La NASA anuncia resultados de un grandioso experimento sobre el espacio-tiempo

Mayo 4, 2011: Einstein tuvo razón de nuevo.

En efecto, existe un vórtice en el espacio–tiempo alrededor de la Tierra y su forma coincide precisamente con las predicciones de la teoría de la gravitación de Einstein.
Estos hechos fueron confirmados por investigadores en una conferencia de prensa que tuvo lugar en la base de operaciones de la NASA, en la cual anunciaron los muy esperados resultados del satélite Gravity Probe B (Sonda de Gravedad B, en idioma español), o GP–B, por su sigla en idioma inglés.
"El espacio–tiempo alrededor de la Tierra está siendo distorsionado exactamente como lo predice la relatividad general", dice el físico Francis Everitt, de la Universidad de Stanford, quien es investigador principal de la misión Gravity Probe B.
"Este es un resultado grandioso", agrega Clifford Will, de la Universidad de Washington, en St. Louis. "Algún día", predice, "esto formará parte de los libros de texto como uno de los experimentos clásicos en la historia de la física".
El tiempo y el espacio, según las teorías de la relatividad de Einstein, están entrelazados y forman un tejido de cuatro dimensiones que llamamos "espacio–tiempo". La masa de la Tierra crea una hendidura en este tejido, similar a lo que sucede cuando una persona pesada se sienta en el centro de una cama elástica. Según Einstein, la gravedad es simplemente el movimiento de los objetos que siguen las líneas curvas de la hendidura.
Colocar un giroscopio en órbita alrededor de la Tierra, con el eje de giro apuntando hacia alguna estrella distante, para que sirva como punto de referencia fijo. Debido a que está libre de fuerzas externas, el eje del giroscopio debería continuar apuntando hacia la estrella por siempre. Pero si el espacio está torcido, la dirección en la que apunta el eje del giroscopio debería cambiar con el paso del tiempo. Al registrar este cambio de dirección relativo a la estrella, sería posible medir las torceduras del espacio–tiempo.
"Los investigadores a cargo de la GP–B tuvieron que inventar tecnologías completamente nuevas para hacer que esto sea posible", agrega Will.
"Medimos una precesión geodésica de 6,600 más o menos 0,017 segundos de arco y un efecto de arrastre de marco de 0,039 más o menos 0,007 segundos de arco", informa Everitt.
"Debido a que el proyecto fue dirigido por una universidad, muchos estudiantes pudieron participar en él", dice Everitt. "Más de 86 tesis doctorales de Stanford y 14 de otras universidades fueron concedidas a estudiantes que trabajaron en el proyecto de la GP–B. También participaron varios cientos de estudiantes universitarios y 55 estudiantes de escuela secundaria e incluso la astronauta Sally Ride y el físico Eric Cornell, quien ganaría el premio Nobel".
El financiamiento de la NASA para la Gravity Probe B comenzó en el otoño de 1963. Eso quiere decir que Everitt y sus colegas han estado planeando, promocionando, construyendo, operando y analizando datos del experimento durante más de 47 años. Sin duda, es un esfuerzo descomunal.
¿Qué sigue?
Everitt recuerda un consejo que le dio su asesor de tesis Patrick M.S. Blackett, quien obtuvo el premio Nobel: "Si no puedes pensar en qué física investigar después, inventa una nueva tecnología y eso te llevará a una nueva física".
"Pues", dice Everitt, "inventamos 13 nuevas tecnologías para la Gravity Probe B. ¿Quién sabe a dónde nos llevarán?"

Después de todo, este podría ser sólo el comienzo de esta epopeya...

El Sol, ¿Como se formo?

http://www.youtube.com/watch?v=c9NRWrpQcWY

Fósiles Patagónicos



Equipo de trabajo

 Estimados amigos, durante el mes de enero 2011 hicimos en familia un recorrido por Puerto Madryn, Las Grutas y Punta Tombo. Expectacular!!!!
Quedamos maravillados por los fósiles que se encuentran en dicha zona.
Por ello antes de comentarles algunas cuestiones de dicha aventura veamos algo de introducción:

Eras Geológicas
La era paleozoica comienza con una gran explosión de diversidad biológica, en la que aparecen gran parte de los grupos de invertebrados que todavía habitan la Tierra, así como los vertebrados más primitivos. Está dividida en seis períodos, del cámbrico al pérmico. En el carbonífero, plantas terrestres similares a los helechos actuales llegan a su máximo desarrollo. El paleozoico termina con la mayor extinción en masa de la historia terrestre, que elimina alrededor del 90 % de todas las especies animales.


