Ventana de plasma

La ventana de plasma (que no debe confundirse con A Plasma Shield ) es una tecnología que llena un volumen de espacio con plasma confinado por un campo magnético. Con la tecnología actual, este volumen es bastante pequeño y el plasma se genera como un plano plano dentro de un espacio cilíndrico.

El plasma es cualquier gas cuyos átomos o moléculas se han ionizado, y es una fase separada de la materia. Esto se logra más comúnmente calentando el gas a temperaturas extremadamente altas, aunque existen otros métodos. El plasma se vuelve cada vez más viscoso a temperaturas más altas, hasta el punto en que otro asunto tiene problemas para pasar.

La viscosidad de una ventana de plasma le permite separar el gas a la presión atmosférica estándar de un vacío total y, según los informes, puede soportar una diferencia de presión de hasta nueve atmósferas. Al mismo tiempo, la ventana de plasma permitirá que pasen la radiación, como los láseres y los haces de electrones. Esta propiedad es la clave de la utilidad de la ventana de plasma: la tecnología de la ventana de plasma permite la radiación que solo se puede generar en un vacío para aplicar a los objetos en una atmósfera. La soldadura por haz de electrones es una aplicación importante de ventanas de plasma, lo que hace que EBW sea práctico fuera de un vacío duro.

Historia

La ventana de plasma fue inventada en el Laboratorio Nacional Brookhaven por Ady Hershcovitch y patentada en 1995.

Otros inventos que utilizan este principio incluyen la válvula de plasma en 1996.

En 2014, un grupo de estudiantes de la Universidad de Leicester publicó un estudio que describía el funcionamiento de los escudos deflectores de plasma de las naves espaciales.

En 2015, Boeing obtuvo una patente sobre un sistema de campo de fuerza diseñado para proteger contra las ondas de choque generadas por explosiones. No está destinado a proteger contra proyectiles, radiación o armas de energía como los láseres. El campo supuestamente funciona mediante el uso de una combinación de láseres, electricidad y microondas para calentar rápidamente el aire creando un campo de plasma de aire sobrecalentado (ionizado) que interrumpe, o al menos atenúa, la onda de choque. En marzo de 2016, no se sabe que se haya demostrado ningún modelo funcional.

Michio Kaku propone campos de fuerza que constan de tres capas. La primera es la ventana de plasma de alta potencia que puede vaporizar los objetos entrantes, bloquear la radiación y las partículas. La segunda capa constará de miles de rayos láser dispuestos en una configuración de celosía apretada para vaporizar cualquier objeto que haya logrado atravesar la pantalla de plasma mediante los rayos láser. La tercera capa es una lámina de material invisible pero estable, como nanotubos de carbono o grafeno, que tiene solo un átomo de espesor y, por lo tanto, es transparente, pero más fuerte que el acero para bloquear posibles restos de objetos destruidos.

Válvula de plasma

Una tecnología relacionada es la válvula de plasma, inventada poco después de la ventana de plasma. Una válvula de plasma es una capa de gas en la carcasa de un acelerador de partículas. El anillo de un acelerador de partículas contiene un vacío, y normalmente una ruptura de este vacío es desastrosa. Sin embargo, si un acelerador equipado con tecnología de válvula de plasma se rompe, la capa de gas se ioniza en un nanosegundo, creando un sello que evita la recompresión del acelerador. Esto les da tiempo a los técnicos para apagar el haz de partículas en el acelerador y recomprimir lentamente el anillo del acelerador para evitar daños.

Propiedades

Las propiedades físicas de la ventana de plasma varían según la aplicación. La patente inicial citaba temperaturas de alrededor de 15.000 K (14.700 °C; 26.500 °F).

El único límite para el tamaño de la ventana de plasma son las limitaciones energéticas actuales, ya que generar la ventana consume alrededor de 20 kilovatios por pulgada (8 kW/cm) en el diámetro de una ventana redonda.

La ventana de plasma emite un brillo brillante, cuyo color depende del gas utilizado.

Similitud con los "campos de fuerza"

En la ciencia ficción, como en la serie de televisión Star Trek, se utiliza una tecnología ficticia conocida como "campo de fuerza" A menudo se utiliza como dispositivo. En algunos casos se utiliza como "puerta" externa; a los hangares de las naves espaciales, para evitar que la atmósfera interna de la nave se ventile al espacio exterior. En teoría, las ventanas de plasma podrían servir para tal propósito si hubiera suficiente energía disponible para producirlas. La propuesta de StarTram planea el uso de una ventana MHD que requiere energía sobre un tubo de lanzamiento de varios metros de diámetro periódicamente, pero brevemente, para evitar una pérdida excesiva de vacío durante los momentos en que un obturador mecánico se abre temporalmente antes de una nave espacial de hipervelocidad..

Otras fuentes

• BNL gana el premio R implicad 100 por la ventana de plasma '
• Ady Hershcovitch. Tecnología de Ventana Plasma para Propagando los Beams y Radiación de Vacuo a Atmósfera