Respuestas (XLV): ¿Seria posible construir un sable laser como los de Star Wars?

Alex Delgado me preguntó el otro día si podríamos construir un sable láser como los que aparecen en La Guerra de las Galaxias. El concepto de mezclar un arma tan antigua como una espada con una tecnología futurista es muy curioso, así que me he tomado la libertad de añadir la respuesta a una segunda pregunta en esta entrada: ¿son vaibles los sables láser de Star Wars como arma cuerpo a cuerpo?

No pegaréis tantos brincos por el desierto cuando termine esta entrada.

Sin más dilación, pongámonos manos a la obra.

  1. ¿PODRÍAMOS CONSTRUIR UN SABLE LÁSER?

En primer lugar, en inglés se usa el término Lightsaber, cuya traducción literal es sable de luz, pero al menos yo personalmente suelo escuchar a la gente referirse a ellos más a menudo como espadas láser o sables láser.

Pero, por otro lado, las hojas de las espadas láser tienen una longitud determinada, son capaces de atravesar cualquier material y sólo pueden ser detenidas al entrar en contacto con otra espada láser. Esto último es lo más importante: si las hojas de estos sables realmente estuvieran hechas de luz, entonces simplemente se atravesarían al cruzarse.

Ostras, es verdad. ¿De qué otra cosa podrían hechas las hojas de los sable de… Digooo… Los sables que emiten luz?

Pues, para hacernos una idea, podemos echarle un vistazo al siguiente vídeo en el que se recogen todas las peleas de sables que emiten luz de las películas de Star Wars para ver cómo se comporta la materia al entrar en contacto con las espadas.

Después de ver varias escenas (10:39, 13:47, 15:55, 19:40) queda claro que las espadas que emiten luz no sólo son capaces de cortar con facilidad cualquier material sino que, además, las cosas quedan incandescentes después de entrar en contacto con ellas. O sea, que lo más probable es que la hoja de estas espadas se encuentre a una temperatura muy, muy alta.

Teniendo todo también en cuenta que la hoja de sable puede “aparecer de la nada”, los más probable es que las hojas de las espadas de Star Wars estén hechas de plasma.

Referido muchas veces como el cuarto estado de la materia y pese a que su nombre suene muy exótico, el plasma no es más que una masa de gas a alta temperatura que con una proporción mayor o menor de átomos cargados eléctricamente.

Espera, espera, ¿cómo que hay carga eléctrica en el gas?

Cuando una sustancia sólida se calienta, las moléculas que la componen empiezan a vibrar tanto que ésta pierde su integridad estructural y se convierte en un líquido. Si la temperatura sigue aumentando, las moléculas tendrán suficiente energía como para rebotar fuera del líquido y se moverán demasiado deprisa como para unirse entre sí, convirtiéndose en un gas. Pues bien, si subes aún más el termostato (unos cuantos miles de grados), las moléculas del gas tendrán tanta energía que sus átomos empezarán a perder sus electrones y, por tanto, el gas se convertirá en un batiburrillo de partículas con carga positiva y negativa que serán incapaces de volver a unirse para neutralizar su carga a menos que la temperatura vuelva a bajar.

(Fuente)

Es precisamente esta carga eléctrica la que permite que el plasma produzca campos magnéticos cuando está en movimiento. También es el motivo por el que el sol, que es una bola gigantesca de plasma, tiene un campo magnético tan caótico, como explicaba en esta entrada y esta otra.

Pero lo más interesante (al menos para nuestro propósito de hoy) es que el plasma también reacciona a la presencia de los campos magnéticos, por lo que pueden ser “moldeado” por ellos. Este fenómeno queda plasmado (JAJA) en la tendencia que tiene el plasma de la superficie del sol a acumularse alrededor de las líneas de los campos magnéticos solares:

Que son esos arcos de la derecha. (Fuente)

Teniendo en cuenta que se necesitan temperaturas tremendas para mantener un gas en estado de plasma, parece probable que las hojas de las espadas de Star Wars sean en realidad filamentos de plasma confinados en su sitio por un campo magnético. O sea, que las espadas láser de Star Wars serían en realidad espadas de plasma o sables de plasma.

No sé, eh, Ciencia de Sofá, ¿material del sol para hacer espadas? ¿no te parece un poco descabegiatto?

