La búsqueda de energía de fusión —la fuente limpia y potencialmente ilimitada que podría acabar con los problemas energéticos de la humanidad— comenzó como respuesta a una vieja pregunta que nos hemos estado haciendo desde que levantamos la cabeza al cielo por primera vez.
Era mediados del siglo XIX. La teoría de la selección natural de Charles Darwin había trastocado nuestras nociones de nosotros mismos y de nuestro mundo. Pero la teoría tenía un problema. ¿Cómo, se preguntaba el físico Lord Kelvin, había podido brillar el Sol durante tanto tiempo? ¿No habría consumido su combustible mucho antes de que los humanos evolucionaran como proponía Darwin?
Ninguno de los dos vivió para conocer la sorprendente respuesta: que dentro de nuestro Sol los elementos más ligeros se fusionan constantemente en otros más pesados, liberando enormes cantidades de energía en el proceso.
“El depósito es prácticamente inagotable”, escribió el astrónomo Arthur Eddington en 1920, “si tan solo pudiéramos aprovecharlo”.
Un siglo después, un puñado de empresas emergentes afirman que estamos más cerca que nunca de lograrlo.
En los próximos años, afirman estas empresas, sus máquinas de fusión producirán más energía de la que necesitan para funcionar. Poco después, empezarán a generar electricidad para fábricas, centros de datos, acerías y otros sectores, ayudando a la humanidad a dar un paso decisivo para alejarse de los combustibles fósiles, del calentamiento global y de la contaminación del aire, y de alimentar nuestras vidas con pequeños fuegos en motores, calderas y hornos.
Grandes inversores, entre ellos Bill Gates, Jeff Bezos, Vinod Khosla y Sam Altman, han apostado cientos de millones de dólares en este potencial momento Kitty Hawk de la fusión : el que demuestra que los límites del dominio de nuestra especie han sido catapultados una vez más hacia adelante.
Las empresas emergentes de fusión de hoy no se están preparando simplemente para este momento en el laboratorio. Están firmando acuerdos de preventa con clientes, desarrollando cadenas de suministro, formando una fuerza laboral, hablando con los reguladores: todos los elementos que serán necesarios para hacer de la fusión una fuente de energía asequible y práctica, no solo un experimento científico.
Y, sin embargo, estar más cerca que nunca no significa necesariamente estar cerca. La historia de Fusion es un cementerio de plazos incumplidos y logros frustrados, estallidos de entusiasmo seguidos de dolorosas decepciones.
La perspectiva optimista es que las empresas emergentes están avanzando más rápido que los laboratorios gubernamentales. Pueden intentarlo, fracasar y volver a intentarlo. Pero la lección de más de medio siglo de investigación sobre fusión, dijo Gerald Navratil, profesor de física del plasma en Columbia, es que el fracaso ocurre de maneras que nadie anticipa.
“Aunque la idea de la física suene tentadora”, dijo el Dr. Navratil, “hasta que no la pongas en práctica en la realidad”, en una máquina real, produciendo energía real, “es solo una idea”.
Crear una estrella funcional en la Tierra podría parecer absolutamente imposible si los científicos no hubieran avanzado ya tanto en su empeño.
Primero hay que calentar una bocanada de gas a temperaturas inimaginables, más de 100 millones de grados Celsius. Esto hace que el gas esté tan caliente que los electrones se liberen de sus átomos. Tan caliente que el gas trasciende el estado gaseoso y entra en otro estado de la materia: el plasma.
Con suficiente calor, los átomos comienzan a fusionarse, algo que no les gusta demasiado. Si haces que tu plasma conserve este calor durante el tiempo suficiente y a una presión lo suficientemente alta, saldrá más energía de la que invertiste para calentarlo.
La fusión es el proceso opuesto al de fisión que alimenta las plantas nucleares actuales. Los átomos no se dividen, sino que se sueldan. El combustible básico no es uranio, sino hidrógeno extraído del agua del mar. No hay peligro de reacciones descontroladas y los residuos radiactivos que deja son menos peligrosos. Hacer que esto ocurra y controlarlo es mucho, mucho más complicado.
“En el caso de la fisión, si se apila el tipo de material adecuado en un lugar, se calienta”, dijo Robert Goldston, profesor de ciencias astrofísicas de Princeton. “En el caso de la fusión, la historia es diferente”.
Una vez que hayas creado algo de plasma, ¿qué sigue? El material se retuerce y se retuerce como una serpiente de gelatina supercaliente, por lo que debes sujetarlo con firmeza, de lo contrario podría salir disparado y derretir tu equipo. O podría simplemente desmoronarse, ya que, por violento que sea, el plasma también es frágil: podrías apagarlo soplándolo.
