El Imán Permanente


Permanent Magnet Scheme (right resolution)

Orientación e intensidad del campo magnético del Imán Permanente de AMS.

El Imán Permanente de AMS proporciona un campo magnético 3000 veces más intenso que el campo magnético terrestre. Es un imán sólido y fiable y su comportamiento en el espacio fue validado en la misión STS-91.

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¿Como funciona el Imán Permanente?

El Imán Permanente de AMS esta hecho de una mezcla de Neodimio, Hierro y Boro. El Neodimio pertenece al grupo químico de las tierras raras (lantánido) aunque es un elemento abundante en la Tierra. De hecho, los imanes de Neodimio son muy comunes en la vida cotidiana y se utilizan para gran variedad de aplicaciones: juguetes, discos duros, instrumentos de resonancia magnética, auriculares,…

El Nd-Fe-B es un material ferromagnético. De manera sencilla, podemos imaginar que un material ferromagnético está compuesto por gran cantidad de pequeñas zonas magnetizadas generadas por los momentos magnéticos debidos al espín de los electrones. Al aplicar un campo externo, los momentos magnéticos tienden a orientarse en el mismo sentido dando lugar a un campo magnético macroscópico que permanece cuando se elimina el campo externo.

Los elementos de las tierras raras tienen la ventaja de que tienden a magnetizarse a lo largo de una dirección particular de los cristales que forman y son capaces de resistir magnetizaciones en cualquier otra dirección. Esta es una propiedad importante a la hora de construir un imán permanente de grandes dimensiones.

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El Imán Permanente de AMS que voló en el transbordador espacial en 1998.

¿Como se ha construido el Imán Permanente?

El Imán Permanente de AMS tiene una forma cilíndrica de 1 m de diámetro y 1 m de altura. Consiste en mas de 6000 bloques de Nd-Fe-B de 2x2x1 pulgadas. La imagen 1 representa una sección del imán con 64 bloques. El Imán está compuesto por 100 secciones similares. Los bloques están pegados entre sí mediante una resina epoxi que los protege de la corrosión.

Loa imanes de Nd-Fe-B son, por el momento, los imanes permanentes más intensos y el de AMS proporciona una intensidad de campo de 0.15 T. A pesar de la forma toroidal de las líneas de campo, está diseñado para que sea muy uniforme a lo largo del eje X como se muestra en la figura 1.

El Imán Permanente de AMS ha sido sometido a diversas pruebas de esfuerzo mecánico: vibraciones, fuerzas centrífugas y tests de calificación espacial mostrando gran fiabilidad y resistencia.

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Comparación de las medidas de intensidad del campo magnético realizadas en 1997 y 2010. No se observan diferencias de intensidad dentro de la precisión de la medida (aproximadamente 1%).

¿Cuán “permanente” es el Imán Permanente?

Como el periodo de funcionamiento de la ISS ha sido extendido desde el 2020 hasta el 2028, el Imán Permanente es una solución muy atractiva para el espectrómetro AMS.

Con la tecnología actual no es posible mantener un imán superconductor operativo durante más de 2-3 años mientras que un imán permanente nos permitirá continuar el experimento durante todo el tiempo de funcionamiento de la ISS acumulando una estadística mucho mayor y aumentando la sensitividad del instrumento para detectar sucesos muy improbables. Por ello, es crucial verificar la estabilidad temporal del Imán Permanente.

El campo magnético fue medido en 1997, antes del lanzamiento de AMS-01 y medido nuevamente en Abril del 2010. Las medidas realizadas coinciden dentro de la precisión del instrumento de medida (1%) a pesar de que, entre ellas, han transcurrido 13 años y un vuelo a bordo del transbordador espacial.

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Por saber más:

» Ferromagnetismo (Wikipedia)

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