En esta nueva entrada me gustaría exponer un tema que me ha parecido interesante, y lo expondré de forma detallada, dando incluso los detalles de algunos proyectos.
Pero antes responde mentalmente: ¿es posible construir un dirigible "lleno" de vacío?
Es probable que hayas respondido "no", pues es contraintuitivo llenar un globo con vacío, pero no se está tomando en cuenta que no se requiere un globo o contenedor elástico, se puede utilizar un contenedor rígido, ahora la respuesta cambia a tal vez sí, ¿pero como podría ser y de donde viene esa idea?, de eso va a tratar esta entrada.
Un poco de historía.
La idea del "globo de vacío" no es reciente, la idea de un vehículo de tal tipo data desde 1670, Francesco Lana de Terzi propuso un concepto de barco que flotaría por el uso de esferas de cobre huecas sin aire.
Pero esta idea no estaba muy bien elaborada, al verlo ya intuyes que no podría flotar, hacen falta esferas más grandes, sin embargo en esa época se desconocía la densidad exacta del aire, tan solo se conocían aproximaciones, así que tampoco es un detalle a tomar muy en cuenta.
El problema principal es que las finas paredes de cobre de las esferas, no son suficiente rígidas para soportar la presión del aire circundante, por lo que colapsarían, y al hacerlas un poco más gruesas pesarían demasiado.
El gran problema de los dirigibles de vacío, ¿que hacer para que no colapsen?
Tenemos aquí un gran problema tecnológico al que hay diferentes soluciones y problemas derivados de tales:
- Mayor grosor de pared:
la solución más obvia, pero trae el problema del peso, y si el interior se hace más grande para eliminar el problema del peso, aparece otra vez el problema del colapso, pues la compresión tiene más área donde afectar.
- El uso de materiales más rígidos, ligeros y resistentes a la compresión:
esta puede ser la mejor solución, solo que muy pocos materiales o mezclas reúnen tales condiciones, son caros y pueden no funcionar si se diseña mal.
- El uso de "ejes" (barras) interiores para que no colapsen:
esta solución trae un nuevo problema difícil de solucionar, se originarían puntos de cizallamiento y tensión.
- El uso de formas poliédricas y aristas rígidas:
esta solución mengua un poco el problema del colapso, pero sigue siendo ineficaz.
- El uso de celdas vacías sin aire en patrones tridimensionales:
aunque añade más peso, da la capacidad de dar más delgadez a las paredes de las celdas sin que la estructura colapse, pues se dispersa mejor la fuerza de compresión, y da la posibilidad de añadir de vez en cuando cámaras vacías más grandes (resumiendo menor peso).
-Etc.
Varios modelos de dirigibles de vacío, posibles formas viables de construirlo:
Ya estamos adentrándonos a los detalles, a los proyectos, ¿que se ha propuesto para construir dirigibles de vacío de forma viable?
- Una de las primeras propuestas era utilizar paredes de aleación especial con celdas sin aire, colocadas como capas de una cebolla, y en el centro el vacío, sin embargo era caro, muy caro y poco resistente.
- La primera propuesta que parecía funcionar y ser barata era utilizar el propio aire como pared en una esfera geodésica hinchable.
Se trataba utilizar dos esferas geodésicas, una externa y una interna, unidas mediante ejes o cables, entre las dos esferas se inyectaría aire a presión, y en la esfera interior quedaría el vacío, este modelo sería hinchable y barato.
Sin embargo aun poseía unos cuantos problemas, por ejemplo que el material utilizado de "funda hinchable" seguiría sufriendo fuerzas de compresión, aunque menores.
- Las propuestas más apoyadas son las del uso de celdas vacías sin aire en patrones tridimensionales, y no falta razón en tal apoyo, aunque en un principio serían pesadas por la gran cantidad de material, dispersan mejor las fuerzas de compresión, por lo que se pueden hacer más finas y débiles las paredes de las celdas sin sufrir daños, además de añadir capas con mayores tamaños de celda según nos adentramos al centro del dirigible, así acabaríamos con muy poco peso.
Ya tenemos claro que el dirigible de vacío compuesto de celdas vacías es el más seguro, ¿cuando lo construimos?
Lamentablemente aun no he terminado, siguen habiendo problemas, con el modelo de celdas se requeriría una estructura gigantesca, eso si usamos los materiales actuales.
Espera un momento, los nanomateriales podrían cambiar esto en el futuro, por ejemplo con los nanotubos de carbono no se requeriría ni celdas, pues poseen una gran resistencia a la tensión, tan solo haría falta una cantidad de un tejido de este material en forma de lámina esférica, unos pocos ejes de un material resistente a la compresión y el mecanismo para hacer vacío en su interior.
Bueno, actualmente no podemos construirlos porque no resultan económicos, pero en el futuro cuando se usen nanomateriales, ¿que implicaría el dirigible de vacío?
El dirigible de vacío podría ser una alternativa igual de segura que el dirigible de helio frente al dirigible de hidrógeno, pero además podría ser mucho más barata, pues el helio es muy caro.
El dirigible de vacío además, por tener menor densidad que el helio, podría utilizarse para elevarse a sí mismo hasta más allá de la estratosfera, donde podría actuar de satélite de telecomunicaciones (mejor dicho, estratélite) o incluso de lanzadera de cohetes, ahorrando combustible.
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