Un viejo rival de la máquina de vapor regresa con nuevos bríos, poniendo la mira en el espacio.

Algún día, unas poderosas ondas sonoras podrían impulsar a las naves espaciales hasta los confines del sistema solar. Al menos, es lo que dicen algunos ingenieros que han desarrollado un nuevo tipo de motor acústico.

Las actuales espacionaves de largo alcance, como la sonda europeo-norteamericana Cassini que se encuentra en estos momentos en órbita alrededor de Saturno, viajan hasta una distancia demasiado grande del Sol como para utilizar energía solar, así que transportan bloques de plutonio para alimentar a sus motores. A medida que el plutonio radiactivo se desintegra, genera calor que produce una corriente eléctrica entre dos tipos diferentes de metal.

Este sistema no tiene partes móviles, lo que representa una ventaja pues éstas pueden fallar. Pero los bloques son grandes, pesados, y difíciles de producir. Y lo que es peor, estos motores poseen una eficiencia de apenas el 7 por ciento.

Es por éso que la NASA está financiando la investigación en los motores Stirling, que utilizan las diferencias de temperatura entre reservorios de gas para generar electricidad. Los motores Stirling convencionales son una vieja tecnología inventada en 1816 como una alternativa más segura para los motores a vapor.

Un asunto de confiabilidad

Los modernos motores Stirling desarrollados por la NASA ostentan eficiencias de entre el 25 y el 30 por ciento. Por lo tanto, si se los utilizara en naves como la Cassini, requerirían una cantidad menor de bloques de plutonio. Pero existe todavía un problema de confiabilidad, ya que utilizan dos pistones: uno para mover el gas hacia adelante y hacia atrás, y otro para extraer la electricidad.

Ahora, un equipo de ingenieros del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México y de la firma Northrop Grumman Space Technology de Redondo Beach, California, han construido un motor Stirling con solamente un pistón.

“Es mucho más confiable, y más fácil de construir en escalas muy grandes”, dice el miembro del equipo Mike Petach de Northrop Grumman.

El motor consiste en un tubo de 30 centímetros de largo lleno de helio y de unas aproximadamente mil pantallas metálicas espaciadas muy apretadamente. El plutonio que se desintegra calienta uno de los extremos del tubo hasta unos 650ºC, haciendo que el gas a su alrededor se expanda. El gas transfiere su calor a la pantalla más cercana, y se vuelve a contraer. El proceso se repite en un efecto dominó a todo lo largo del tubo.

Estallidos ensordecedores

El gas, al contraerse y expandirse, produce ondas sonoras (un rugido ensordecedor) que oscilan a una frecuencia de 120 hertz e impulsan a un pistón, generando así electricidad.

“Dentro del motor, la presión acústica es lo suficientemente grande como para romper los oídos”, dijo Petach. “Es más fuerte que un trueno”.

Agrega que el sonido no escapa del motor, así que el aparato podría ser utilizado para producir electricidad en los submarinos, que deben deslizarse sin ser detectados debajo de la superficie del océano.

El miembro del equipo Scott Backhaus de Los Álamos ha trabajado durante años en las aplicaciones de enfriamiento del motor acústico, tales como la licuefacción del gas natural. Pero el nuevo laboratorio es el primero en general electricidad.

Su modelo funciona con una eficiencia del 18% (más del doble de la que ostentan los motores espaciales actuales), pero Petach dice que en un plazo de dos años podría hacerse que el motor pueda alcanzar el 25% que tienen los motores Stirling de dos pistones.

Una eficiencia mayor “ahorra peso y permite misiones más prolongadas”, agrega.  

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