Escala en Millones de años



El mesozoico es la era de los dinosaurios, los que alcanzan su mayor difusión en los períodos jurásico y cretácico. Al mismo tiempo aparecen animales más pequeños, como los mamíferos, y hacia el final de la era algunos tipos de dinosaurios evolucionan hacia las aves. Al principio del cretácico se encuentran las primeras plantas con flores, las angiospermas. La era mesozoica termina también con una gran extinción en masa, en la que desaparecen -entre muchos otros grupos de animales- los dinosaurios no evolucionados en aves.

 

Durante la era cenozoica la Tierra alcanza el aspecto que conocemos hoy. Se alzan grandes cadenas montañosas y los continentes se sitúan en su posición actual. Los mamíferos se convierten en los animales más grandes de la tierra y el mar, y una riquísima variedad de plantas cubre gran parte de las áreas continentales. El género Homo aparece a principios del período cuaternario, y evoluciona rápidamente hacia el hombre moderno.  


Formación de la Patagonia Argentina

Durante gran parte de los períodos paleógeno y neógeno, como consecuencia de la formación de la Cordillera de los Andes, la placa continental sudamericana -Patagonia incluida- sufrió enormes esfuerzos de contracción y extensión, que elevaban y hundían el terreno intermitentemente. Los hundimientos permitían que el océano Atlántico ingresara  al continente, depositando sedimentos cargados de restos de organismos marinos.

Hace entre 5 y 14 millones de años se produjo la última gran ingresión atlántica, que invadió la mayor parte del actual territorio argentino. Los fósiles depositados por esta ingresión se encontraron por primera vez en las barrancas del río Paraná, unos 1000 kilómetros al norte del límite septentrional de la Patagonia. Es por ello que al mar que cubría la Argentina en esa época se lo llama Mar Paranaense.

En la costa atlántica de la provincia patagónica de Chubut, los sedimentos marinos paranaenses se denominan formación Puerto Madryn.  Pueden reconocerse fácilmente en las barrancas cercanas a las playas, como una ancha banda prácticamente horizontal, de color castaño, casi siempre superpuesta a sedimentos mucho más claros. En los alrededores de la ciudad de Puerto Madryn se los observa a lo largo de decenas de kilómetros.

Como ilustran las imágenes que siguen, algunas capas de la formación Puerto Madryn en el cerro Avanzado portan enormes cantidades y gran diversidad de fósiles de invertebrados marinos.
Los sedimentos blanquecinos que subyacen a la formación Puerto Madryn fueron depositados durante una ingresión atlántica paleógena, anterior a la paranaense. También contienen cenizas provenientes de erupciones volcánicas en los Andes. Constituyen la formación Gaiman, y se remontan a 25 millones de años de antigüedad. Algunas de sus rocas, apenas consolidadas, portan fósiles microscópicos muy bien conservados.
 

Ostras

  

Cirrípedos




Ostreidos




Bivalvos




Estratos Fosilíferos

fuente http://sites.google.com/site/fosilespatagonicos/mar-paranaense

 Vivencias de la Expedición:
Durante 15 días pudimos recorrer toda la zona que va desde las Grutas en Rio Negro, hasta Punta Tombo que está en Chubut, pasando por Puerto Madryn y Península de Valdéz.
El suelo está conformado por antiguo lecho marino con fósiles de 10 a 25 millones de años de antiguedad. Pudimos encontrar los mas diversos especímenes fósiles tales como ostras, mejillones, caracoles, etc. cuya estructura y caracteristica de fosilización dependió del estrato donde se enterraron sus cuerpos. Hay fósiles blanquesino casi perlados que se corresponden con estrato calcáreo, y otros color arena y mica, correspondiente a silicatos.
Al realizar observación sub acuática pudimos comprobar grandes ostras fosilizadas así como formaciones calcáreas simil a corales. En algunas piedras pudimos encontrar restos de vegetales fosilizados que dejaron estampada su forma (forma de elechos).
Allí van algunas fotos para compartir e ilustrar:

Ostra fosilizada completa. Expectacular!!!!

