Pykrete ( / ˈp aɪ k r iː t / , PIE -creet ) [1] es un compuesto de hielo congelado, [2] originalmente hecho de aproximadamente 14% de aserrín o alguna otra forma de pulpa de madera ( como papel) y 86% de hielo en peso (6 a 1 en peso).
Durante la Segunda Guerra Mundial , Geoffrey Pyke lo propuso como material candidato para un portaaviones de gran tamaño para la Marina Real Británica . Pykrete presenta propiedades inusuales, incluida una velocidad de fusión relativamente lenta debido a su baja conductividad térmica , así como una resistencia y dureza enormemente mejoradas en comparación con el hielo común. Estas propiedades físicas pueden hacer que el material sea comparable al hormigón , siempre que el material se mantenga congelado.
El Pykrete es un poco más difícil de moldear que el hormigón, ya que se expande durante el proceso de congelación. Sin embargo, se puede reparar y mantener utilizando agua de mar como materia prima. La mezcla se puede moldear en cualquier forma y congelar, y será resistente y duradera, siempre que se mantenga a temperatura de congelación o por debajo de ella. La resistencia al deslizamiento o desprendimiento gradual se mejora al reducir aún más la temperatura, a -15 °C (5 °F).
Geoffrey Pyke logró convencer a Lord Mountbatten del potencial de su propuesta (en realidad antes de la invención del pykrete) en algún momento alrededor de 1942, y se realizaron pruebas en dos lugares de Alberta , Canadá. La idea de un barco hecho de hielo impresionó a los Estados Unidos y Canadá lo suficiente como para que se construyera un barco de 60 pies de largo (18 m) y 1000 toneladas en un mes en el lago Patricia en las Montañas Rocosas canadienses . Sin embargo, se construyó utilizando hielo simple (del lago), antes de que se propusiera el pykrete. Tomó un poco más de un verano entero para derretirse, pero el hielo simple resultó ser demasiado débil. Pyke se enteró de un informe de Herman Mark y su asistente que el hielo hecho de agua mezclada con fibras de madera formaba una masa sólida fuerte, mucho más fuerte que el hielo de agua pura. Max Perutz recordó más tarde:
Un día, Pyke me entregó un informe que, según dijo, le resultó difícil de entender. Era de Herman Mark, mi antiguo profesor de química física en Viena, que había perdido su puesto allí cuando los nazis invadieron Austria y encontró refugio en el Instituto Politécnico de Brooklyn. Como experto en plásticos, sabía que muchos de ellos eran frágiles cuando estaban puros, pero que se podían endurecer incrustando fibras como la celulosa en ellos, de la misma manera que el hormigón se puede reforzar con alambres de acero. Mark y su ayudante, Walter P. Hohenstein, mezclaron un poco de algodón o pulpa de madera (la materia prima del papel de periódico) con agua antes de congelarlo y descubrieron que estos añadidos reforzaban el hielo de forma espectacular.
Cuando leí su informe, aconsejé a mis superiores que desecháramos nuestros experimentos con hielo puro y que estableciéramos un laboratorio para la fabricación y prueba de hielo reforzado. Las Operaciones Combinadas requisaron una gran carnicería cinco pisos bajo tierra debajo del mercado de Smithfield, que se encuentra a la vista de la catedral de San Pablo, y ordenaron algunos trajes calefactados eléctricamente, del tipo que se les da a los aviadores, para mantenernos calientes a temperaturas inferiores a 0 °C (32 °F). Destacaron algunos comandos jóvenes para que trabajaran como mis técnicos, e invité a Kenneth Pascoe, que entonces era estudiante de física y más tarde se convirtió en profesor de ingeniería en Cambridge, para que viniera a ayudarme. Construimos un gran túnel de viento para congelar la papilla de pulpa de madera húmeda y cortamos el hielo reforzado en bloques. Nuestras pruebas pronto confirmaron los resultados de Mark y Hohenstein. Los bloques de hielo que contenían tan sólo un cuatro por ciento de pulpa de madera eran tan resistentes en peso como el hormigón; en honor al creador del proyecto, llamamos a este hielo reforzado "pykrete". Cuando disparamos una bala de fusil contra un bloque vertical de hielo puro de dos pies cuadrados y un pie de espesor, el bloque se rompió; en pykrete, la bala hizo un pequeño cráter y se incrustó sin causar daño alguno. Mi confianza aumentó, pero nadie me dijo para qué se necesitaba pykrete, excepto que era para el Proyecto Habacuc .