Bueno, el plasma lo puedes crear de manera artificial sin problemas si consigues aumentar lo suficiente la temperatura de un gas. De hecho, el corte con plasma es una tecnología que se lleva utilizando para cortar metal desde la década de 1980.

¡¡¡Así que sí q…!!!

Eh, eh, eh, no te emociones, voz cursiva, que hay un par de detalles que diferencian el funcionamiento de estas máquinas del de una espada de plasma de Star Wars.

Las cortadoras de plasma sueltan un chorro de aire a gran velocidad a través de un conducto muy delgado contra la superficie que se quiere cortar. A su vez, ese chorro de aire atraviesa un arco eléctrico que aparece en el interior del tubo debido a que tanto un electrodo que hay en el interior de la máquina como la pieza que se piensa cortar están conectados a un circuito eléctrico. El arco eléctrico calienta el aire que está pasando a través de él a temperaturas de hasta 20.000ºC, convirtiéndolo en plasma.

(Fuente)

Pero, en realidad, el corte del metal no lo realiza el plasma por sí solo por el mero hecho de encontrarse a una temperatura altísima. El calor del plasma funde el trozo de metal, pero es chorro de gas a alta velocidad el que desprende el material fundido, realizando el corte.

Es obvio que este no es el principio de funcionamiento de los sables de plasma de Star Wars porque, si así fuera, para que apareciera el arco eléctrico que da forma a la hoja de su arma, un Jedi necesitaría crear primero una diferencia de potencial eléctrico entre su enemigo y el mango de su espada… Lo que significa que tendría que enganchar un cable a su oponente antes de empezar a pelear.

Esto tendría dos desventajas: las hojas de las espadas no serían rectas y, además, la intensa descarga eléctrica mataría a su enemigo antes que cualquier embestida con la hoja de plasma que, por otro lado, tampoco sería muy manejable.

Total, que si las espadas de plasma de Star Wars funcionaran así (que no lo hacen), entonces sería más realista que los protagonistas recorrieran la galaxia disparándose con tasers. Pero entiendo que un montón de stormtroopers tirados por el suelo temblando durante siete películas no es un recurso tan elegante como las gráciles peleas con espadas de plasma.

Bromas a parte, si las espadas de plasma funcionaran de esta manera la empuñadura debería contener en su interior algún tipo de dispositivo que permitiera expulsar un flujo de aire a una velocidad altísima… Y además ese chorro de gas tendría que mantener una forma y un tamaño concretos de manera indefinida en vez de convertirse en una especie de lanzallamas del futuro. Luego cabría preguntarse también de dónde sacaría la empuñadura de la espada la cantidad tremenda energía necesaria para mantener el plasma a esas temperaturas. Y no, no voy a recurrir  a la Fuerza para solventar todos los problema que aparezcan en este artículo.

Había pensado que tal vez se podría utilizar algún tipo de campo magnético para mantener el plasma de la espada en su sitio, pero no se me ocurre ninguna manera de generar un campo magnético de la nada que distribuya el plasma formando una línea recta. También he echado un vistazo a la Wikipedia oficial de Star Wars para ver si existía alguna explicación realista, pero resuelven el problema del plasma utilizando componentes inventados, así que estamos en las mismas.

¿Entonces no podríamos construir espadas de plasma como las de Star Wars con la tecnología actual?

No, pero siempre podemos ignorar este callejón sin salida conceptual y suponer que disponemos de algún tipo de tecnología futurista (que tampoco sé si existirá en el futuro) que posibilitara la fabricación de espadas de plasma y ver si realmente serían útiles como armas cuerpo a cuerpo.

Sí, mejor hagamos eso 🙂

Entonces…

2. ¿SON VIABLES LOS SABLES LÁSER DE STAR WARS COMO ARMA CUERPO A CUERPO?

Venga, va, ahora somos Jedis y contamos con la tecnología del futuro que permite la creación de plasma alrededor o en el interior de la empuñadura de la espada, que luego es moldeado por un campo magnético muy potente para darle su forma característica.

En primer lugar, convendrá saber a qué temperatura necesita encontrarse el plasma de la hoja de nuestra espada para poder cortar sin esfuerzo todo lo que encontremos a nuestro paso.