Fósiles varios

Preparados para bucear

El equipo de trabajo en punta norte de Península Vadéz

¿ Que es la Aurora Polar?

La aurora polar es un fenómeno en forma de brillo o luminiscencia que aparece en el cielo nocturno, usualmente en zonas polares, aunque puede aparecer en otras partes del mundo por cortos periodos de tiempo.
Una aurora polar se produce cuando una eyección de masa solar choca con los polos norte y sur de la magnetósfera terrestre, produciendo una luz difusa pero predominante proyectada en la ionosfera terrestre.
Ocurre cuando partículas cargadas (protones y electrones) son guiadas por el campo magnético de la Tierra e inciden en la atmósfera cerca de los polos. Cuando esas partículas chocan con los átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno, que constituyen los componentes más abundantes del aire, parte de la energía de la colisión excita esos átomos a niveles de energía tales que cuando se desexcitan devuelven esa energía en forma de luz visible de varios colores.
Las partículas del viento solar viajan a velocidades desde 300 a 1000 km/s, de modo que recorren la distancia Sol-Tierra en aproximadamente dos días. En las proximidades de la Tierra, el viento solar es deflectado por el campo magnético de la Tierra o magnetósfera.
Las partículas fluyen en la magnetosfera de la misma forma que lo hace un río alrededor de una piedra o de un pilar de un puente. El viento solar también empuja a la magnetosfera y la deforma de modo que en lugar de un haz uniforme de líneas de campo magnético como las que mostraría un imán imaginario colocado en dirección norte-sur en el interior de la Tierra, lo que se tiene es una estructura alargada con forma de cometa con una larga cola en la dirección opuesta al Sol.
Las partículas cargadas tienen la propiedad de quedar atrapadas y viajar a lo largo de las líneas de campo magnético, de modo que seguirán la trayectoria que le marquen éstas. Las partículas atrapadas en la magnetosfera colisionan con los átomos y moléculas de la atmósfera de la Tierra, típicamente oxígeno (O), nitrógeno (N) atómicos y nitrógeno molecular (N2) que se encuentran en su nivel más bajo de energía, denominado nivel fundamental. El aporte de energía proporcionado por las partículas perturba a esos átomos y moléculas, llevándolos a estados excitados de energía. Al cabo de un tiempo muy pequeño, del orden de las millonésimas de segundo o incluso menor, los átomos y moléculas vuelven al nivel fundamental, y devuelven la energía en forma de luz. Esa luz es la que vemos desde el suelo y denominamos auroras.
Las auroras se mantienen por encima de los 95 km porque a esa altitud la atmósfera, aunque muy tenue, ya es suficientemente densa para que los choques con las partículas cargadas ocurran tan frecuentemente que los átomos y moléculas están prácticamente en reposo. Por otro lado, las auroras no pueden estar más arriba de los 500-1000 km porque a esa altura la atmósfera es demasiado tenue –poco densa- para que las pocas colisiones que ocurren tengan un efecto significativo.
Para los primeros observadores, y también para los del siglo XX, la aurora polar era un gran misterio. Incluso ahora no todo está resuelto -- pero gracias en gran parte a los satélites espaciales tenemos una buena comprensión de la manera como la aurora es producida.
¿a qué altura se encuentra? Al comparar fotografías de lugares separados se encontró una altura de alrededor de 60 millas para la aurora verde y cerca del doble para la roja. Indicios como estos conducen a los científicos a concluir que "algo allá afuera" estaba siendo proyectado hacia nosotros, rayos de electrones rápidos, un poco como aquellos que dibujan la imagen dentro de un tubo de imagen de televisión. Allí, los electrones golpean la pantalla, se detienen y su energía se convierte en luz. Algo similar ocurre con los electrones que causan la aurora: colisionan con los átomos en las capas superiores de la atmósfera, abandonan su energía en estos átomos y hacen que éstos emitan luz.
¿Y qué son los electrones? Pequeñas partículas cargadas de carga eléctrica negativa contenidas en todas las materias. En el centro de cada átomo se encuentra un núcleo que contiene casi toda su masa y que lleva siempre una carga de energía positiva. La carga positiva atrae electrones y se une a ellos, y una vez juntos los dos tipos producen un átomo ordinario, eléctricamente neutral, sin exceso de carga de ningún tipo. Átomos como estos lo constituyen a usted, a mí y a todo lo que podemos ver en la Tierra.
Sin embargo, la luz solar puede separar los electrones de los átomos del gas encontrado en el espacio (o en las capas superiores de la atmósfera) en electrones libres negativos e "iones" positivos, átomos que carecen de uno o más electrones. Y debido a que este gas es tan rarificado, puede tomar mucho pero mucho tiempo antes de que un electrón encuentre un núcleo libre y se reúnan de nuevo. Así, los electrones libres son allí abundantes. No obstante, los electrones que se mueven a 1/10 de la velocidad de la luz, como aquellos de la aurora, necesitan una mejor explicación. La iremos dando poco a poco.
Los colores verde y rojo son emitidos por átomos de oxígeno luego de que éstos son golpeados por electrones rápidos. Cada elemento emite sus colores característicos y, en el caso del oxígeno rarificado, éstos aparecen frente a nosotros como verde o rojo. Típicamente, una dilación de 0.5-1 segundos existe entre la colisión y la emisión (en este caso -- ¡no en un entorno de mayor densidad!), y esta es la razón por la cual los rayos de la aurora brillan y se extinguen tan lentamente. El rayo de los electrones que "excita" los átomos de oxígeno sólo puede durar una pequeña fracción de segundo, pero el brillo residual persiste 0.5-1 segundos o más.
La Aurora y Las Líneas de Campo Magnético: ¿Y qué es lo que conecta el patrón de la aurora con la región de las fuerzas magnéticas de la Tierra -- el "campo magnético" de la Tierra, como se le conoce? Tal región, que se extiende lejos en el espacio, necesita un método apropiado para describirla. Tal método está dado por las líneas de campo magnético, o como se les llamó una vez, "líneas de fuerza magnética."

