Sobre lo que hay actualmente de materiales superconductores y su aplicación a viajes espaciales.

 

Superconductores y su posible aplicación en vuelos espaciales

En este documento se analiza la relación entre conductividad térmica, calor específico y superconductividad, así como la posibilidad de emplear superconductores en condiciones extremas como las de la reentrada atmosférica.

1.     Conductividad térmica, calor específico y superconductores

En materiales metálicos comunes, la ley de Wiedemann–Franz vincula la conductividad eléctrica con la conductividad térmica: si un material conduce bien la electricidad, suele conducir bien el calor. El calor específico, sin embargo, no está correlacionado directamente con la conductividad. En los superconductores, la conductividad eléctrica se vuelve infinita, pero la conductividad térmica no se incrementa de la misma forma, y el calor específico muestra un salto en la temperatura crítica (Tc) sin llegar a valores elevados.

κ/σ=LT

con

L=κ/(σT)=π²k_B²/(3e²)=2.44∙10^-8 WΩ/K²

Es la ley de Wiedemann-Franz. Aquí κ es la conductividad térmica del material, σ es su conductividad eléctrica, L es el número de Lorenz y T la temperatura en Kelvin. La constante k_B es la conocida constante de Boltzman, e es la carga elemental.

2.     Superconductores de alta temperatura

Desde el descubrimiento de la superconductividad en mercurio por Heike Kamerlingh Onnes en 1911 (Tc ≈ 4,2 K para el caso del mercurio), se han desarrollado superconductores de alta temperatura crítica (HTS), como el YBa₂Cu₃O₇ (YBaCuO, Tc ≈ 92 K) y otros cupratos y bismutatos con Tc (temperatura crítica) de hasta 135 K. Más recientemente, se descubrieron hidruros bajo altísimas presiones (ej. H₃S, LaH₁₀) con Tc por encima de 200 K, pero estos requieren condiciones de cientos de gigapascales, lo que impide aplicaciones tecnológicas prácticas.

3.     Funcionamiento a miles de Kelvin

Ningún superconductor conocido mantiene su carácter superconductor a temperaturas cercanas a la ambiente, y mucho menos a miles de Kelvin. A estas temperaturas, los materiales sólidos se funden o vaporizan, perdiendo la estructura necesaria para la superconductividad. En reentrada atmosférica se emplean materiales ablativos[1] y cerámicas ultrarresistentes, como losetas de sílice o carburos de hafnio o zirconio, en lugar de superconductores.

4.     4. Aplicaciones reales de superconductores

Los superconductores tienen aplicaciones en generación de campos magnéticos (efecto Meissner[2], levitación magnética), almacenamiento de energía y blindaje frente a radiación cósmica en el espacio. También son útiles en investigación militar y tecnologías de transporte, pero siempre bajo condiciones criogénicas.

5.     Conclusión

No existen superconductores que funcionen a miles de grados Kelvin ni que puedan servir como materiales de protección térmica en reentrada. La superconductividad desaparece muy por debajo de la temperatura ambiente en todos los materiales conocidos. Su utilidad se centra en aplicaciones magnéticas, de energía y de transporte en condiciones criogénicas.

 

 

Tabla comparativa de materiales

Tipo de material	Ejemplo	Temperatura crítica o resistencia térmica	Aplicaciones
Metales conductores	Cobre, Aluminio	No superconductores; funden entre 933–1357 K	Conductores eléctricos y térmicos; construcción y electrónica
Cerámicas superconductoras (HTS)	YBCO, Bi-2223	Tc ≈ 92–135 K (muy por debajo de 300 K)	Imanes superconductores, levitación, energía, sensores
Hidruros a alta presión	H3S, LaH10	Tc ≈ 200–250 K (pero solo bajo >100 GPa)	Investigación experimental, no aplicaciones prácticas aún
Cerámicas ultrarresistentes	SiO2, carburo de hafnio	Resisten > 2000 K en reentrada atmosférica	Protección térmica de naves espaciales, escudos ablativos

 

¿Existen superconductores con propiedades de escudo térmico en investigaciones militares?

Ahora se analiza la posibilidad de que existan superconductores a temperatura ambiente con propiedades de escudo térmico, analizando la evidencia científica pública, el estado de las investigaciones militares y las razones físicas para negar su existencia. Se incluyen referencias bibliográficas relevantes para su consulta.

6.     Evidencia científica conocida

- No existe hasta hoy ningún material confirmado que sea superconductor a temperatura y presión ambiente.
- Los mayores avances, como hidruros a presiones extremas, alcanzan Tc ≈ 250 K bajo presiones de ~200 GPa.
- El supuesto “LK-99” (2023) fue propuesto como superconductor a 400 K y presión ambiente, pero se demostró que sus propiedades se debían a impurezas y no a superconductividad real.
- En 2020, se anunció un hidruro carbonoso de azufre (~288 K), pero el artículo fue retractado por falta de reproducibilidad.
- Todas las afirmaciones extraordinarias han sido refutadas tras revisión independiente.

