Nueva piel fina para proteger diminutas naves espaciales

Flotas de naves diminutas pueden estar más cerca del despegue.

Para lograr que esta visión ciencia ficción de “micro-naves” de 25 kilos y “nano-naves” de 5 kilos sea realidad, los científicos han inventado ahora una piel tan fina como la hoja de una navaja que puede proteger la nave contra el calor extremo y el frío intenso que se puede encontrar en el espacio exterior y lidiar con los micrometeoritos que vuelan a miles de kilómetros por hora.

La comparación entre una micronave típica respecto al tamaño de una tarta de cumpleaños. Crédito: Prasanna Chandrasekhar

Dado que el lanzamiento de medio kilo de carga en órbita cuesta aproximadamente 5000 dólares, los investigadores están ahora desarrollando naves en miniatura de peso ligero para enviar más sondas y satélites a menor coste. El Ejército de los Estados Unidos y la NASA ya ha enviado un número de micro-satélites de prueba al espacio. La NASA tiene como objetivo lograr las primeras comunicaciones con prototipos de micro-naves operativas para 2013.

“Se podrán ver las micro-naves principalmente en las comunicaciones. En lugar de que las compañías compartan un gran satélite, incluso las pequeñas compañías pueden tener sus propias micro-naves”, dijo el investigador Prasanna Chandrasekhar, químico de polímeros y científico de materiales en la compañía de investigación y desarrollo Ashwin-Ushas Corporation en Lakewood, Nueva Jersey, que está colaborando con la NASA.

“Para los militares, la indetectabilidad también es importante, ya sea para aplicaciones de vigilancia o cuando intentan anular otras satélites”, añade Chandrasekhar. “Y cuando esto se usa en una nave de menos de 5 kilogramos, verdaderamente no puedes detectarlo a menos que esté a menos de 500 metros. La naves de mayor tamaño puede detectarse desde más lejos, y por consiguiente ser eliminados del cielo”.

El desarrollo de nuevos tipos de nave es un reto. El espacio exterior en un entorno extraordinariamente hostil, y las naves pueden quedar abrasadas por la árida luz solar en un momento o quedar heladas por el frío de la total oscuridad en otro.

“Esto puede sonar muy trivial, pero controlar la temperatura de una nave es absolutamente crucial. Actualmente, no hay forma de hacer esto para una nave muy pequeña”, dijo Chandrasekhar.

En las naves grandes, bucles de tubos de refrigeración y lo que Chandrasekhar llama “las glorificadas ventanas con persianas” ayudan a mantener las máquinas frías. Además de su alto peso y coste, tales tecnologías son difíciles o imposibles de reducir para una nave en miniatura, explicó.

En lugar de esto, los investigadores desarrollaron derivados de una tecnología militar clasificada — una película fina y de peso ligero con menos de medio milímetro de grosor que tiene aspecto de plástico flexible y que puede alterar su color cuando se le aplica una carga eléctrica. Este cambio de color no sólo funciona en el espectro visible, sino también en el infrarrojo o rango de calor también, lo que significa que puede pasar de irradiar calor en altas temperaturas a absorberlo en temperaturas de congelación.

La película fue pasó a través de un ciclo de repetición entre menos 50 grados C y 100 grados C en un vacío durante tres meses para simular el intenso calor y frío espacial que las sondas experimentarán de forma rutinaria. La película pasó tales pruebas con éxito, y mantiene los elementos que rodea alrededor de los 50 grados C y 80 grados C, “lo cual está bien para una nave”, dijo Chandrasekhar.

Aunque la tecnología de control térmico conforma sólo uno de los muchos sistemas de a bordo de la nave, el control térmico era una barrera realmente grande en el desarrollo de naves en miniatura”, dijo Chandrasekhar a SPACE.com. “Esto permitiría un desarrollo mucho más rápido de naves a micro y nano escala”.

La nave también tiene que evitar los micrometeoroides, trozos de escombros espaciales que viajan a más de 30 000 kilómetros por hora.

“La prueba para los micrometeoroides era muy simple — simplemente disparamos un arma cargada con partículas pequeñas y diminutas agujas similares a arpones”, dijo Chandrasekhar. La película se comportó muy bien incluso después de que muchos de los micrometeoros simulados hubiesen abierto agujeros en ella.

La nave también tiene que luchar contra el corrosivo oxígeno atómico, un serio problema para las estaciones espaciales y satélites de comunicación vital, así como los dañinos rayos ultravioleta y el estallido de partículas cargadas del constante viento solar y las recurrentes llamaradas solares. La película tiene una capa protectora para resguardar contra el oxígeno atómico, y también se mostró perdurable en las pruebas con rayos UV y partículas cargadas.

Chandrasekhar dijo que su equipo está trabajando para lograr que su piel avanzada se pruebe en el espacio para finales de 2009.

“Una gran cantidad de ingenieros espaciales han venido a decirnos, ‘Si tuviésemos esta tecnología, nos daría mucha mayor libertad en el diseño de futuras micronaves’”, dijo Chandrasekhar.

También existen usos vinculados a la Tierra para esta película, tales como en países con climas fríos o cálidos, que podrían construir casas con esta película para un mejor control de la temperatura de forma más barata. Chandrasekhar dijo que ya han recibido peticiones de Europa para crear bloques de cemento con esta película.

Los científicos detallaron sus hallazgos el 19 de agosto en la reunión nacional de la Sociedad Química Americana en Filadelfia.

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Autor: Charles Q. Choi
Fecha Original: 19 de agosto de 2008
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Vía: Ciencia Kanija