fuente http://sirius-b.ncat.edu/

¿Ropa Invisible....? Realidad próxima a concretarse

Avance Importante Hacia una Capa de Invisibilidad Flexible, Apta Para Vestirse Con Ella
Diciembre de 2010.

Volverse invisible gracias a enfundarse dentro de un traje de invisibilidad está ahora más cerca de la realidad gracias a un nuevo logro técnico. Ya existen prototipos de capas de invisibilidad, pero una de sus principales limitaciones es su rigidez.
Se ha teorizado mucho sobre los materiales inteligentes flexibles capaces de manipular la luz para que un objeto sea invisible, pero ahora un equipo de investigadores en Escocia ha hecho un descubrimiento práctico que supone un avance importante en el camino hacia la creación de un traje, capa o cualquier otra prenda de vestir que tape todo el cuerpo y que pueda volver invisible a quien la lleve puesta.
Dos desafíos para la creación de materiales inteligentes flexibles que puedan volver invisibles a los objetos que tapen son fabricar metaátomos lo bastante pequeños como para interactuar con la luz visible, y elaborar metamateriales que puedan separarse de las duras superficies donde se los confecciona y ser utilizados en estructuras más flexibles.
El meta-flex, un nuevo material diseñado por un equipo dirigido por Andrea Di Falco de la Universidad de St. Andrews, supera estos dos desafíos.
Aunque ya se han diseñado capas de invisibilidad capaces de ocultar objetos en frecuencias electromagnéticas del orden de los terahercios y en la franja del infrarrojo cercano, un material flexible capaz de ocultar objetos en la franja de la luz visible entraña desafíos mayores debido a que la longitud de onda de la luz visible es más pequeña y eso implica fabricar metaátomos (las piezas constituyentes de un metamaterial) lo bastante pequeños como para que sean capaces de interactuar con dicha luz.
Fuente http://www.amazings.com/

