Cuando la materia alcanza el estado de plasma, este se encuentra compuesto de partículas eléctricas cargadas tanto positiva como negativamente, las cuales forman un gas de carga eléctrica totalmente nula, un proceso también conocido como ionización de la materia.

Una vez que el número de partículas ionizadas es lo suficiente grande, el comportamiento dinámico del sistema queda determinado por fuerzas electromagnéticas y no por colisiones binarias entre partículas neutras.

Así, estos gases de alta conductividad eléctrica y térmica, o plasmas, forman regiones laminares iónicas que tienen alta difusión de partículas y transmiten ondas electromagnéticas y mecánicas, también emiten radiación.

La diferencia más importante entre un plasma y un gas normal reside en la habilidad del primero para soportar una corriente eléctrica. El plasma es un buen conductor de electricidad; mientras que el gas normal es aislante. Además, las sustancias en estado de plasma  presentan  un rango de temperaturas y densidades muy variadas.

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Fuente: Internet

Para obtener la materia en su estado de plasma, se pueden ocupar diversas técnicas de transferencia de energía; por ejemplo por intensos campos eléctricos, por interacción con ondas electromagnéticas de radiofrecuencia, absorción de microondas, o interacción con ondas de choque y láseres.

En la industria aeroespacial las aplicaciones son variadas. Actualmente se investigan los sistemas de propulsión a plasma basados en la conversión de energía eléctrica a energía cinética. Fueron utilizados por primera vez por los soviéticos para la orientación y corrección de órbitas de sus naves y satélites, ya que a pesar de desarrollar menos empuje, bien se pueden aplicar durante largos periodos de tiempo.

Una propiedad central de los plasmas en propulsión es su cuasi neutralidad; según la cual, iones y electrones constituyen dos nubes con densidades de carga eléctrica opuestas, pero compaginadas gracias al auto campo eléctrico que se genera entre ellas. Como resultado de ello, la carga eléctrica neta resultante es casi nula, pero suficiente para mantener un campo eléctrico.

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Un plasma de elevada energía térmica, se produce mediante descargas de alta intensidad. Una tobera apropiada convierte la energía térmica en cinética. Si aceleramos el plasma producido mediante las descargas de alta intensidad por medio de un campo magnético apropiado y situado a lo largo de la tobera de salida, tenemos un propulsor electromagnético o motor de chorro de plasma. Hoy en día podemos encontrar una familia muy extensa de estos propulsores, los cuales se clasifican de la siguiente manera:

a) Por grados de desarrollo. Desde motores operacionales a prototipos básicos de laboratorio.

b) Por rangos óptimos de potencia. Desde el vatio al megavatio, con un funcionamiento de acoplamiento con emisiones.

c) Por distintas formas de suministrar energía al plasma, a través de electrodos con emisiones electromagnéticas de radiofrecuencias o microondas

d) Por mecanismos de aceleración del plasma y de transmisión del empuje del gas a la estructura del motor.

También, por medio de grandes fuentes de plasma, es posible la construcción de cámaras simuladoras de re entrada atmosférica, las cuales permiten obtener las condiciones críticas a las que están sometidos los sistemas de protección térmica de los vehículos espaciales en su retorno al planeta.

También existen los plasmatrones o antorchas de plasma. Son reactores que permiten concentrar una enorme cantidad de energía en un pequeño volumen calentando gases a temperaturas de entre 7.000° y 10.000° K en un periodo de décimas y hasta milésimas de segundo. No existe sólido alguno que resista estas temperaturas. Este tipo de reactores han permitido desarrollar nuevas tecnologías para la industria metal mecánica en lo que se refiere a soldaduras y corte de  materiales termo resistentes y para gruesas láminas de acero.

Por Zuñiga Contreras Fernando David

 

 

Fuentes

Saettone Olschewski, Erich, “Aplicaciones de la física de plasmas en la industria”, en http://www.redalyc.org/pdf/3374/337428494012.pdf consultado el 19 de Febrero del 2016.

DA-RIVA, IGNACIO, “Plasmas de interés aeroespacial”, en http://oa.upm.es/13729/1/A12.pdf consultado el 19 de Febrero del 2016.

Ahedo Galilea, Eduardo, “Propulsion espacial por plasma”, en http://aero.uc3m.es/ep2/docs/publicaciones/ahed11g.pdf consultado el 19 de Febrero del 2016.