Como referencia, el plasma de una máquina de corte alcanza temperaturas de alrededor de 20.000ºC y expele el gas a una velocidad de hasta 6.670 m/s (es la única cifra que he encontrado y me parece bastante exagerada, así que no lo más prudente será no hacerle mucho caso). En estas condiciones, una máquina puede cortar planchas de 3,2 centímetros de grosor a una velocidad de 4 metros por minuto.

A la derecha, la velocidad de corte en metros por minuto.

Pero nuestros brazos de Jedi se mueven a 1 m/s (los seres humanos pueden mover los brazos a unos 0,8 m/s, pero he usado esa cifra para redondear y darle un poco de mérito a nuestro entrenamiento), así que el plasma de nuestra espada tendría que cortar una plancha del mismo grosor a un ritmo 15 veces mayor para poder atravesar cualquier cualquier material como si fuera mantequilla, como se ve en las películas.

Teniendo en cuenta que las espadas de Star Wars no parecen emitir ningún chorro de gas a alta velocidad para hacer saltar por los aires el material que queda fundido por el calor, el plasma de las espadas deberá estar suficientemente caliente como para vaporizar cualquier material que encuentra a su paso.

¿Y eso a qué temperatura pasa?

Es difícil de decir, la verdad, pero nos podemos hacer una idea partiendo del límite inferior de 20.000ºC puesto por las máquinas de corte con plasma convencionales.

Según lo que he podido aproximar, teniendo en cuenta uncoeficiente de emisividad del plasma de 0,035, a esa temperatura la hoja de una espada de Star Wars tendría un brillo azulado y su superficie emitiría radiación electromagnética con una intensidad de 241.060.450 Watts por metro cuadrado (W/m^2).

¿Y eso es mucho?

Bueno, a 6.000ºC, la superficie del sol emite unos 1.362.000 W/m^2, así que el los sables de plasma estarían emitiendo una cantidad de energía por unidad de superficie 177 veces mayor que el sol.

Eso sí, hay que tener en cuenta que estos aparatos tendrían una “superficie” muy reducida. Estimando una hoja de 1.5 metros de longitud y 5 centímetros de diámetro (son medidas muy imprecisas, pero el resultado no variará demasiado), las espadas de plasma de Star Wars emitirían alrededor de 8.581.752 Watts de potencia calorífica hacia sus alrededores.

Algo menos de la mitad de esa potencia calorífica iría dirigida en nuestra dirección con una intensidad suficiente como para aumentar nuestra temperatura corporal a un ritmo de 14ºC cada segundo. Pero, claro, para que esto sucediera el calor tendría que ser transferido instantáneamente por todo el volumen de nuestro cuerpo, algo que en la realidad no ocurre. Por tanto, es posible que tuviéramos un segundo de margen para lanzar la espada tan lejos como pudiéramos justo después de activarla.

Hay que tener en cuenta que la radiación con una intensidad superior a 1.000 W/m^2 puede provocar quemaduras en la piel al aumentar su temperatura lo suficiente como para provocar la muerte celular, lo que ocurre a unos 44ºC. Pero la radiación producida por la espada de plasma que estaríamos sujetando en nuestras manos estaría siendo emitida con una intensidad 8.600 veces superior a este límite. Por tanto, aunque tuviéramos tiempo de lanzar la espada lo más lejos posible, nuestra piel seguramente quedaría carbonizada de manera casi instantánea.

Además, a una temperatura de 20.000ºC, la espada emitiría la mayor parte de la energía en forma de radiación ultravioleta. Para nosotros no sería ningún problema, porque ya tendríamos una buena capa de piel carbonizada para protegernos, pero sería aconsejable que la gente que estuviera observando la pelea a una distancia razonable utilizara crema solar. Bueno, y gafas de soldadura, porque, de cerca, muy probablemente nuestra espada superaría en brillo al sol.

Y esto sólo son los efectos derivados de la emisión de calor por radiación de la espada.

Al entrar en contacto con la atmósfera, el plasma extremadamente caliente elevaría la temperatura del aire que lo rodeara muy deprisa. En las películas, parece que plasma se genera directamente a 20.000ºC en la empuñadura de la espada porque brilla con la misma intensidad desde que se activa. En ese caso, el aire que se encuentra alrededor de la espada se calentaría tan deprisa que se expandiría violentamente, creando una onda de choque. Esta es, básicamente, la misma razón por la que los rayos provocan truenos, que son esas ondas de choque derivadas del rápido calentamiento del aire por la corriente eléctrica del rayo.

