02/07/2021
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Mientras Europa celebra los 20 años de astronautas de la ESA en la Estación Espacial Internacional, un experimento ruso-europeo se ha estado ejecutando silenciosamente en el centro de investigación ingrávido durante el mismo tiempo: el conjunto de investigaciones Plasma Kristall (PK) sobre ciencia fundamental.
Plasma Kristall toma un plasma e inyecta partículas finas de polvo en ingravidez, convirtiendo el polvo en partículas altamente cargadas que interactúan entre sí, rebotando entre sí a medida que su carga hace que las partículas se atraigan o se repelan. En las condiciones adecuadas, las partículas de polvo pueden organizarse con el tiempo para formar estructuras organizadas o cristales de plasma.
Estas interacciones y la formación de estructuras tridimensionales se asemejan al funcionamiento de nuestro mundo a escala atómica, un mundo tan pequeño que no podemos ver moverse ni siquiera con un microscopio electrónico. Agregue un láser a la mezcla y las partículas de polvo se podrán ver y registrar para que los científicos las observen en la Tierra para obtener un adelanto del mundo más allá de nuestros ojos.
Estos átomos sustitutos son una forma para que los investigadores simulen cómo se forman los materiales a escala atómica y prueben y visualicen teorías. El experimento no se puede realizar en la Tierra porque la gravedad solo hace posibles recreaciones aplastadas y hundidas; si quieres ver cómo está constituido un cristal, necesitas eliminar la fuerza que tira hacia debajo: la gravedad.
El 3 de marzo de 2001, se encendió “PK-3 Plus” en el módulo Zvezda, el primer experimento físico que se llevó a cabo en la Estación Espacial. Liderado por el centro aeroespacial alemán DLR y la agencia espacial rusa Roscosmos, el experimento fue un éxito y luego fue seguido por una cuarta versión, instalada en 2014 en el laboratorio Columbus de la ESA, esta vez como una colaboración ESA-Roscosmos.
Concepciones de planetas
Al cambiar los parámetros en PK-4, como ajustar el voltaje o usar partículas de polvo más grandes, los doppelgangers del átomo pueden simular diferentes interacciones. Los fenómenos complejos como las transiciones de fase, por ejemplo de gas a líquido, movimientos microscópicos, la aparición de turbulencias y fuerzas de cizallamiento son bien conocidos en física, pero no se comprenden completamente a nivel atómico.
Con PK-4, los investigadores de todo el mundo pueden seguir cómo se derrite un objeto, cómo se propagan las ondas en los fluidos y cómo cambian las corrientes a nivel atómico.
Se han publicado alrededor de 100 artículos basados en los experimentos de Plasma Kristall y el conocimiento adquirido está ayudando a comprender cómo se forman los planetas también. En su origen, nuestro planeta Tierra era probablemente dos partículas de polvo que se encontraron en el espacio y crecieron y crecieron en nuestro mundo. PK-4 puede modelar estos momentos de origen tal como son durante la concepción de los planetas.
La enorme cantidad de datos que crea PK-4 es tan vasta que no se puede descargar a través de la red de comunicación de la Estación Espacial, por lo que los discos duros se envían físicamente al espacio y viceversa con terabytes de información. El experimento se realiza desde Toulouse, Francia, en el centro operativo Cadmos de la agencia espacial CNES.
Astrid Orr, coordinadora de ciencias físicas de la ESA, señala que “PK-4 es un gran ejemplo de ciencia fundamental realizada en la Estación Espacial; a través de la colaboración internacional y la inversión a largo plazo, estamos aprendiendo más sobre el mundo que nos rodea, tanto a una escala diminuta como a una escala cósmica.
“El conocimiento de los experimentos de PK se puede aplicar sin rodeos a la investigación sobre la física de la fusión, donde es necesario eliminar el polvo, y al procesamiento de chips electrónicos, por ejemplo, en procesos de plasma en la industria de semiconductores y células solares. Además, la miniaturización de la tecnología necesaria para el desarrollo de Plasma Kristal ya se está aplicando en equipos médicos a base de plasma para hospitales.
«Los experimentos de PK abordan una amplia gama de fenómenos físicos, por lo que los descubrimientos innovadores pueden ocurrir en cualquier momento».
