Si se hace caso a una cantidad de testimonios
de pilotos de avión, automovilistas y conductores de otros
vehículos que dicen haber tenido encuentros con naves
extraterrestres u OVNIs, se puede suponer, de los efectos que dicen
haber sufrido en sus máquinas, la idea de que esos objetos voladores se
moverían en medio de campos magnéticos muy fuertes.
Ahora el concepto se hace más terrestre: en cuanto un grupo de investigadores financiados por la NASA encuentre
la clave, se podrá construir una especie de "plato volador" que lleve a
sus ocupantes de planeta en planeta, impulsado por una eficiente
burbuja magnética.
La mayoría de los planetas del Sistema Solar ya poseen estas burbujas,
a las que se les llama magnetósferas. La de la Tierra es una
prolongación en el espacio del campo magnético terrestre, el que hace
que la aguja de una brújula apunte al norte. Nuestro planeta está en el centro de la
burbuja, que ocupa un volumen por lo menos mil veces mayor.
La magnetósfera nos protege del viento y las llamaradas solares,
mortales en potencia. Sin la burbuja, la Tierra podría ser estéril como
la Luna o Marte, mundos que no las poseen.
"La magnetósfera no sólo nos aisla de la radiación solar, sino que además
actua como una vela", dice Dennis Gallagher, un físico espacial del
Marshall Space Flight Center. "El viento solar presiona constantemente
sobre la magnetósfera, aunque afortunadamente la Tierra es demasiado
masiva para apartarla de su camino".
¿Qué pasaría si creásemos una burbuja magnética alrededor de
algo mucho más pequeño que la Tierra, como una nave espacial?
¿Se podría viajar entre los planetas aprovechando el viento solar?
Gallagher y sus colegas piensan que sí.
"Una magnetósfera en miniatura de quince kilómetros de diámetro
ubicada a una Unidad Astronómica del sol recibiría un empuje del viento
solar de uno a tres Newtons", dijo Gallagher. "Esto es suficiente
para acelerar una nave espacial de doscientos kilos de cero a ochenta
kilómetros por segundo en sólo tres meses".
"Si lanzáramos hoy una sonda espacial equipada con esta burbuja
podría sobrepasar fácilmente al Voyager y ser la primera nave espacial
de la Tierra en cruzar la frontera hacia el espacio interestelar."
La noción ingeniosa de utilizar magnetósferas como forma avanzada
de propulsión fue sugerida por primera vez por Robert Winglee en la
Universidad de Washington. El Institute for Advanced Concepts de la
NASA premió a Winglee con un premio Phase I Revolutionary Advanced
Concepts, que fue seguido hace un par de años por el contrato
Phase II. La idea ya ha salido de la mesa de dibujo para pasar
al laboratorio.
Cámara de vacío del Marshall Space Flight Center de la NASA.
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"Acabamos de finalizar la primera ronda de pruebas en una
cámara de vacío, aquí en el
Marshall Space Flight Center", dijo Gallagher, el investigador
principal del experimento. "Estamos llevando las pruebas en
un esfuerzo cooperativo entre la NASA y la Universidad de
Washington, con apoyo de la Universidad de Alabama."
El campo magnético de la magnetósfera se genera en
una bobina de treinta centímetros de diámetro. Se hacen circular
corrientes de entre cinco y treinta amperes, lo que crea un
campo de unos trescientos gauss en la boca del solenoide;
más o menos tres veces más que el campo del imán de una puerta
de refrigerador.
Normalmente, la intensidad de un campo magnético así disminuye
rápidamente al alejarse de la bobina. "Es similar al campo de un
dipolo, que cae en relación directa al cubo de la distancia",
explica Gallagher. "Las burbujas magnéticas dipolares son
problemáticas, creo, porque no presentan la sección necesaria
que se necesita para interceptar plenamente la potencia del
viento solar."
El soplo de plasma
luminoso infla la invisible burbuja magnética dentro de la
cámara de vacío del Marshall Space Flight Center de la NASA.
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Para hacer más grande la burbuja, Gallagher y sus colegas "soplan"
el campo magnético —como si inflaran un balón— inyectando
un gas ionizado cerca de la bobina. El uso innovador del gas ionizado
(llamado plasma) para soplar en la burbuja magnética es el que
le dio nombre al proyecto: Mini-Magnetospheric Plasma
Propulsion (Propulsión Mini-Magnetosférica de Plasma) o M2P2,
abreviando.