—Perutz , Max, ojalá te hubiera hecho enojar antes [3]
Perutz se enteraría más tarde de que el Proyecto Habakkuk consistía en construir un enorme portaaviones, en realidad más una isla flotante que un barco en el sentido tradicional. Los experimentos de Perutz y sus colaboradores en el mercado de carnes de Smithfield , en la City de Londres, se llevaron a cabo en gran secreto detrás de una pantalla de cadáveres de animales. [4] [5] [6] Las pruebas confirmaron que el pykrete es mucho más fuerte que el hielo puro y no se rompe, pero también que se hunde por su propio peso a temperaturas superiores a -15 °C (5 °F). [7]
La reacción de Mountbatten ante este avance está registrada por el biógrafo de Pyke, David Lampe:
Lo que ocurrió a continuación fue explicado varios años después de la guerra por Lord Mountbatten en un discurso de sobremesa que fue ampliamente citado: "Me enviaron a Chequers para ver al Primer Ministro y me dijeron que estaba en su baño. Dije: 'Bien, ahí es exactamente donde quiero que esté'. Subí rápidamente las escaleras y le grité: 'Tengo un bloque de un nuevo material que me gustaría poner en su baño'. Después de eso, sugirió que lo llevara a la Conferencia de Quebec". La demostración en el baño humeante de Churchill había sido de lo más espectacular. Después de que la película exterior de hielo sobre el pequeño cubo de pykrete se hubiera derretido, la pulpa de madera recién expuesta impidió que el resto del bloque se descongelara.
— Lampe, David, Pyke, el genio desconocido [8]
Otra historia es que en la Conferencia de Quebec de 1943, Mountbatten llevó un bloque de pykrete para demostrar su potencial al séquito de almirantes y generales que habían venido con Winston Churchill y Franklin D. Roosevelt . Mountbatten entró en la reunión del proyecto con dos bloques y los colocó en el suelo. Uno era un bloque de hielo normal y el otro era de pykrete. Luego sacó su pistola de servicio y disparó al primer bloque. Se rompió y se astilló. A continuación, disparó al pykrete para dar una idea de la resistencia de ese tipo de hielo a los proyectiles. La bala rebotó en el bloque, rozando la pernera del pantalón del almirante Ernest King y acabó en la pared. Sin embargo, según el propio relato de Perutz, el incidente de una bala que rebotó y alcanzó a un almirante en realidad ocurrió mucho antes en Londres y el arma fue disparada por alguien del proyecto, no por Mountbatten. [9]
A pesar de estas pruebas, el Proyecto principal Habacuc nunca se puso en marcha debido a las limitaciones de fondos y a la creencia de que las mareas de la guerra estaban empezando a cambiar a favor de los Aliados que utilizaban métodos más convencionales. [10]
Según las memorias del general británico Ismay :
También se estudió mucho, en gran parte de forma muy técnica, la posibilidad de construir plataformas flotantes que pudieran ser utilizadas por los cazas para apoyar desembarcos opuestos hasta que hubiera aeródromos disponibles en tierra, o bien para servir de puntos de escala para el transporte de aeronaves a largas distancias. La idea, tal como la concibió originalmente un miembro del personal de Operaciones Combinadas y que Mountbatten apoyó con vehemencia, era que esas plataformas flotantes se construyeran con icebergs. Serían provistas de motores que les permitieran desplazarse a baja velocidad y de plantas de refrigeración para evitar que se derritieran. Serían insumergibles. Todo parecía fantástico, pero la idea no se abandonó sin una gran cantidad de investigaciones. Las autoridades navales de los Estados Unidos consideraron entonces varios métodos alternativos de construcción, pero al final hubo un acuerdo general en que los portaaviones y los portaaviones auxiliares cumplirían el mismo propósito de manera más eficaz.
—General Lord Ismay
Desde la Segunda Guerra Mundial, el pykrete ha seguido siendo una curiosidad científica, sin que se haya explotado en investigaciones o construcciones de importancia. Sin embargo, de vez en cuando surgen nuevos conceptos sobre el pykrete entre arquitectos, ingenieros y futuristas , generalmente relacionados con su potencial para construcciones gigantescas en alta mar o su mejora mediante la aplicación de materiales superresistentes como compuestos sintéticos o kevlar .
