De montañas rusas a Marte
Un ensayo sobre energía controlada, sistemas de lanzamiento electromagnético, propulsión eléctrica y por qué la eficiencia muchas veces llega en silencio antes de acelerar.
Me encantan las montañas rusas.
Especialmente las nuevas.
Y por “nuevas” no me refiero solamente a que sean más altas, más rápidas o más aterradoras.
La primera montaña rusa que recuerdo haber subido fue en Italpark, en Buenos Aires. Era 1977. En realidad había dos, y ambas tenían el clásico sistema de cadena.
Ya conocen el sonido:
clac-clac-clac-clac…
Después, silencio.
Y después, empezaba la emoción.
Durante décadas, esa fue mi idea de una montaña rusa.
Subís lentamente.
Esperás.
Caés.
A lo largo de los años subí a muchas montañas rusas con cadena. Todavía las disfruto. Pero alrededor de 2020 me subí a una de las nuevas montañas rusas de lanzamiento.
Sin cadena.
Sin subida lenta.
Sin clac-clac-clac.
Solo silencio.
Y después, de repente, sos impulsado a más de 100 km/h en pocos segundos.
Eso cambió completamente la experiencia. Eso, y pasar por un control de seguridad más estricto que el de un aeropuerto.
Entonces hice lo que suelo hacer cuando algo me sorprende: fui a buscar cómo funcionaba.
La respuesta era algo con lo que todos jugamos desde chicos.
Imanes.
Atraen. Repelen. Empujan. Tiran.
En términos más técnicos: electromagnetismo.
No voy a convertir esto en una clase de física. La versión corta es que las fuerzas electromagnéticas pueden controlarse, secuenciarse y utilizarse para producir movimiento. En algunas montañas rusas de lanzamiento, potentes sistemas eléctricos crean campos magnéticos que empujan o tiran del tren hacia adelante a muy alta velocidad.
Sin cadena.
Sin cable llevándote hacia arriba.
Solo fuerza controlada.
Esa idea está en todas partes.
Está en los transformadores.
Está en los motores eléctricos.
Está en los generadores.
Está en los autos eléctricos.
Está en los sistemas industriales, los trenes, los parlantes, las máquinas de resonancia magnética y muchas otras tecnologías que mueven silenciosamente el mundo moderno.
Y eso me lleva a Marte.
No, no a las barritas Mars.
No hay golosinas involucradas acá.
Con Artemis, las renovadas ambiciones lunares, los cohetes reutilizables y la idea de usar la Luna como punto de apoyo para llegar al espacio profundo, la pregunta sobre la propulsión se vuelve inevitable:
¿Cómo nos movemos eficientemente una vez que ya estamos en el espacio?
Los cohetes químicos son extraordinarios para el lanzamiento. Producen un empuje enorme, que es exactamente lo que se necesita para escapar de la gravedad terrestre. Cuando uno está en el fondo de un pozo gravitatorio, la sutileza no es el objetivo. Se necesita violencia, presión, calor y aceleración.
Pero el espacio profundo es un problema distinto.
Una vez que una nave ya está en órbita, o moviéndose en el vacío, el desafío ya no es solamente la fuerza bruta. Pasa a ser la resistencia, la eficiencia y cuánto propelente se puede transportar.
Ahí es donde la propulsión eléctrica se vuelve fascinante.
Algunas naves espaciales utilizan electricidad para acelerar partículas cargadas y expulsarlas a velocidades extremadamente altas. El empuje es pequeño comparado con el de un cohete químico, pero puede mantenerse durante largos períodos.
En lugar de un único empujón violento, es una aceleración constante, sostenida y eficiente.
Y eso finalmente respondió una duda que tenía desde chico:
¿Por qué algunos propulsores de naves espaciales son azules?
Porque en algunos sistemas de propulsión eléctrica lo que estamos viendo no es fuego en el sentido habitual.
Es gas ionizado.
Plasma.
Una corriente controlada de partículas cargadas, aceleradas por campos eléctricos y magnéticos.
Y después encontré la parte que hizo que todo fuera todavía más interesante: el xenón.
Algunos sistemas de propulsión eléctrica no queman combustible como lo hace un cohete convencional. En cambio, utilizan un gas —frecuentemente xenón— como propelente.
¿Por qué xenón?
Porque es pesado, estable y relativamente fácil de ionizar. En términos simples, el motor le da una carga eléctrica a los átomos de xenón, convirtiéndolos en iones. Luego, los campos eléctricos y magnéticos aceleran esos iones y los expulsan por la parte trasera de la nave a una velocidad extremadamente alta.
Esa corriente de partículas genera empuje.
No el empuje brutal y explosivo que se necesita para salir de la Tierra.
Algo mucho más pequeño.
Mucho más silencioso.
Pero también mucho más eficiente.
Un cohete químico se trata de potencia.
La propulsión eléctrica se trata de paciencia.
Un cohete químico te da un empujón masivo y consume propelente muy rápido.
Un propulsor iónico o de efecto Hall produce un empuje pequeño, pero puede seguir empujando durante mucho tiempo. Cambia fuerza bruta por eficiencia y resistencia.
Esa es la parte que me parece fascinante.
La misma gran familia de ideas que permite lanzar una montaña rusa sin cadena también puede ayudar a mover naves espaciales a través del espacio profundo.
Del clac-clac-clac en Italpark…
a los sistemas de lanzamiento magnético silenciosos…
a los propulsores de plasma azul empujando iones de xenón hacia la oscuridad.
El futuro de la propulsión tal vez no se trate solamente de llevar más combustible.
Tal vez se trate de usar la energía de manera más inteligente.
A veces el futuro no llega haciendo ruido.
A veces llega en silencio.
Y después acelera.