En el interior del Sol, la gravedad mantiene unido el plasma. En la Tierra, la gente utiliza imanes o láseres superpotentes.
A estas alturas, quizá ya lo hayas logrado: los átomos se están fusionando y las partículas de alta energía están saliendo disparadas del plasma. Tu máquina tiene que sobrevivir a los golpes, pero también tiene que poner a trabajar la energía, produciendo electricidad, manteniendo la reacción en marcha, todo ello sin alterar el plasma, lo cual es tan precario como un trompo de juguete que gira en la punta de un dedo.
Durante décadas, tras el fin de la Segunda Guerra Mundial, los laboratorios gubernamentales de todo el mundo estuvieron cada vez más cerca de lograrlo. Construyeron mejores máquinas, mantuvieron vivos los plasmas durante períodos más largos y crearon descargas de energía más grandes. Luego, en la década de 1990, el Congreso recortó la financiación de la fusión basada en imanes y el progreso se ralentizó.
Sin embargo, los científicos no han dejado de trabajar. Mediante modelos informáticos, ahora pueden simular, con una fidelidad notable, cómo se comporta el plasma dentro de un reactor. Entienden por qué algunas cosas funcionan y otras no. Estos avances ayudaron al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore a producir más energía de fusión que la energía de los rayos láser entrantes, durante un breve instante, en 2022. También ayudaron a los investigadores europeos a generar cantidades récord de energía de fusión en una instalación en Gran Bretaña el año pasado.
Pero para ir más allá se necesitan nuevas máquinas, y las nuevas máquinas requieren dinero, cantidades estratosféricas. También pueden requerir nueva tecnología, incluso nuevos materiales.
“Los hermanos Wright, con herramientas que básicamente se usan en un taller de reparación de bicicletas, pudieron crear la tecnología necesaria para volar”, dijo el Dr. Navratil. “Eso no se puede hacer con la fusión”.
Entre al enorme nuevo edificio de Commonwealth Fusion Systems en la zona rural de Massachusetts y podría ser un sitio de construcción como cualquier otro: pisos grises desnudos, láminas de plástico selladas con cinta adhesiva y arañas en las esquinas.
Pero sigue adelante y te toparás con el muro: dos metros y medio de hormigón que envuelven el santuario más íntimo del edificio y protegen al mundo exterior de lo que hay dentro.
En una habitación tan espaciosa y grandiosa como un templo, pronto se colocará en el altar una máquina colosal. En torno a su núcleo habrá 18 imanes gigantes, cada uno de ellos lo suficientemente potente como para levantar un portaaviones. Cuando se encienda la máquina, las fuerzas magnéticas en su interior serán tan fuertes como las de 10 cohetes pesados que despeguen de la Tierra.
Sólo en la industria de la fusión se consideraría una máquina compacta, pero eso es lo que es: una versión pequeña pero mejorada de un tokamak, el dispositivo de fusión con forma de rosquilla que los científicos han construido decenas de veces desde los años 1960. (“Tokamak” es un acrónimo ruso).
Si hay un pez gordo en el estanque de la fusión comercial, ese pez es Commonwealth. Desde su fundación en 2018, la empresa ha recaudado más de 2000 millones de dólares, más que cualquier otra start-up de fusión.
La máquina que está construyendo en Massachusetts, SPARC, es un dispositivo de demostración. Commonwealth aspira a que SPARC produzca energía neta, de una manera que considera comercialmente relevante, en 2027. Su próxima máquina, ARC, es la que, según afirma, generará electricidad para los clientes que paguen por ella, a principios de la década de 2030.
(No es coincidencia que ARC sea también el nombre del dispositivo de fusión construido por Tony Stark, el héroe de los cómics de “Iron Man”. Entre los inversores de Commonwealth se encuentra una empresa cofundada por Robert Downey Jr., quien interpretó a Stark en la pantalla).
Una de las razones por las que Commonwealth confía en alcanzar sus objetivos es que, en ciertos aspectos, SPARC es una máquina “conservadora”, incluso “aburrida”, dijo Bob Mumgaard, director ejecutivo de la empresa. Los científicos han estado estudiando y construyendo tokamaks durante tanto tiempo que Commonwealth no necesita reinventar la rueda, excepto en unas pocas áreas clave, dijo el Dr. Mumgaard.
En otras palabras, en lugar de tomar una cometa y tratar de convertirla en un avión supersónico, Commonwealth está comenzando con un avión bastante rápido, dijo Brandon Sorbom, director científico de la compañía.
“A veces nos critican en las conferencias”, dijo el Dr. Sorbom. “La gente dice: 'Hombre, ustedes construyeron una máquina muy aburrida'”, dijo. “Como si supieran que va a funcionar”.