En 1985, se consideró la posibilidad de utilizar pykrete en un muelle del puerto de Oslo . Sin embargo, la idea se descartó más tarde, considerando la poca fiabilidad del pykrete en el entorno del mundo real. [12] Dado que el pykrete debe conservarse a una temperatura igual o inferior al punto de congelación y tiende a deformarse por su propio peso a temperaturas superiores a -15 °C (5 °F), se consideró una alternativa que garantizara la eficacia y la seguridad pública. [7]
En 2011, la Universidad Tecnológica de Viena construyó con éxito un domo de hielo de pykrete de 10 metros de diámetro en el pueblo austriaco de Obergurgl . Mejoraron una técnica japonesa original de rociar hielo sobre un globo utilizando las propiedades naturales del hielo y su resistencia. Esta estructura logró mantenerse en pie durante tres meses antes de que la luz solar comenzara a derretir el hielo, lo que hizo que la estructura no fuera confiable. [13] El investigador Johann Kollegger de la Universidad Tecnológica de Viena cree que el nuevo método alternativo de su equipo es más fácil, ya que evita que el hielo se esparza sobre los trabajadores. Para construir su estructura independiente, Kollegger y sus colegas primero cortaron una placa de hielo de 8 pulgadas (200 mm) en 16 segmentos. Para esculpir los segmentos para que tuvieran una curva similar a la de un domo, los investigadores se basaron en el comportamiento de deslizamiento del hielo . Si se aplica presión al hielo, cambia lentamente su forma sin romperse. Uno de los mecanismos por los que se mueven los glaciares, llamado deslizamiento glacial, funciona de manera similar, dicen los investigadores. [13]
En 2014, la Universidad Tecnológica de Eindhoven trabajó en un proyecto de arquitectura de pykrete en Juuka , Finlandia, que incluía una cúpula de hielo y un modelo a escala de pykrete de la Sagrada Familia . [14] Intentaron construir la cúpula de hielo más grande del mundo. Debido a un error humano, se desconectó el compresor que mantenía inflado el globo, lo que provocó que el globo se desinflara. El equipo de estudiantes holandeses volvió a inflar rápidamente el globo y volvió a rociar la parte de la cúpula que se había derrumbado. Continuaron con su construcción y finalmente abrieron la cúpula al público. Sin embargo, en cuestión de días, el techo se derrumbó; no había visitantes en el sitio en ese momento. [15]
La durabilidad del pykrete todavía es motivo de debate. Perutz ha estimado un valor de resistencia al aplastamiento de alrededor de 1100 psi (7,6 MPa). [10]
Una propuesta de septiembre de 1943 para construir buques de pykrete más pequeños incluía la siguiente tabla de características: [16]
En 2009, el episodio 115 del programa MythBusters de Discovery Channel puso a prueba las propiedades del pykrete y los mitos que lo sustentan. Primero, los presentadores principales del programa, Adam Savage y Jamie Hyneman , compararon las propiedades mecánicas del hielo común, el pykrete y un nuevo material creado especialmente para el programa, denominado "super pykrete", que utilizaba periódicos en lugar de pulpa de madera. Ambas versiones de pykrete demostraron ser mucho más fuertes que el trozo de hielo, soportando cientos de libras de peso. El super pykrete era mucho más fuerte que la versión original.
Los Cazadores de Mitos construyeron entonces un barco de tamaño real a partir del súper pykrete, al que llamaron Yesterday's News , y lo sometieron a condiciones del mundo real. El barco de los Cazadores de Mitos no contenía unidades de refrigeración para mantener el pykrete congelado como exigían los planes originales, y el barco tenía una construcción mucho más delgada que los barcos masivos propuestos en la Segunda Guerra Mundial. Aunque el barco logró flotar y mantenerse intacto a velocidades de hasta 23 millas por hora (37 km/h), rápidamente comenzó a tener fugas a medida que el barco se derretía lentamente. Después de 20 minutos, el barco se estaba deteriorando y el experimento terminó. El barco duró otros 10 minutos mientras era pilotado de regreso a la orilla. Aunque el barco funcionó, se observó que sería muy poco práctico para la propuesta original, que afirmaba que se podría construir un portaaviones completo con pykrete. [17] Su conclusión fue "plausible, pero ridícula", ya que implicaría construir barcos con decenas de miles de toneladas de material que se hundiría sin mantenerse frío.
Ese mismo año, la historia de Pyke y Pykrete en la Segunda Guerra Mundial también jugó un papel importante en el libro de Giles Foden Turbulence , sobre un meteorólogo británico (ficticio) y sus contribuciones a la predicción meteorológica del Día D. El personaje principal también está involucrado en el esfuerzo de Pykrete de posguerra.
En 2010, el episodio 26 del programa de la BBC Bang Goes the Theory probó un barco de pykrete de 20 pies (6,1 m) y 5 toneladas hecho con cáñamo en lugar de pulpa de madera. Los cuatro presentadores, Jem Stansfield , Dallas Campbell , Liz Bonnin y Yan Wong , tuvieron que ser rescatados del puerto de Portsmouth después de que el barco se llenara de agua a través de los soportes del motor. Finalmente volcó después de derretirse mucho más rápido de lo previsto en las aguas de septiembre, más cálidas de lo esperado.
En 2013, el programa Kopfball de la cadena de televisión alemana WDR experimentó con pykrete, pero reemplazó la pulpa de madera por fibras de cáñamo. Una placa de 5 cm de espesor resistió más de 80 kg sin romperse, solo comenzó a doblarse.
La novela Seveneves de Neal Stephenson de 2015 describe el uso ficticio de pykrete para construir hábitats en órbita terrestre baja y cascos de naves espaciales. [18]
El tercer volumen de mini-historias en formato podcast de 99% Invisible incluye un artículo sobre el Proyecto Habbakuk y la creación, propuesta y eventual desguace del pykrete como material de construcción útil durante la Segunda Guerra Mundial. [19]
El episodio de Youtube "Colonizando Ceres" de Ciencia y Futurismo con Isaac Arthur describe el uso ficticio de pykrete para construir un hábitat en forma de domo en un asteroide que será minado. [20]