"Lo que hace especial al M2P2 es que se infla el campo desde
dentro con plasma de baja energía", dice Gallagher. "La magnetósfera
de la Tierra está inflada con plasma, también, pero no es tan densa
como el plasma del interior de la burbuja del M2P2. La magnetósfera
de Júpiter es más parecida; las fuentes del plasma son los activos
volcanes de Io."
Los científicos de Marshall usan una fuente más terrestre de
plasma para sus experimentos, un generador
helicon de plasma, que ioniza argón gaseoso y helio con ondas de
radio de alta potencia. "Los helicones son comunes", observó Gallagher.
Son usados rutinariamente en la investigación fundamental sobre plasma
y para el corte de semiconductores comerciales.
Otra vista de la burbuja en acción.
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"La prueba de la última semana fue exitosa. Ahora podemos llenar
por completo la cámara de vacío con una burbuja magnética. Lo único
que frenó la expansión fueron las paredes de la cámara. En el espacio,
el mismo experimento puede crear una mini-magnetósfera de quince
kilómetros de diámetro."
Mantener una burbuja así en el espacio requiere alrededor de
1 kW de potencia y menos de un kilogramo por día de propelente
de helio para la fuente de plasma. A cambio de esto, la burbuja
podría interceptar alrededor de 600 kW de viento solar.
"Una de las ventajas de M2P2 es que no requiere tecnología nueva",
dice Gallagher. "Las fuentes de plasma y los solenoides son elementos
comunes."
"El M2P2 es un artefacto de fuerza constante", agregó. "Y otra
gran ventaja. Si usted navega con la espacionave lejos del sol,
no perderá empuje."
¿Cómo es posible esto?
La fuerza ejercida sobre una burbuja magnética depende de su
tamaño. Las burbujas grandes interceptan más viento solar que las
pequeñas y, en consecuencia, dan mayor empuje a la espacionave.
Las burbujas que viajan alejándose del sol se expanden en forma
natural porque el viento solar ya no las presiona. Crecen por la misma
razón que un balón inflado a nivel del mar se expande en el
aire enrarecido de altitudes mayores.
"Los tamaños de los balones y de las burbujas magnéticas son
definidos por la misma cosa, el balance entre la presión interna
y la externa", dice Gallagher. "Para el M2P2, la presión interna
está dado por el plasma y el campo magnético del solenoide. La
presión externa la ejerce el viento solar."
El empuje del viento solar por unidad de superficie decrece
con el cuadrado de la distancia desde el Sol. Duplicando la
distancia, la presión del viento disminuye en un factor de cuatro.
"El viento solar es más débil cuando se está más lejos del Sol,
pero la burbuja es más grande, también (justamente porque la
presión del viento solar es menor)", explica. "Lo que ocurre es
que la sección de la burbuja crece en el mismo factor que declina
la presión del viento solar. Los efectos se cancelan completamente."
Parece increíle, pero el empuje de propulsión de la nave impulsada
por el M2P2 es la misma cerca del Sol que el borde exterior del
Sistema Solar.
La ventaja más grande del M2P2 para los viajeros humanos es que
no deberán sufrir la aceleración ni de problemas de combustible,
además de ser muy seguro. Al igual que la magnetósfera de la Tierra
nos protege de la radiación solar, una burbuja M2P2 puede aislar
a los viajeros espaciales de los rayos cósmicos y de las llamaradas
solares.
Un sistema M2P2 en el espacio.
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"La idea de la aislación magnética se debe estudiar con más
cuidado", remarcó Gallagher, "pero se ve prometedora. Uniendo
varias unidades de M2P2 en la misma espacionave, es posible minimizar
las pérdidas de plasma y obtener como bonificación un mejor escudo
contra los rayos cósmicos."
"Me gusta imaginar que M2P2 será el primer motor de fusión
alimentado externamente", concluyó. "El motor es el propio Sol
y la burbuja M2P2 sólo va impulsada por su salida de energía."
Más información:
What is the Magnetosphere?
Jupiter Magnetosphere
Sailing in Space
Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion
Hitching a Ride on a Magnetic Bubble
(Traducido, adaptado y ampliado por Eduardo J. Carletti de la NASA y otros sitios en Internet.)
