La serie sobre el Rover Curiosity desperto el interes de varios colegas por los temas espaciales asi como el envio de materiales relacionados. En particular, un colega envia informacion sobre una tecnologia, que seguramente potenciara la eficiencia y alcance de los viajes espaciales y que probablemente estara listas para utilizarse en gran escala en 40 o 50 anos... o quiza hasta dentro de 60. Veamos de que se trata.
Para adentrarnos en la propuesta que nos envia nuestro colega es necesario repasar la definicion de dos conceptos en los que se basa dicha tecnologia: la fusion nuclear y la antimateria.
Por un lado necesitamos saber que la fusion nuclear es una reaccion en la que dos nucleos de atomos ligeros, como es el caso de los isotopos del hidrogeno (deuterio y tritio), se unen para formar otro nucleo mas pesado, liberando una gran cantidad de energia. Un ejemplo claro lo percibimos a diario en la energia solar que recibimos y tiene su origen en la fusion de nucleos de hidrogeno, generandose helio y liberandose una gran cantidad de energia que llega a la Tierra en forma de radiacion electromagnetica.
Para efectuar las reacciones de fusion nuclear, se deben cumplir los siguientes requisitos: 1) Temperatura muy elevada para separar los electrones del nucleo y que estos se aproximen a otros venciendo las fuerzas de repulsion electrostaticas. La masa gaseosa compuesta por electrones libres y atomos altamente ionizados se denomina PLASMA; 2)Â Confinamiento necesario para mantener el plasma a elevada temperatura durante un tiempo minimo; 3) Densidad del plasma suficiente para que los nucleos esten cerca unos de otros y den lugar a reacciones de fusiÃn.
El segundo requisito es muy complejo y dificil de lograr, ya que los confinamientos convencionales, como las paredes de una recipiente, no son ni apropiadas ni viables debido a las altas temperaturas del plasma. Actualmente, se encuentran en desarrollo dos metodos de confinamiento, a saber: a. Uno de ellos se denomina 'Confinamiento Inercial (FCI)' y consiste en crear un medio tan denso que las particulas no tengan casi ninguna posibilidad de escapar sin chocar entre si; b. El otro metodo se denomina 'Confinamiento Magnetico (FCM)': En este caso las particulas electricamente cargadas del plasma son atrapadas en un espacio reducido por la accion de un campo magnetico. El dispositivo mÃs desarrollado tiene forma toroidal y se denomina TOKAMAK.
El otro concepto que hay que entender es el de 'antimateria'.
La materia normal, como la conocemos, esta compuesta de atomos. Diferentes configuraciones de distintos atomos forman todos los tipos de moleculas y estos a su vez la materia. Estos atomos estan compuestos por electrones, protones y neutrones, que son los elementos mas pequenos conocidos (sin tener en cuenta los quarks).
La antimateria, por otro lado, se compone de algo llamado anti-Ãtomos, los cuales estan formados por antielectrones (o tambien llamados positrones), antiprotones y el extraÃo antineutron. Las antiparticulas tienen la misma masa que las particulas correspondientes, pero su carga electrica y otras propiedades son inversas. Por ejemplo, la antiparticula correspondiente al electron, llamada positron, tiene carga positiva, pero en todos los demas aspectos es identica al electron. La antiparticula correspondiente al neutron, que no tiene carga, difiere de este por tener un momento magnetico de signo opuesto (el momento magnetico es otra propiedad electromagnetica). En cuanto al resto de parametros que determinan las propiedades dinamicas de las particulas elementales, como la masa o los tiempos de desintegracion, las antiparticulas son identicas a las particulas de la materia correspondientes.
Cuando la antimateria entra en contacto con la materia se produce un efecto llamado de aniquilacion, lo cual no significa desaparicion sino la transformaciÃn de la materia en energia.
La informacion enviada por nuestro colega propone utilizar la antimateria para iniciar la reaccion del proceso de fusion nuclear lo cual generarà una gran cantidad de energia que se utilizaria como combustible para naves interespaciales. Â
El combustible para tales naves impulsada por fusion nuclear probablemente consistiria en muchas pequeÃas capsulas (pellets)Â que contengan deuterio y tritio â los isotopos de hidrogeno que albergan uno o dos neutrones, respectivamente, en sus nucleos. (Los atomos de hidrogeno comun no tienen neutrones).
