Motor de plasma: Motor de plasma

Quien es franklin Chang

Franklin Ramón Chang-Díaz es un astronauta (retirado en julio de 2005) y físico costarricense, nacido el 5 de abril de 1950 en San José, Costa Rica, nacionalizado estadounidense desde 1977. Ha completado siete misiones espaciales entre 1986 y 2002. Fue el primer astronauta costarricense (nacionalizado estadounidense) de la NASA con ascendencia no de Estados Unidos, y uno de los hombres con más misiones. Comparte el récord de número de viajes al espacio a bordo del transbordador espacial, con un total de siete misiones de la NASA. Además es uno de los miembros del salón de la Fama de la NASA. Sus primeros estudios de primaria los cursó en el Colegio Padre Juan de Barnuevo en Altagracia de Orituco, estado Guárico, Venezuela, donde vivió parte de su infancia. Graduado del Colegio De La Salle en San José, Costa Rica, en noviembre de 1967, y de la escuela preparatoria Hartford en Hartford, Connecticut, en 1969. Posteriormente, ingresó a la Universidad de Connecticut, donde obtuvo el título de Ingeniería Mecánica en 1973. Cuatro años más tarde obtuvo el doctorado en Ingeniería nuclear, por el instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Su investigación doctoral se basó en la tecnología de fusión, y propulsión a chorro basada en plasma. Chang cursó la enseñanza básica y media en Costa Rica, y gracias a su alto rendimiento académico obtuvo una beca para estudiar ingeniería mecánica en la Universidad de Connecticut en 1973, y posteriormente un doctorado en física aplicada en el MIT en 1977.

Ingresó a la NASA en 1980, y fue seleccionado como astronauta en 1981. Estuvo a cargo de diversos proyectos durante cinco años, hasta el día 12 de enero de 1986, cuando vio cumplir su sueño de viajar al espacio, en la misión STS 61-C del Transbordador Columbia que despegó desde el Centro Espacial Kennedy.

Un veterano de siete vuelos espaciales, el Dr. Chang - Díaz ha registrado 1.601 horas en el espacio. Fue miembro de las tripulaciones en STS 61-C en 1986, STS-34 en 1989, STS-46 en 1992, STS-60 en 1994, STS-75 en 1996, STS-91 en 1998 y STS-111 en 2002.

A partir del año 2005, el doctor Chang-Díaz fundó en Costa Rica una subsidiaria de Ad Astra Rocket Company y consiste en un laboratorio construido aproximadamente a 10 km de la ciudad de Liberia, Guanacaste, en el campus de la Universidad Earth.

Las tareas principales de AARC-CR son:

· Construir un aparato altamente flexible para explorar la optimización de una fuente de plasma para la tecnología de propulsión espacial VASIMR.

· Medir el calor residual de la fuente y caracterizar su distribución.

· Crear diseños de ingeniería para remover el calor residual eficazmente.

Franklin Chang-Díaz fue profesor adjunto de Física en la Universidad de Rice y en la Universidad de Houston, y director del Laboratorio de Propulsión Espacial Avanzada en el Centro Espacial Johnson.

En Costa Rica, fue miembro de la junta de notables que analizó el TLC de Centroamérica con Estados Unidos

Descripción de un motor de plasma y su funcionamiento

Y,... Como funciona un motor de Plasma? … pues aunque se trate de una nueva tecnología, funciona de manera similar a la de un cohete químico tradicional, aunque en lugar de combustible, se utiliza el Plasma, el cuarto estado de la materia... En una primera fase del motor, que funciona a 30 kilovatios, se obtiene el plasma, al calentar gas argón con una antena de radiofrecuencia formando una sopa de iones a más de 50.000° Celsius… El volátil Plasma se mantiene estable gracias un potentísimo campo magnético creado en el Magneto Superconductor, recipiente y autentico corazón del motor…
en una segunda fase que trabaja a 170 kilovatios se acelera ese plasma con ayuda de otra antena para lograr la propulsión deseada del motor… El principal propósito del primer acoplador RF es convertir el gas en plasma por ionización, es decir, sacarle un electrón a cada átomo del gas. Esta es conocida como la sección Helicón, ya que su acoplador tiene una forma tal que puede ionizar el gas al inyectarle ondas helicoidales. Las antenas Helicón son un método común de generación de plasma. Ver la sección de lectura adicional para más información sobre las antenas de Helicón.

El segundo acoplador de RF se llama sección de calentamiento ión ciclotrón (ICH, por sus siglas en inglés). ICH es una técnica utilizada en los experimentos de fusión para calentar el plasma a temperaturas similares a la del núcleo del sol. Las ondas de radio impactan los iones y electrones a lo largo de sus órbitas alrededor de las líneas de campo, en resonancia, de forma similar a una persona que empuja otra en un columpio, resultando en un movimiento acelerado y a mayor temperatura. La sección VASIMR^® ICH calienta el plasma a más de un millón de grados Kelvin, o 200 veces la temperatura de la superficie del sol.

El movimiento térmico de los iones en torno a las líneas de campo es sobre todo perpendicular a la dirección de avance del cohete, y no contribuye a la propulsión. El cohete depende de su tobera magnética para convertir el momento orbital de los iones en movimiento lineal útil para la propulsión. Conforme las líneas de campo magnético se expanden, las rutas espirales de los iones en torno a sus líneas de campo se alargan, resultando en velocidades de iones del orden de 100,000 mph (50,000 m/s).

Usos y aplicaciones de los motores de plasma

El motor de plasma tiene como finalidad acortar en más de la mitad la duración del vuelo de una nave a Marte: de ocho meses a poco más de tres. Estoy convencido que así llegaremos al Planeta Rojo y al resto del Sistema Solar. Además, el motor podría usarse para reciclar el hidrógeno desechado por la Estación Espacial Internacional y mantener en órbita el laboratorio sin la necesidad de tener que reabastecerse con entregas de combustible provenientes de la Tierra.

"La requiere que un transbordador o una nave rusa les dé un empujón de vez en cuando y eso gasta mucho combustible; con el motor de plasma se puede hacer con un coste diez veces menor", indica Chang, que avanza que mientras tanto, su empresa ya está desarrollando motores más potentes para llevar el hombre a Marte.

Otra de las labores en las que se aplicará este nuevo sistema de propulsión será el transporte de carga a la Luna o la eliminación de los miles de objetos de chatarra espacial -restos de satélites y otros elementos- que se encuentran en órbita de la Tierra y suponen un peligro.

Otra aplicación futura del motor será lo que ha sido bautizado por Franklin Chang como “grúas espaciales”.

En este caso se trata de vehículos capaces de sacar de órbita satélites y basura espacial, que ofrezcan servicio de “mantenimiento” a satélites que se encuentran en las órbitas terrestres.

De donde nació la idea del motor

¿Cómo nace la idea del motor de plasma?

Eso fue parte de mi tesis de doctorado, estaba terminando mis estudios y estaba trabajando mas que nada con un tema que tenía que ver con energía, y mi interés era utilizar esa forma de la física del plasma para el movimiento de naves espaciales, fue de ahí de donde nació la idea.
Hasta hoy estamos muy, muy avanzados, yo diría que estamos a unos tres años de volar, el motor ya no es una cosa teórica, sino que ya tenemos el prototipo funcionando, y tuvimos todos los rendimientos que habíamos esperado. Lo que estamos haciendo ahora no es física, sino mas que nada ingeniería. Nos estamos preparando para probarlo en el Espacio (Misión AURORA).