ITER-noticia-10-01-2018

Columna de Astronomía | ITER – El experimento para crear una estrella en la tierra

El elemento atómico helio, hoy empleado para hacer volar globos -entre otras aplicaciones-, fue identificado por primera vez en el espectro del Sol durante el eclipse total de 1868, por el astrónomo francés Pierre Janssen. Por estar presente en el Sol, pero ser desconocido en la tierra, el elemento fue nombrado helio, como la palabra griega que significa Sol.  

El hallazgo generó asombro y controversia en la comunidad científica, pero fue corroborado por el astrónomo británico Joseph Lockyer con observaciones realizadas durante el mismo eclipse solar. Ambos astrónomos viajaron ese año a la India para registrar el fenómeno. Fue el químico William Ramsey quien encontró por primera vez helio en la Tierra casi 30 años después, en 1895.

En 1908 el físico holandés Eike Onnes logró la licuefacción del gas helio a una temperatura de tan sol 4 grados Kelvin o -269 grados Celsius. El mismo científico también descubrió que a esa temperatura algunos materiales adquieren propiedades muy especiales, por ejemplo, la resistencia eléctrica del mercurio baja a cero, y así ese metal se transforma en superconductor.

En 1925 la astrónoma británica Cecilia Payne, aplicando a las observaciones del Sol la teoría de gas ionizados del físico indio Menghad Saha, estableció que, no solo el helio es abundante en el Sol, si no que junto con el Hidrógeno es uno de sus principales componentes, representando estos dos gases respectivamente el 24 y 75% del contenido de nuestra estrella. Este descubrimiento también generó incredulidad. Si bien el hidrógeno era conocido desde el siglo XVII parecía imposible que ese gas fuera el mayor constituyente del Sol.

En 1938 el físico Hans Bethe identificó la cadena de reacciones nucleares que, fusionando núcleos de hidrógenos los transforman en núcleos de helio, produciéndose en el proceso una diferencia de masa que es convertida en energía de acuerdo con la famosa ecuación de Einstein E=mc2. Quedó así resuelto un gran problema: el origen de la energía solar. El descubrimiento también nos dejó con la tranquilidad de que el Sol contiene una reserva de hidrógeno para seguir funcionando durante los próximos 4500 millones de años, más que suficientes para no tener que preocuparnos demasiado del asunto.

Estos son los principales antecedentes que hoy resultan claves en la realización del proyecto ITER, el Reactor Termonuclear Experimental Internacional. La iniciativa, fundada en 2007 por la Unión Europea, EEUU, China, Rusia, India, Japón, y Corea del Sur, tiene como objetivo reproducir en la Tierra reacciones de fusión nuclear parecidas a las que ocurren en el Sol. Si bien podemos explotar la energía solar de manera directa o indirecta a través de distintas tecnologías (como la fotovoltaica, la eólica e hidroeléctrica, entre otras) contar con un pequeño sol en la tierra abriría otro nivel de acceso a la energía.

Los desafíos tecnológicos del proyecto son realmente de orden titánico. Curiosamente, según la mitología griega Helios era precisamente un titán. En el reactor es necesario reproducir de alguna manera las condiciones del núcleo del sol donde la temperatura alcanza los millones de grados. ¿Dónde podríamos colocar un gas, o mejor dicho, un plasma tan caliente? En la Tierra no existe un contenedor para recibir materia con esa temperatura. Ese plasma no puede estar en contacto con nada, disolvería instantáneamente cualquier material, necesariamente debe levitar sostenido por un intenso campo magnético. Un campo magnético que solo se puede generar con electroimanes superconductores, cuya fabricación ha sido uno de los desafíos tecnológicos más grandes del experimento, requiriendo 100.000 km. de cables superconductores, enfriados por supuesto con helio líquido.

Después de un largo trabajo de diseño, ITER comenzó a ser armado en julio de este año en el sur de Francia, se esperan los primeros test de fusión para el año 2025. ITER es el quinto proyecto más grande de la historia después del proyecto Apolo, la Estación Espacial Internacional, el proyecto Manhattan y el GPS. ITER significa camino en latín, y efectivamente es un paso de un largo camino. Cuando finalmente contemos en la tierra con un proceso de fusión termonuclear parecido al Sol, entonces dispondremos de una fuente de energía limpia e inagotable. Las implicancias de eso superan cualquier imaginación. “Solo” debemos llegar a ese momento sin destrozar nuestro planeta quemando combustibles.

Esta historia demuestra lo que puede surgir de la investigación motivada por la pura curiosidad. Ninguno de los personajes mencionados trabajaba en el desarrollo de una nueva fuente de energía, solo estaban animados por la curiosidad de entender y conocer.

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Leonardo Vanzi:

Doctor en Astronomía en la Universidad de Florencia (Italia). Fue investigador postdoctorado en la misma universidad, en la Universidad de Arizona y en el Observatorio Europeo Austral. Fue astrónomo en los observatorios La Silla y Paranal y actualmente es profesor de la Pontificia Universidad Católica de Chile en el área de instrumentación astronómica. Dirige el Laboratorio de Instrumentación del Centro de Astro Ingeniería UC.