7.     Investigaciones militares

Si bien existen programas de investigación en materiales avanzados con fines militares en EE.UU., Rusia, China y otros países, no hay ninguna evidencia de que hayan conseguido superconductores estables a temperatura ambiente. Un descubrimiento de tal magnitud tendría repercusiones inmediatas en la industria civil (energía, transporte, electrónica), lo que haría imposible mantenerlo completamente secreto.

8.     Razones para negar su existencia

- Principio físico: un material que combine superconductividad estable a temperatura ambiente con comportamiento de escudo térmico perfecto contradiría leyes termodinámicas conocidas.
- Historia científica: los avances han sido progresivos y transparentes desde 1911, sin saltos ocultos confirmados.
- Ausencia de indicios prácticos: las tecnologías actuales siguen usando materiales ablativos y criogénicos, sin señales de prototipos radicalmente distintos.

9.     Conclusión

Se puede negar fehacientemente que exista un material que combine superconductividad a temperatura ambiente con propiedades de escudo térmico perfecto, ya sea en investigaciones militares o civiles. Todas las evidencias disponibles sitúan estas propiedades en el ámbito de la especulación y no en la ciencia confirmada.

10.                       Referencias bibliográficas

[1] Wikipedia (EN). Room-temperature superconductor. Disponible en: https://en.wikipedia.org/wiki/Room-temperature_superconductor
[2] Wikipedia (ES). Superconductor a temperatura ambiente. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Superconductor_a_temperatura_ambiente
[3] Snider, E. et al. (2020). Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride. Nature. (Retractado).
[4] Lee, S. et al. (2023). The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor (LK-99). arXiv:2307.12008.
[5] Guo, Q. et al. (2023). Refutation of superconductivity in LK-99. arXiv:2311.03558.
[6] Service, R. (2023). Superconductor claim faces scrutiny. Science.
[7] The Times (2023). Physicist defends superconductor breakthrough despite retracted papers.

11.                       Materiales superconductores, escudos térmicos y ciencia ficción

Finalmente se presenta una comparación conceptual entre lo que la física permite hoy en relación a superconductores y protección térmica, las ideas propias de la ciencia ficción, y los límites actuales de la investigación real.

12.                       Lo que permite la física actual

- Los superconductores exhiben diamagnetismo perfecto (efecto Meissner) solo por debajo de su temperatura crítica (Tc).
- Ningún material conocido mantiene superconductividad a temperatura ambiente de manera estable.
- Todos los materiales intercambian calor si hay diferencia de temperatura, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica.
- Los escudos térmicos actuales para reentrada atmosférica funcionan mediante ablación o resistencia a altas temperaturas.

13.                       Lo que plantea la ciencia ficción

- Materiales que son superconductores incluso a miles de Kelvin.
- Escudos térmicos que mantienen constante la temperatura del material sin disipar energía.
- Superconductores que funcionan como “congeladores pasivos” o “aislantes térmicos perfectos”.
- Uso de campos magnéticos superconductores para desviar calor o radiación sin contacto material.

14.                       Avances reales en investigación

- Superconductores de alta Tc como YBCO (Tc ≈ 92 K) y Bi-2223 (Tc ≈ 110 K).
- Hidruros bajo alta presión que alcanzan Tc cercanos a 250 K, pero solo bajo condiciones extremas de cientos de GPa.
- Materiales cerámicos ultrarresistentes (ej. carburo de hafnio, carburo de zirconio) que toleran > 2000 K en reentrada.
- Desarrollo de nuevos materiales para protección térmica basada en ablación y recubrimientos multicapa.

Tabla comparativa

Categoría	Ejemplo	Características
Física actual	Superconductores de cupratos (YBCO), escudos ablativos	Superconductividad hasta ~135 K; escudos que se consumen para absorber calor
Ciencia ficción	Escudos térmicos perfectos, superconductores a miles de K	No existen; violarían principios termodinámicos conocidos
Investigación real	Hidruros a alta presión; cerámicas ultrarresistentes	Tc hasta 250 K bajo >100 GPa; resistencia térmica hasta >2000 K sin superconductividad

15.                       Conclusión

Hasta hoy no se ha encontrado ningún material que combine superconductividad a temperatura ambiente con la capacidad de actuar como un escudo térmico perfecto. Los avances más prometedores siguen limitados a temperaturas muy bajas o a condiciones extremas de presión. La idea de materiales que mantengan su temperatura constante sin disipar energía pertenece, por el momento, al terreno de la ciencia ficción.

 

 

 

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[1] Desde un punto de vista termodinámico, la ablación significa la exposición a enormes cantidades de calor, capaces de producir la eventual destrucción del material. Así, un material ablativo es aquel que tiene una alta resistencia a la ablación.

[2] El efecto Meissner se produce cuando un campo magnético se expulsa de un superconductor al volverse superconductor. Si se colocara un superconductor en el campo de un imán grande y se observara su interior, se observaría que el campo magnético es mucho menor que el exterior. Cuanto más se observa, más cercano a cero está. Esta es una de las razones por las que los superconductores no se parecen a los conductores perfectos, que sí dejan pasar los campos magnéticos. El efecto fue descubierto por Walter Meissner y Robert Ochsenfeld en 1933.