Eso son 50.000 grados Fahrenheit, que son casi 28.000ºC. (Fuente)

Pasado el trueno y la onda de choque iniciales tras la activación de la espada, el aire que nos rodea (un cubo de 2x2x2 metros alrededor de la espada) empezaría a calentarse a un ritmo de unos 700ºC por segundo. Está claro que esta cifra no es nada precisa porque el aire caliente tenderá a ascender rápidamente y, dependiendo de si nos encontramos en un espacio cerrado o al aire libre, el efecto será distinto, pero viene a demostrar que no sería muy buena idea estar cerca de una espada de Star Wars cuando se activara.

Joder, ¿podría un concepto tan molón como una espada de plasma ser una idea peor?

Lo creas o no, voz cursiva, no te convendría utilizar una de estas espadas incluso aunque no desataran el caos térmico cada vez que se encienden.

Los seres vivos tenemos un sentido llamado la propiocepción, que es lo que nos dice dónde se encuentran las partes de nuestro cuerpo en todo momento y la posición relativa entre ellas. Este mismo sentido también entra en juego cuando estamos manipulando otros objetos que tienen cierto peso y, por tanto, provocan una reacción sobre nuestros músculos. Por eso puedes lavarte los dientes con los ojos cerrados o gesticular con un cuchillo en la mano mientras estás hablando en la cocina sin temor a hacerte daño.

Por eso una espada de plasma tendría un efecto inesperado: su masa sería prácticamente nula, así que en el momento que apartáramos la vista de la espada que estamos sujetando (suponiendo que no tuvieran un brillo cegador) nuestro cuerpo no tendría una sensación “natural” de su situación. Como estas espadas podrían atravesar cualquier material sin esfuerzo, carne humana incluida, podríamos terminar rebanándonos nuestra propia cabeza si hiciéramos un movimiento en falso.

Pero, bueno, este es uno de los pocos “inconvenientes” que tiene solución, porque se supone que con suficiente entrenamiento un ser humano del universo de Star Wars podría aprender a controlar esta sensación… Aunque no puedo evitar preguntarme qué proporción de alumnos consiguen graduarse con todos sus miembros intactos en cada promoción de la escuela de Jedis.

La verdad es que antes de empezar a escribir este artículo pensaba incluir alguna broma diciendo que, al menos, cuando una espada de luz te hace una herida, al mismo tiempo te la cauteriza y previene las infecciones. Pero, bueno… Creo que ya no hace falta.

En definitiva, volviendo a la escena del principio, una pelea real de Jedis debería tener esta pinta:

Y así las siete películas.

PERO AÚN QUEDA UNA ÚLTIMA REFLEXIÓN.

Pese a todo lo expuesto, las espadas de los Jedis podrían seguir teniendo un uso bélico… Si se utilizaran como granadas en vez de como espadas.

 

 

¡Ah, no, ESPERAD! ¡Otra última reflexión! Bueno, mentira, es publicidad. Pero es una publicidad que os podría interesar bastante porque de verdad que la oferta está muy bien.

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17 pensamientos en “Respuestas (XLV): ¿Seria posible construir un sable laser como los de Star Wars?”

  1. Dos entradas seguidas cuyos temas están relacionados con la física, perfecto. Cada vez me gusta más esta página. Otro muy buen artículo, en algunas partes me perdí, pero en general capté la idea y me parece una información muy interesante. Gracias además por aportarnos esos pequeños pasajes de humor, eso marca mucho la diferencia entre un buen blog y uno del montón. Sigue así.

  2. «En estas condiciones, una máquina puede cortar planchas de 3,2 centímetros de grosor a una velocidad de 4 metros por minuto.»
    Según el gráfico deberías decir 3,2 milímetros de grosor (1/8 de pulgada)

  3. En “Mundo anillo”, el protagonista modifica una “linterna láser” para que actúe como como una espada láser, pero casi muere en dos ocasiones: una, cuando se enfrenta a un enemigo con un traje del mismo color que su “espada”, por lo cual ésta no le hacía nada; y en otra, porque el enemigo tenía el traje tan bruñido que actuaba como espejo y el “filo” de su arma se le devuelve. ¿Eso efectivamente ocurriría o podría ocurrir con una “espada de láser” [o de luz]?