Tipos actuales de Motores de Cohetes

Tipos actuales de Motores Cohete

A.- Introducción
B.- Introducción a la propulsión espacial
1.- Motores cohete químicos
     - Motores cohete de propulsante sólido
     - Motores cohete de propulsante líquido
     - Motores cohete híbridos
2.- Motores cohete termonucleares
3.- Motores cohete eléctricos
     - Motores cohete termoeléctricos
          • Resistojet
          • Motor de arco eléctrico (Arcjet)
     - Motores cohete electrostáticos (Aceleradores de iones)
     - Motores cohete electromagnéticos (Aceleradores de plasma)
          • Aceleradores estacionarios (SPT)
          • Acelerador magnetoplasmadinámico de efecto Hall (Hall thruster)
          • Acelerador magnetoplasmadinámico de arco eléctrico (MPD arcjet)
          • Aceleradores electromagnéticos pulsantes (PPT)
C.- Conclusión
D.- Bibliografia
________________________________________
A.- Introducción
Cada vez más están tomando protagonismo tipos de propulsión que no responden a la tradicional configuración de cohetes que estamos acostumbrados a ver. Aunque términos como aceleradores de iones o motor de plasma puede que nos resulten familiares, es fácil tener una idea errónea de en qué consisten realmente. En este artículo pretendemos hacer un repaso a los diferentes conceptos de propulsión espacial que están ahora mismo en funcionamiento o en desarrollo. Intentaremos no entrar en muchos detalles técnicos, y hacerlo en un lenguaje lo mas sencillo posible.
B.- Introducción a la propulsión espacialDos son los efectos que producen la aceleración de cualquier tipo de motor cohete. Uno es el intercambio de cantidad de movimiento entre los gases expulsados y la nave (principio de conservación de la cantidad de movimiento para todo sistema aislado), y el otro son las fuerzas de presión que se producen en la sección de salida de la tobera. La justificación a este afirmación se encuentra en la fórmula mostrada en el apéndice matemático, al final del artículo.
Sin embargo, para poder comparar distintos tipos de propulsión entre sí, surgen una serie de variables de más fácil uso que las fuerzas o las velocidades. Una de las más importantes es el Impulso Específico (Isp), que da una medida de la eficiencia del gasto de propulsante. Esto es, para un mismo gasto, a mayor Isp, mayor empuje obtenemos.
Así, tras esta primera aproximación a la física del problema, vamos a descender a niveles más descriptivos. El proceso que ocurre dentro de un motor cohete es parecido al caso siguiente. Si tomamos una botella de refresco (gaseoso, claro), la cerramos y la agitamos, al abrirla saldrá un flujo de gas (un gasto másico) determinado. ¿Qué hemos hecho? Mediante el aporte de una energía exterior (la agitación) hemos “extraído” parte de la energía química que contenía el líquido (gracias al gas disuelto), y hemos aumentado su presión (y, de manera menos perceptible, su temperatura). Así, al abrir la botella, la diferencia de presión existente en la sección de salida de la tobera (el cuello de la misma) hace que el gas salga disparado hacia afuera. Este proceso produce en la botella un empuje en dirección contraria a la de la salida de gases, en este caso imperceptible. Para que este empuje sea considerable, necesitamos o una diferencia de presión altísima o una cantidad de movimiento de los gases de salida muy alta. La cantidad de movimiento es el producto de la masa por la velocidad; esto quiere decir que si eyectamos muy poca masa, necesitaremos velocidades altísimas para conseguir un determinado nivel de empuje. Cuanto más masa eyectemos (mayor gasto de propulsante), menos velocidad. Aquí radica el caballo de batalla de las nuevas generaciones de propulsores.
1.-Motores cohete químicos
Estos son los cohetes “clásicos”. En ellos, como en el ejemplo de la botella de refresco, lo que hacemos es convertir una energía química que posee el propulsante en energía térmica, mediante una reacción química.
oMotores cohete de propulsante sólido
A este tipo pertenece el clásico cohete de pólvora que ya usaban los chinos hace siglos. En ellos se almacena el propulsante en estado sólido, y se induce una reacción cuyo frente avanza por el mismo, gasificando el propulsante a su paso. Este gas, a alta presión y temperatura, escapa de la cámara de combustión por la tobera a velocidades supersónicas.

Es probablemente el más fácil modelo de motor cohete, pero presenta serios inconvenientes. Sus características propulsivas son inferiores a las de los motores de propulsante líquido, y tienen un limitado tiempo de operación, pues no se encuentra refrigerada ni la cámara de combustión ni la tobera (como contraejemplo veremos los de propulsante líquido). Sin embargo, uno de los inconvenientes más serios es el control del empuje. Mediante un aporte energético (la típica mecha), provocamos el inicio de la reacción química en la base del propulsante, y esta comenzará a “trepar” por él mismo, dejándolo en estado gaseoso tras de sí. Pero, una vez comenzada, esta reacción es incontrolable. No podemos actuar sobre el desarrollo de la misma (al menos no fácilmente), y tenemos que limitarnos a diseñar configuraciones de la célula de combustible sólido que nos de la ley de empuje que requiramos. Este tipo de motores son los que usan los misiles aire-aire de los aviones (Sidewinder, Amraam...). En el dibujo a continuación vemos distintas secciones transversales de la célula sólida de combustible, con su correspondiente curva de empuje a lo largo del tiempo de operación. 

