aquí de un par de metros, no exactamente de una Estrella de la Muerte. Sin embargo existen ahí fuera plasmas realmente muy largos. La compañía aerospacial francesa Aerospatiale, posee un plasmatrón, o generador de plasma, cuyo soplete mide un metro de longitud. Lo usan para ensayar las condiciones de reentrada que sufrirán los materiales de la lanzadera espacial Hermes^*. Este bebé funciona con 6 megavatios de energía y requiere unos cuantos metros cúbicos de gas por minuto (1 metro cúbico = 1.000 litros). El equipo que lo hace funcionar pesa varias toneladas. Tienen planes de desarrollar un plasmatrón que podría medir varios metros de longitud, pero que necesitaría una potencia de 120 megavatios (de la cual, la mitad, iría a parar al sistema de refrigeración).

Imagen del plasma tomada en el interior de un tokamak, que es la cámara de confinamiento magnético del plasma usada en los experimentos de fusión que se realizan en el Instituto Max Planck, Alemania.

Confinar el plasma nos permitiría alargar el soplete. En algunas aplicaciones, el plasma es confinado en un tubo de cuarzo refrigerado intensamente por gas para prevenir que se derrita. Se puede contener un plasma empleando un campo electromagnético, una especie de botella magnética. Esto es lo que se usa en los experimentos de fusión, donde los átomos de plasma son animados a fusionarse dentro de un confinamiento magnético. Si pudiésemos contener al plasma, entonces podríamos extenderlo a lo largo ya que existiría una menor difusión de la energía del plasma. Incluso podríamos ser capaces, bajo ciertas circunstancias, de repeler magnéticamente a la espada de luz de un oponente. El problema es que confinar algo tan peligroso como el plasma con un imán, en una situación de combate, podría no resultar una buena idea. Tal y como un corresponsal escribió: “Simplemente lánzale un imán de frigorífico al Sr. Jedi y se tostará”. Debemos recordar que en los laboratorios o en condiciones industriales, nadie trata de matar a los investigadores del plasma o a los operadores. Simplemente es demasiado fácil interferir en algo que se basa en campos magnéticos, de modo que no recomendamos este diseño para hacer duelos.

Con todo, creemos que las propiedades únicas del plasma lo hacen más apropiado para la industria que para la armería, al menos en los tiempos que corren. El mayor obstáculo en la investigación con plasmas ahora mismo es la disponibilidad de energía para los generadores. Si consiguiésemos descubrir nuevas y vastas fuentes de energía, sugieren algunos investigadores, entonces la investigación con plasma probablemente se aceleraría alcanzando niveles que no podemos imaginar. Hasta entonces, tendrán que apañárselas con la Fuerza.

Relato de:
Brahm Rosensweig

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^* Nota del T. El artículo original es de 1999, anterior a la suspensión por parte de la ESA del proyecto de la lanzadera Hermes.

Fuente historia: EXN.ca

Traducido por Miguel Artime para

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