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La Universidad de Tecnología de Wuhan, en China, ha mostrado un prototipo de avión propulsado por un motor eléctrico de plasma que emplea el mismo principio físico que utilizan los satélites para orbitar en el espacio.

Aunque parece una idea de ciencia ficción, el plasma es una tecnología que ya tiene años de uso y que está presente por ejemplo en algunos tubos fluorescentes, que lo utilizan para producir luz. Considerado el cuarto estado de la materia, el que más abunda en el cosmos, el plasma es por naturaleza un poderoso conductor de electricidad. China ha desarrollado un motor de plasma dotado de un diseño que podría utilizarse en la atmósfera terrestre.

El plasma frío desarrollado por la Universidad de Wuhan combina aire ionizado y electricidad para generar plasma que se encuentra presurizado y prescinde de los habituales ánodos y cátodos para acelerar el viaje de las partículas cargadas.

Como antecedente, la corporación de ciencia y tecnología aeroespacial del país asiático anunció en enero de 2020 que había desarrollado el primer propulsor de efecto hold, también llamado motor de plasma estacionario. El motor diseñado por la Universidad de Tecnología de Wuhan logro un empuje de 11 N, que equivale a unos 1.200 kilogramos de fuerza. El director del proyecto Jau Tang indica que el objetivo de este proyecto es producir un motor ecológico para la aviación comercial.

Estos motores de plasma podrían contribuir a evitar el calentamiento global. El plasma es considerado el cuarto estado de la materia . El plasma es un buen conductor eléctrico y responde de forma rápida a las variaciones electromagnéticas. El plasma se origina naturalmente cuando se produce una ionización de las moléculas de un material a altas temperaturas, por ejemplo en un rayo.

En un laboratorio, el plasma se puede producir creando un arco eléctrico dentro de un envoltorio de microondas y con la ayuda de rayos láser. Las dos agencias espaciales más importantes del mundo, la Agencia Espacial Europea y la NASA han desarrollado sistemas de propulsión de plasma.

Diagrama esquemático de un prototipo de propulsor de plasma de aire. Este dispositivo consta de una fuente de alimentación de microondas, un compresor de aire, una guía de ondas de microondas comprimido y un encendedor de llama. Crédito: Jau Tang y Jun Li.

Por ahora, el plasma no se ha utilizado para propulsar aviones convencionales comerciales o militares aunque existen algunas experiencias interesantes desarrolladas en el pasado. El método más empleado para desarrollar plasma utiliza una antena que emite radiofrecuencias o energía de microondas que genera aire ionizado. Existen muchos inconvenientes para implementar un motor de plasma en la atmosfera a gran escalla. Además, en un motor de plasma que utiliza xenón, por ejemplo, los iones generados pierden fuerza a medida que entran en contacto con el aire, reduciendo la fuerza de empuje.

Por eso los motores de plasma solo son utilizados cuando la aeronave sale de la atmósfera. En el caso del plasma frío desarrollado por la Universidad de Wuhan se combina aire ionizado y electricidad para generar plasma de alta temperatura. Este plasma se encuentra presurizado, separado de la presión atmosférica. La primera ventaja es que este prototipo utiliza aire en lugar de gas por lo que tiene una fuente ilimitada para alimentar el motor propulsor.

Este motor comprime y luego ioniza el aire que generará el plasma. El plasma se produce a partir de aire ionizado. Este plasma se calienta de forma rápida lo que permite su expansión dentro del motor y sale con potencia por medio de un tubo de cuarzo. El nuevo motor sigue la misma lógica de otros prototipos como el del avión eléctrico del MIT que utiliza los vientos iónicos para propulsarse sin necesidad de motores.

La diferencia es que produce un plasma inicial de baja temperatura cuando se eliminan los electrones de átomos de nitrógeno y oxígeno. El plasma se genera a baja temperatura y baja presión mediante el aire de un ventilador colocado en la entrada del tubo. El plasma se eleva y entra en las emisiones de microondas. Gracias a las emisiones de microondas esto produce una propagación de la energía de los iones y los electrones hacia los átomos neutros calentando a su vez el plasma.

Cuando sale el plasma contenido se forma una llama esta combustión produce la fuerza de empuje y así la aeronave se mueve hacia adelante. Además, un avión impulsado con chorros de plasma sería mucho más silencioso que los convencionales. Para lograrlo se debe aumentar la potencia de los motores de plasma algo en lo cual ya se trabaja.

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