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ZAPPING 0160, 10-feb-2003

Un paseo en burbuja magnética

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.

"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.

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.

"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.

"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.)


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