Motores cohete de propulsante líquido

Este tipo consiguió una mejora sustancial respecto a los anteriores. Es el más usado, y hasta ahora no encuentran oposición cuando queremos un empuje máximo (por ejemplo, los motores del Shuttle para escapar del campo gravitatorio terrestre). Sin embargo, en aplicaciones espaciales, están seriamente amenazados por las nuevas generaciones de motores iónicos y de plasma. Normalmente son de tipo bipropulsante, teniendo que almacenar dos líquidos que al juntarse en la cámara de combustión reaccionarán entre sí. Esta reacción suele ser una típica RedOx (Reducción-Oxidación) muy violenta, que provoca un escape de gases a altísima velocidad. Estos propulsantes deben ser presurizados antes de entrar en contacto en la cámara de combustión, para conseguir aumentar el gasto circulante, y aquí se presenta la primera clasificación de los mismos. Así, se llamarán de Ciclo Cerrado (o combustión escalonada), si un sangrado de estos propulsantes se encarga de mover la turbina de presurización para después ser inyectado él mismo también en la cámara de combustión, o de Ciclo Abierto (o generador de gas), si este sangrado, tras la turbina, es eyectado directamente en una tobera auxiliar.

Uno de los propulsantes (normalmente el reductor), antes de llegar a la cámara de combustión, recorre un circuito que pasa por dentro de las paredes de la tobera y de la cámara de combustión, con objeto de refrigerarlas. Esto produce un sustancial aumento de las posibles temperaturas de trabajo, con la consiguiente mejora de actuaciones. El más grave inconveniente de los motores de propulsante sólido es aquí fácilmente tratable, y es el control del empuje. Simplemente regulamos el paso del gasto másico a la cámara.

Los propulsantes mas usados son: 

Para motores bipropulsantes: 

• Oxígeno líquido y keroseno. 
• Hidrógeno líquido y N2O4/UDMH (dimetil hidracina asimétrica). 
• Para monopropulsantes se usa la hidracina casi exclusivamente. Con aporte de calor se descompone, formando el gas a alta presión y temperatura requerido para la eyección a través de la tobera. Una vez arrancada la reacción de descomposición, la temperatura de la cámara se encarga de descomponer el gasto aportado, con lo que el ciclo es totalmente autosostenido.

Motores cohete híbridos

Este tipo intenta aprovechar las ventajas de ambos tipos. Los propulsantes usados en combustibles líquidos suelen ser peligrosos de manipular y almacenar, por lo que tener algún componente en estado sólido mejora este aspecto, así como facilita sensiblemente el diseño de los subsistemas del motor. Normalmente encontramos el oxidante en estado líquido.

2.-Motores cohete termonucleares Este tipo de motor, al menos en su formulación ideal, requiere una tecnología que aún no podemos producir: La fusión nuclear. Así, consistiría en calentar un propulsante (deseablemente hidrógeno, barato y de fácil manejo) en un reactor nuclear de fusión. Durante la guerra fría se estuvo trabajando en un diseño “sucio” que incluía un reactor de fisión, el proyecto Orión, pero se abandonó. El modo en que operaba era simple: Se efectuaban una serie de detonaciones nucleares en lo que sería la parte inferior de la nave, provocando la consiguiente onda expansiva. Entre la parte superior de la nave y la cámara de detonación se colocaba un escudo de protección, que al absorber la onda de choque incidente propulsaba la nave en esa dirección. No se llegaron a realizar ensayos con cargas atómicas, limitándose a cargas convencionales. Sin embargo, los resultados prometían ser realmente impresionantes. La perspectiva de los ingentes niveles de empuje que conseguiríamos está haciendo al sector espacial replantearse su posible vuelta a las mesas de diseño.

3.-Motores cohete eléctricosEn este caso la energía eléctrica se usa para calentar y/o para acelerar el propulsante. Esto requiere una elevada potencia eléctrica, motivo por el cual ha habido que esperar hasta el desarrollo de la última (hasta ahora) generación de paneles solares y de sistemas de almacenamiento y generación de energía para empezar a ver los desarrollos comercialmente viables en este campo.

