Para el estudio se utiliza un
láser de CO2, a una longitud de onda a la que el hielo absorbe
fuertemente (10.6 μm), para perforar el hielo mediante la fusión, manteniendo
la refrigeración del sistema láser a temperaturas superiores a 10˚C. Según se
ha comprobado, el láser de CO2 puede ser utilizado para derretir el
hielo no solo a las condiciones del experimento, sino también en un laboratorio
a temperatura ambiente (25˚C), o incluso, al aire libre a temperaturas justo
por debajo de cero grados, funcionando sin problemas en ambos casos.
Bloque de hielo penetrado por la irradiación láser de CO2. El láser
entró desde la parte delantera en la imagen. El diámetro del agujero es de
aproximadamente 4 mm y la longitud del agujero es de unos 13 cm.
Uno de los aspectos más
importantes del estudio es la velocidad de perforación resultante, la cual es
medida a diferentes: intensidades de irradiación, densidades de hielo y nieve,
y ángulos del haz respecto del eje horizontal.
En general, la velocidad de
perforación aumenta con el aumento de la intensidad del láser (casi en
proporción) y con la disminución de la densidad del hielo. Por ejemplo, para
una intensidad de aproximadamente 50 W/cm2, la velocidad de fusión
es de 4 mm/s para la nieve (cuya densidad es de 153 kg/m3) y de 0.8
mm/s para el hielo (cuya densidad es de 917 kg/m³).
Los resultados también muestran
que para ángulos de haz menores, el agua fundida se acumula en el agujero, reduciendo
la velocidad de perforación. Efecto que se propone reducir utilizando una fibra
óptica y un clinómetro (para permanecer vertical) acoplado al láser.
Configuración experimental
de un par de espejos de Au (oro) y un expansor de haz para controlar la
posición del láser y el tamaño del punto. La foto de la derecha muestra el
oscilador láser, la unidad de control de potencia , y elementos de óptica .
A pesar de estos obstáculos, el
presente estudio sugiere que un sistema láser de perforación podría ser una
nueva y prometedora tecnología para estudiar el medio ambiente bajo las capas
de hielo y los glaciares.
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