Me encanta este ejemplo de una de las formas más complejas que puedo imaginar porque hay mucha profundidad en la forma para desempacar. Ejemplos como este suelen funcionar bien para muchos públicos porque cada uno puede elegir su propio nivel de interés. Las múltiples capas del proyecto pueden atraer a múltiples niveles; uno puede apreciar su forma visual, o estudiar la ciencia profunda que hay detrás del desarrollo de la forma. En el campo de la arquitectura, donde el razonamiento y la creatividad espaciales se valoran mucho, el estudio de la parametrización del Stellarator 7-X de Wendelstien y de la forma resultante agudiza nuestro pensamiento crítico y nuestra capacidad de análisis para entender y producir este tipo de formas en nuestro lugar de trabajo. La forma de los imanes superconductores del Stellarator me parece escultural y moderna, y me emociona profundamente saber que la forma se deriva principalmente de las fuerzas naturales. La forma final de cada imán es tan delicada, contemplativa y hermosa.
Por último, para mí, el Stellarator representa los mejores resultados que se pueden esperar del diseño colaborativo. Una sola persona no podría haber desarrollado un diseño así. Se necesitó la experiencia de varios miembros del equipo. Se necesitaron matemáticos aplicados para modelar con precisión el plasma y los campos magnéticos; físicos experimentales para calcular las fuerzas exactas en juego y analizar los resultados; y, por último, ingenieros para construir el aparato con seguridad. «Si estas son las fuerzas que cabe esperar, ¿cuántos refuerzos y estructuras se necesitan?»
Para comprender mejor la parametrización utilizada, y por qué se necesita un diseño colaborativo para conseguir una forma tan compleja, damos un rápido rodeo a la ciencia de la energía de fusión. Sólo echamos un vistazo al tema -al tratarse de un blog de arquitectura ya nos hemos desviado bastante de nuestro tema original para estudiar una forma compleja-, pero hay que decir algo sobre las características de la energía de fusión porque informan en gran medida de las variables y los parámetros elegidos para el diseño. La fusión de los núcleos de dos átomos requiere calor y presión extremos. Esto se hace en el laboratorio utilizando campos magnéticos muy fuertes. Los primeros diseños de reactores de fusión utilizaban la forma de un toro, llamado tokamak, que imita la forma de los campos magnéticos en la naturaleza. Abajo (izquierda) se puede ver una ilustración del diseño realizado por el Joint European Torus alojado en Oxfordshire (Reino Unido). Las imágenes no dan una buena impresión de la gran escala de los reactores, mucho más altos que una persona.
Los alemanes han sido mucho más ambiciosos con su diseño. El stellarator (a la derecha) es igual de grande, y comparte algunas similitudes con un tokamak en el sentido de que también tiene forma de toro (con un agujero en el centro como un donut). Pero los amantes de las matemáticas notarán inmediatamente una importante diferencia. El plasma del 7-X se retuerce y se dobla y hace una especie de bucle sobre sí mismo cinco veces. Este comportamiento lo predice la teoría generalizada de los nudos, donde se estudian estos patrones. En cuanto a por qué es un diseño más eficiente, recurro a la analogía de escurrir una toalla mojada.
El diseño del tokamak es muy parecido a intentar exprimir el agua de una toalla sólo con compresión. Todos aprendemos desde pequeños que es mucho más efectivo retorcer el trapo para sacar la mayor cantidad de agua posible. Esto es, en efecto, lo que hace el estelador en los puntos de inflexión; ese movimiento de torsión inherente al diseño aumenta drásticamente la presión que puede aplicarse a los núcleos de fusión, lo que a su vez -en teoría- debería liberar más energía de la que se introduce.
Los científicos no utilizan la teoría de nudos abstractos para modelar estos campos porque no son lo suficientemente precisos en la realidad. La teoría de nudos sólo sugiere su forma. En realidad, el cálculo de las fuerzas que hay que esperar se basa en el diseño colaborativo para completarlo. La dinámica de fluidos computacional desempeña un papel importante en el modelado, en primer lugar, del plasma, y en segundo lugar, del campo magnético. Una vez que se conoce la forma y la densidad del plasma necesario para fusionar los núcleos, se trata de parametrizar el campo magnético con los imanes necesarios para generarlo.
Este proceso científico da como resultado esos maravillosos imanes con forma de serpiente, que probablemente deberían describirse con más precisión como imanes superconductores y superenfriados. Es la única manera de generar campos magnéticos lo suficientemente fuertes. La forma ajena de los imanes es necesaria para enroscar el plasma bajo sí mismo. El diseño especifica 50 imanes curvos y 20 planos para generar la fuerza y la forma del campo requeridas. Los 50 imanes curvos representan una forma increíblemente compleja, incluso su perfil transversal se ajusta a medida que rodean el plasma. Y, sin embargo, los encuentro misteriosamente esculturales, listos para ser descubiertos en un museo de arte moderno. Y todo el tiempo vuelvo a la idea de que todo lo que son es un modelo de la Naturaleza. Un elemento más del universo.
Las imágenes incluidas en este post apenas hacen justicia a la forma. Cada anillo es individualmente precioso, y me gustaría poder pasear por ellos en una galería para tener una idea de sus efectos espaciales completos. Para tener una mejor idea de cómo son estos objetos en 3D, animo a los lectores a ver el vídeo adjunto a este artículo. Espero que les dé una mejor idea del tipo de espacio 3D que crean estos objetos.