Motores cohete termoeléctricos

En ellos la energía eléctrica se utiliza únicamente para calentar el propulsante. Existen dos tipos:

- Resistojet: La idea es realmente simple. Usamos una resistencia eléctrica en la cámara de combustión para calentar el gas que llega a la misma. Así conseguimos el aumento de presión y temperatura necesario para que el gas salga eyectado por la tobera. Estos sistemas se caracterizan por unas potencias moderadas, bajo Isp y un elevado rendimiento.

- Motor de arco eléctrico (Arcjet): Aquí sustituimos la resistencia de la cámara de combustión por un sistema ánodo-cátodo (normalmente de geometría anular), en los que crearemos una elevada diferencia de potencial. Así conseguimos una descarga entre los electrodos, formando un arco eléctrico (el típico chispazo que da un enchufe, o el rayo que se forma en una tormenta entre una nube y la tierra) que calienta brutalmente el gas, llegando a formar un auténtico plasma cerca del mismo (no confundir con los aceleradores de plasma, que veremos más adelante). Se caracterizan por poseer moderados Isp y bajo rendimiento (en torno al 35%).

Motores cohete electrostáticos (Aceleradores de iones)

Los primeros ensayos de este tipo de propulsión se remontan a 1964, donde se consiguió su primer vuelo balístico. La poca potencia eléctrica en los satélites tradicionalmente imposibilitó el desarrollo de los mismos hasta ahora. Suponen un elevado ahorro de propulsante y la posibilidad de un uso continuado, frente al tradicional uso de los motores de propulsante líquidos, que funcionaban a base de impulsos muy fuertes. Esto produjo un replanteamiento del uso mismo de las ecuaciones de la mecánica orbital, pues el aumento de velocidad se hacía lenta pero constantemente, llegando a valores que a la larga eran muy superiores a los tradicionales “impulsos” puntuales.