  4. Quitando los efectos perniciosos de la propia espada me sorprendió mucho ver la escena del Episodio 1 donde Liam Nelson esta encerrado con ewan mcgregor en una habitación y se pone a atravesar una puerta de metal de unos 30 cm de espesor con su espada mientras esta se funde a 2 cm de su mano. Sólo podía pensar “Se le tienen que estar achicharrando las manos”.
    Luego lo comenté con mis amigos al salir del cine y zanjaron la conversación con “Es que son Jedis” (me recordaron un poco a las respuestas a mis preguntas en catequesis 🙂 )

    Genial entrada y genial blog como siempre

  5. En el juego “Caballeros de la Antigua Republica” de Star Wars se encuentra una mision en la que debes obtener las partes de un Sable de Luz y fabricarlo, las mas importantes son el Emisor, el Concentrador y el Cristal Basico, colocando estas piezas dentro de la empuñadura creas un sable basico, al que despues puedes cambiar el color de la hoja o agregarle mejoras agregando otros cristales. Cabe destacar que la composicion de cada cristal le proporciona diferentes caracteristicas al sable como por ejemplo aumento en la capacidad de atacar droides o de resistir ataques de armas laser, incluso algunos cristales especiales aprovechan el poder de la Fuerza del portador para incrementar las funcionalidades del arma. Es por esto que un Sable de Luz se puede definir como un potente emisor de fotones que puede utilizarse en combate cuerpo a cuerpo. Hasta aqui mi aporte, espero que puedas extender tu articulo con esta informacion. Saludos!

  6. Magnífico artículo, como siempre. Enhorabuena por el blog.

    En este artículo de La Vanguardia le dan otro enfoque al asunto preguntándose si es posible construir el sable de láser o de luz, tal cual : http://www.lavanguardia.com/ciencia/20151216/30850435551/star-wars-espada-laser.html

    y en éste vídeo un fan hace un buen intento de construir algo parecido al sable láser :

    http://videos.elmundo.es/v/0_qzlbs8f3-la-espada-laser-real-construida-por-un-fan

    Saludos.

  7. Luego si la espada “laser” de las pelis, no puede ser de luz ni de plasma, está claro que usaran una tecnología diferente…., sino como iban ha hacer la peli…..
    Pd.- En las escuelas de Jedis se usan espadas de madera para el aprendizaje, las de luz hay que ganárselas como los GOE la boina…

  8. ”si las hojas de estos sables realmente estuvieran hechas de luz, entonces simplemente se atravesarían al cruzarse.”

    ¿Y si fuesen fotones tan juntos que si se cruzasen lo suficiente como para cortar algo sin que pasen entre ellos? ¿Qué consecuencias habría?

  9. Se me había ocurrido una idea desde hace un par de años atrás. Una posibilidad de un sable de luz que quemara, luciera como tal y permitiera la esgrima, podría ser el siguiente.
    Existen lásers muy potentes como el Hércules 1000 u otros que queman cuanto se les pone delante. Podría utilizarse uno o más lentes de precisión, convenientemente dispuestos, para generar un foco a 1 metro del mango emisor del láser y ahí tendríamos un arma similar a un sable que tendría su poder máximo a una distancia limitada (aunque esto no quita que la luz siga su curso y queme más allá del foco, aunque con menor intensidad).
    Podría adaptarse un holograma proyectado desde el mango que graficase la hoja del sable para hacerlo más visible (he visto hologramas que son fabulosos).
    La esgrima sería posible contra otro sable de luz si se consiguiese crear un efecto ciclotrónico de partículas magnéticas que rodearan el haz hasta una distancia de 1 metro. Al tener una carga magnética, un sable no podría ser atravesado por otro sable de iguales condiciones porque la misma polaridad los rechazaría.
    Todo dependería de crear un campo magnético en vertical.
    Como problema sería confinar todo a un mango de 30 cm. No sería tan potente como un sable de luz de ficción, porque no podría cortar cualquier metal con solo tocarlo. Por otro lado el campo magnético necesario para la hoja podría ocasional que nos “pegásemos” a alguna superficie metálica…pero es una idea nomás.

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