Por Yuri Zaitsev, RIA Novosti. No hace mucho han regresado a la Tierra el cosmonauta ruso Valeri Tokarev y el astronauta norteamericano William McArthur, miembros de la 12ª expedición fija a la Estación Espacial Internacional (ISS).
Durante los seis meses que duró el vuelo orbital han sido realizados unos 50 experimentos científicos. Ocho experimentos fueron nuevos, y los demás habían sido iniciados en las expediciones anteriores, incluida la obtención de estructuras ordenadas compuestas de partículas de polvo electrizadas en el plasma.
"Es sabido que si un cuerpo sólido, que representa una malla atómica molecular, lo calentamos hasta una temperatura determinada, obtendremos un líquido -explica el académico Vladimir Fortov, responsable de las investigaciones por la parte rusa-. Si aumentamos la temperatura, el líquido se evapora y se convierte en gas, y su aumentamos más, el vapor queda ionizado y se produce el plasma, una sustancia con la estructura más desordenada en esa jerarquía. En determinadas condiciones, es posible 'congelar' el plasma y convertirlo en cristal. Pues es el objeto de nuestras investigaciones".
"Para obtener el cristal, en el plasma se introducen partículas de polvo de unas cuantas micras -prosigue Fortov-. Podría ser polvo de humo o de metales dispersos, y en cada partícula se aplican millones de cargas de electrones. Como resultado, las partículas electrizadas empiezan a actuar entre sí y el plasma se convierte en una sustancia ordenada que forma cristales. Éstos pueden ser grandes, de varios centímetros, y estar compuestos de miles de millones de partículas. Pero lo más importante es que ya se puede observarlos casi a simple vista: ver cómo están formados, qué estructuras cristalinas tienen, en qué condiciones empiezan a fundirse, etc."
Esa serie de experimentos denominada "Cristal de plasma" fue organizada por un numeroso grupo de científicos rusos y alemanes que trabajan en el Instituto de Física Térmica de la Academia de Ciencias de Rusia (el académico Fortov es el director del Instituto) y en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Garching, bajo la dirección del profesor G. Morfill. Fue quien había propuesto la idea del experimento aún en 1989. Cuatro años después, los investigadores de su grupo fueron los primeros quienes pudieron observar un cristal de plasma obtenido en una cámara de vacío.
En la Tierra, las propiedades de la malla cristalina en las estructuras de plasma y polvo se ven alteradas por el efecto de la gravitación. Para evitarlo, las investigaciones fueron continuadas a bordo de aviones, donde es posible producir un breve estado de ingravidez (de unos cuantos segundos, cuando la aeronave vuela en trayectoria parabólica). Más adelante fueron aprovechados los cohetes, donde el estado de ingravidez podía durar varios minutos.
A principios de 1998, los primeros experimentos para obtener estructuras de plasma y polvo fueron realizados a bordo de la estación orbital rusa "Mir". Para ello se aprovechó el equipo PK-1 (siglas de "cristal de plasma" en ruso). Las partículas se electrizaban con los rayos ultravioleta del Sol que penetraban a través de la ventanilla del principal módulo de la estación. Después fue traído a "Mir" un equipo más moderno, PK-2, compuesto de una lámpara de gas enrarecido (contenía neón y partículas de polvo) y de un aparato para filmar el proceso.
En la Estación Espacial Internacional, el experimento "Cristal de plasma" lo habían llevado a cabo los miembros de la primera expedición fija. Fue empleado el equipo PK-3 diseñado por el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre con la participación del Instituto de Física Térmica de Rusia, la empresa alemana Kaiser Threde y la corporación rusa de cohetería espacial "Energía". El elemento principal del equipo era la cámara de vacío, en la cual se producía la plasma y se introducían las micropartículas. Para la observación de las partículas se utilizaron láseres semiconductores y cámaras de video. Los modernos equipos llevados a la ISS permitieron observar por primera vez cristales de plasma: estables, tridimensionales y no distorsionados por la fuerza de gravedad.
Durante la segunda expedición breve y la tercera expedición fija a ISS, en el experimento "Cristal de plasma" participaron científicos de Francia. En particular, se estudió el mecanismo de crecimiento espontáneo de las micropartículas que luego formaban una malla cristalina bien definida.
Los resultados de esos y otros experimentos han mostrado que sería sumamente importante proseguir con la investigación de las estructuras de plasma y polvo. A finales de 2005 fueron llevados a la ISS nuevos equipos y componentes para cultivar cristales. El experimento, efectuado en modo automático utilizándose una cámara de video conectada a un ordenador portátil (la información visual se transmitía a la Tierra en tiempo real) recibió el nombre de "Cristal de plasma-3 Plus" (PK-3+) y tuvo un gran éxito: fue obtenido un voluminoso cristal de plasma con parámetros excepcionales.
"Hoy día tenemos acumulada tanta información que podemos trabajar durante varios años -dice Fortov-. En el mundo se observa un verdadero boom de nanotecnologías y los cristales de plasma ofrecen nuevas posibilidades en ese terreno: por ejemplo, se puede obtener fuentes de alimentación muy compactos y con larga vida útil".
El académico señaló que los procesos de formación de cristales de plasma asimismo se desarrollan en el Universo, y que todo el sistema espacial es un ejemplo de autoorganización de nubes formadas de gas y polvo. Pero, ¿cómo ocurre todo? Pues ya muy pronto sabremos la respuesta.