La idea es la siguiente: Partimos de un propulsante gaseoso, a cuyos átomos sometemos a un proceso de ionización. Este consiste en que tras el aporte de una determinada cantidad de energía (la energía de ionización del mismo, característica de cada elemento), cada átomo se desprende de un electrón, quedando cargado positivamente. Aprovechándonos de la propiedad de que toda carga eléctrica sufre una aceleración en presencia de un campo eléctrico, creamos este campo en el que “sumergimos” el gas (de signo eléctrico positivo). Sus moléculas reaccionan, pues, por el mismo, y un adecuado diseño del campo produce el escape del gas en la dirección de la tobera.
El subsistema más característico de este tipo de motores es el neutralizador. Este responde ante la necesidad de solventar el problema siguiente: Si de una nave eléctricamente neutra eyectamos un chorro eléctricamente positivo, la nave se nos va cargando negativamente (pues estamos ante un sistema aislado, y la carga macroscópica global debe seguir siendo nula). Así, cuando la carga eléctrica de la nave (que irá aumentando negativamente a medida que se expulsa gas ionizado) sea suficientemente grande, este campo eléctrico atraerá al chorro que pretendemos eyectar, con lo que este se abrirá como un abanico y se lanzará contra la nave. Con esto, además de poder dañar los equipos de la nave con la carga eléctrica negativa que va adquiriendo, perdemos el efecto propulsante del motor. El neutralizador se encargará, por tanto, de inyectar la cantidad suficiente de electrones al chorro de descarga, justo en su sección de salida, para que este flujo que arrojamos al espacio sea eléctricamente neutro.
Sin entrar en detalles, diremos que los distintos tipos se clasifican típicamente por la forma en que consiguen la ionización del gas, siendo estos de ionización por bombardeo, ionización por contacto y de generación de partículas coloidales cargadas.
Los propulsantes típicos son los que poseen bajas energías de ionización (más fácilmente ionizables), como el Cesio, el Mercurio, el Argón y el Xenón.
Un caso particular de motores de iones que se está desarrollando en la actualidad son los FEEP (Field-effect electrostatic propulsion). Su particularidad consiste en que se basan en la extracción de iones individuales de una superficie metálica en la que existen campos eléctricos elevados. Usan como propulsante el Cesio y, como en el caso de los PPT que veremos a continuación, su bajo impulso los hace factibles para maniobras pequeñas como correcciones de órbitas NSSK-EWSK (North-South Station-Keeping y East-West Station-Keeping, respectivamente).
Motores cohete electromagnéticos (Aceleradores de plasma) Aquí también vamos a “manipular” el gas que usaremos de propulsante. Sin embargo, en vez de crear una corriente intrínsecamente cargada, como el gas ionizado del apartado anterior, vamos a llevar este gas al estado de plasma, que es macroscópicamente neutro. Recordemos que, a grosso modo, el plasma es el estado en que la temperatura de la materia es tan alta que las fuerzas de cohesión de los propios átomos no son suficiente para mantenerlos unidos, y se forma un mar de electrones, protones y neutrones desordenados. Una vez obtenido este estado (que si bien es neutro es un excelente conductor), creamos en su interior unas corrientes eléctricas. Las ecuaciones de Maxwell nos dicen que un campo eléctrico interacciona en presencia de uno magnético perpendicularmente al mismo, por lo que no queda más que crear este campo magnético de manera que la dirección de reacción de las corrientes eléctricas vaya en la dirección que nos interese, arrastrando al plasma en que están inmersas.
Una primera diferenciación está en si este campo magnético lo creamos desde el exterior, bien con unos electroimanes, unos imanes permanentes o unos solenoides, o bien están producidas por el mismo campo eléctrico dentro del plasma, lo que requiere un cuidadoso diseño de la geometría de la cámara. Esta propulsión genera altos impulsos específicos y, lo que es más importante, altos gastos por unidad de área.
Típicamente se clasifican en dos grandes grupos:
- Aceleradores estacionarios (SPT):• Acelerador magnetoplasmadinámico de efecto Hall (Hall thruster). Son más ligeros y compactos que los aceleradores de iones, aunque algo peores en Isp y en rendimiento. El campo magnético es externo, normalmente creado por unos solenoides. Gracias al mismo se confina un flujo electrónico en el canal anular existente entre el cátodo y el ánodo, contra el que impactará el gas emergente, formando el deseado chorro iónico. Usan gases nobles (Xe, Kr, Ar) como propulsantes. Sus beneficios son tiempos de funcionamiento elevados y rendimientos moderadamente altos. Es el usado en la misión europea SMART-1.
• Acelerador magnetoplasmadinámico de arco eléctrico (MPD arcjet). Se encuentra en un estado muy temprano de desarrollo. Crea unos arcos eléctricos en el plasma que inducirían el campo magnético. Se postulan como propulsantes el hidrógeno, los gases nobles y el litio.
- Aceleradores electromagnéticos pulsantes (PPT):
El concepto parte de tener un propulsante en estado sólido (teflón), y, mediante un arco eléctrico, vaporizar una fina película del mismo. Este arco se crea intermitentemente con la carga y brusca descarga de un condensador, consiguiendo un flujo de plasma muy controlado. A esta aplicación se la denomina típicamente micropropulsión, pues son motores de muy alta precisión y bajo empuje, que pueden operar con muchos pulsos por segundo. El campo magnético es autoinducido por el arco eléctrico. Sus características los hacen idóneos para el control de actitud de satélites.
C.- Conclusión
El futuro de la navegación espacial está más abierto e interesante que nunca. Con muchos campos todavía por explorar, aún no está muy claro cuales serán las posibilidades reales de la raza humana en su expansión por el espacio. Sin duda, los próximos años marcarán un punto de inflexión. Los sucesivos estudios de física cuántica nos darán la clave de si puede llegar a ser posible un diseño de motor fotónico (o incluso de antimateria), o si quedara como una curiosidad de ciencia ficción. Sin embargo, si comparamos los motores iónicos de la ciencia ficción con los proyectos reales que hay ahora mismo en funcionamiento, nos damos cuenta de que quizá la navegación en el futuro se parezca muy poco a lo que podamos imaginar. Quién sabe, a lo mejor las bases ya estén sentadas y tan sólo hay que mirar en la dirección correcta.
D.- Bibliografia
- Motores cohete, J.J. Salvá Monfort. Publicaciones de la E.T.S.I.Aeronáuticos. Madrid, Septiembre 2003.
- Propulsión eléctrica: El motor Hall, Pablo Martínez Cerezo. UPM, Madrid. Junio 2001.

ECLIPSE DE LUNA Y DE SOL

ECLIPSE TOTAL DE LUNA

ECLIPSE TOTAL DE SOL