Dentro de cada capsula, este combustible estaria rodeado de otro material, tal vez uranio. Se enviaria un haz de antiprotones â el equivalente de antimateria de los protones, que porta una carga electrica de -1 en lugar de +1 â contra las capsulas.
Cuando los antiprotones impacten los nucleos de uranio se aniquilaran generando productos de fision de alta energia que inician las reacciones de fusion nuclear en el combustible.
Tales reacciones âpor ejemplo los nucleos de tritio y deuterio se funden para crear atomos de helio-4 y un neutronâ emiten enormes cantidades de energia que podrian aprovecharse para propulsar la nave de distintas formas. Por ejemplo, la energia procedente de estas reacciones podria usarse para calentar un propelente o proporcionar impulso a traves del confinamiento magnetico y una tobera magneticaâ.
Una nave espacial con el poder de la fusion podria llegar a Jupiter en cuatro meses, abriendo potencialmente nuestro Sistema Solar para ser explorado. Pero antes, se deben superar un gran numero de obstaculos, particularmente los relacionados con la produccion y almacenamiento de la antimateria, para hacer el proyecto viable. Como se comentÃ, algunos expertos imaginan que la tecnologia podria funcionar en medio siglo.
Las ideas expuestas se tomaron del informe âTechnology Frontiers: Breakthrough Capabilities for Space Exploration - 2010â, elaborado por la NASA con la ayuda de The Tauri Group y otros expertos (la liga a este documento està en las fuentes).
Fuentes:
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=antimatter-and-fusion
http://elfisicosupernumerario.blogspot.mx/2011/11/la-antimateria-sera-la-fuente-de.html
http://www.cosmonoticias.org/motores-de-antimateria-y-fusion-podrian-propulsar-las-futuras-naves-espaciales/
http://www.cienciakanija.com/2012/09/13/motores-de-fusion-y-antimateria-podria-propulsar-las-futuras-naves-espaciales/
http://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCIQFjAA&url="">
ÂEspero que la informacion les haya interesado y los haya transportado al 2050!
Agradezco las contribuciones y opiniones enviadas.
No. de ingenieros en la lista de distribucion: 591
No. de envio: 113
Bienvenidos comentarios sobre los envios.
Nota: Este correo no tiene acentos
ÂSaludos y que tengan un buen fin de semana!
Comentarios sobre el envio 112: la ingenieria de cara ante la revolucion educativa de excelencia con alta tecnologia
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El 13/10/12 05:28, Miguel Angel Izquierdo escribio:
Gracias Arnoldo, siempre estimulantes tus envios que comparto con mis colegas en el pais, en especial este.Â
Un saludo
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El 13/10/12 12:30, SALMA JALIFE escribio:
Estimado Arnoldo,
Fijate que en la SCT, en la Coordinacion de la Sociedad de la Informacion y el Conocimiento, ya iniciaron una propuesta para jovenes (aunque yo creo que es para todos los que queramos seguir aprendiendo) que se llama clubdigital.mx ahi hay tutorales y retos para seguirte capacitando en temas tecnologicos y de emprendedores.
Lo interesante es que cuatro empresas aportaron cursos en linea, si otras universidades tienen cursos que pueden aportar tambien podrÃan volverse socios de esta iniciativa, creo que en ese mismo sitio tambien hay los cursos de la Academia de Kahn.
Se pueden suscribir a clubdigital.mx y ya sea aprender con los tutoriales o tomar cursos con valor a curriculum a traves de la seccion de retos.
Saludos
Salma Jalife
PD te felicito por estos mensajes que nos mandas, son muy enriquecedores!!!
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El 16/10/12 17:52, Yasuhiro Matsumoto Kuwahara escribiÃ:
Muchas gracias Arnoldo,
Temas de interes para seguir aprendiendo.
Saludos
Yasuhiro