Nanotecnología en la nueva carrera espacial

La nanotecnología es un área técnica cuyas implicaciones empiezan a verse reflejadas en una amplia variedad de mejoras en instrumentos tecnológicos de nuestro día a día, como la reducción del tamaño de dispositivos móviles. Pero ¿qué hay de la tecnología que se quiere enviar al espacio?

Como parte de los seminarios de la Agencia Espacial Mexicana (AEM), Aurea Carolina Gallardo Patiño, maestra en aeronáutica y tecnología espacial por la Cranfield University de Reino Unido y maestra en astronáutica e ingeniería aeroespacial por ISAE-SUPAERO en Francia, platicó sobre nanotecnología espacial, rama de desarrollo tecnológico en la que ella participó mientras realizó una estancia en el Goddard Space Flight Center de la NASA.

¿Qué es la nanotecnología?

Todo empezó en el año de 1959, cuando el físico Richard Feynman impartió una conferencia en la que mencionó el manejo de materia a nivel atómico. “La nanotecnología comprende un mundo muy pequeñito de estructuras entre uno y 100 nanómetros, pudiendo llegar en raras ocasiones a estructuras de hasta 300 nanómetros. Estamos en una escala más grande que un átomo y más pequeña que una molécula, lo que nos permite la manipulación de la materia a una escala casi atómica”, explicó Carolina Gallardo.

En estas escalas tan pequeñas, las propiedades de los materiales, como su color y conductividad eléctrica, pueden variar mucho a su situación a un nivel macroscópico.

Para visualizar esto, la maestra en tecnología espacial explicó que a partir del tamaño de una uña, que ronda alrededor de los dos centímetros; reduciendo la escala al tamaño de un glóbulo blanco, se llega a magnitudes cercanas a los 17 micrómetros, lo cual es casi 17 mil veces más pequeño que una uña. Si esta escala la seguimos reduciendo hasta alcanzar la escala nanométrica, que es el rango en el que este tipo de tecnología es desarrollada, se llega a una escala en la que se pueden medir las estructuras del ADN (ácido desoxirribonucleico), que es una escala aproximadamente 10 millones de veces más pequeña que la magnitud con la que medimos una uña.

“Ahora podemos manipular y crear estructuras átomo por átomo, imaginen el alcance actual de la tecnología, ¿qué no podremos lograr? Si nos vamos al tamaño nano, hablamos de tamaños de células y moléculas”, refirió al respecto la experta.

¿Por qué es tan importante la nanotecnología en la exploración espacial?

El acceso al espacio es un tema tópico para todos los científicos, tecnólogos e ingenieros que dedican su labor a las disciplinas con las que se relaciona, como la astronomía, el desarrollo satelital y su misma exploración, y a la vez preocupante por ser en el que consume la mayor parte de la inversión de los proyectos de índole espacial.

“La nanotecnología nos va a permitir crear fuentes de alimentación, sistemas de comunicaciones, sistemas de propulsión muy pequeños. Para nosotros que estudiamos tecnología aeroespacial, enviar un kilogramo al espacio nos cuesta aproximadamente 20 mil dólares”, añadió Carolina Gallardo.

Las implicaciones directas de incluir nanotecnología con menores tamaños y pesos en dispositivos espaciales radica en una reducción drástica de su costo de lanzamiento, ya que en los casos actuales en los que aún no hay un amplio uso de nanocomponentes, los instrumentos enviados al espacio llegan a pesar toneladas completas e incluso más, lo que eleva los costos de forma preocupante, a la par del incremento de la complejidad y alcance que se busca en futuras misiones espaciales.

Otra consecuencia directa radica en extender la vida de estas misiones, gracias a materiales diseñados en escalas tan pequeñas que se puede tener un control muy certero de su degradación, así como manipular sus propiedades como resistencia a impactos e incluso a descargas electrostáticas.

“La sonda Juno que actualmente sobrevuela Júpiter es la primera que está utilizando nanotubos de carbono en una serie de mantas electrotérmicas, lo cual evita que los instrumentos eléctricos sufran descargas electrostáticas, inducidas por viento solar y gracias al poderoso campo magnético del planeta que orbita”, mencionó como ejemplo.

Nanoestructuras al espacio

Las aplicaciones de la nanotecnología son un foco de atención de todas las agencias espaciales del mundo, estando entre ellas la NASA, cuyos intereses en llegar a Marte implican el desarrollo de microrovers para explorar ambientes muy pequeños y hostiles para rovers de mayor tamaño, o bien la realización de naves inteligentes que estén utilizando nanosensores y nanoelectrónica, con lo cual se pueda detectar compuestos orgánicos, fundamentales para la vida tal y como la conocemos.

Las nanoestructuras son propuestas muy prometedoras para la tecnología espacial ya que, por ejemplo, las compuestas por carbono llegan a ser muy resistentes gracias a su configuración hexagonal, lo que puede servir para reforzar los esqueletos de las naves espaciales, a la vez de no añadir una masa muy significativa que se traduzca en un incremento sustancial del peso de la nave, y con ello sus costos y complejidad de lanzamiento.

“Actualmente se están produciendo muchos nanotubos de carbono, pero aún no se tiene la tecnología para hacerlos a nivel industrial, gracias a que no se ha logrado homogeneizar su crecimiento. Aún falta tiempo para madurar esa tecnología”, explicó.

Flores de loto, nanoestructuras y el espacio

Los pétalos de las flores de loto poseen un recubrimiento que evita que se acumule polvo y agua en su superficie. Este es uno de los focos de atención que en el Goddard Space Flight Center están teniendo muy en cuenta y, en colaboración con el sector privado, buscan realizar un recubrimiento basado en esta propiedad.

“Son nanoestructuras que no permiten que se pegue el polvo ni el agua. Se busca aplicarlas a trajes espaciales o equipo electrónico en el espacio, con posibles usos en la luna y Marte”. Marte tiene una atmósfera muy hostil con mucho viento y polvo muy fino, el cual puede cubrir a los rovers y causar bloqueos en sus paneles solares, impidiendo que les llegue luz y así limitar su generación de energía eléctrica, acortando su tiempo de vida útil.

En cuanto a trajes espaciales, se busca que estos recubrimientos sean de ayuda en que no se acumule polvo en las superficies exteriores de los mismos, el cual en ciertos puntos podría limitar la movilidad de algunos de sus componentes, lo que se traduciría en riesgos para los primeros exploradores de suelos marcianos, así como en dificultades para acceder a otros de sus elementos, como podrían ser monitores o lentes.

Salud y nanotecnología en la nueva carrera espacial

Durante su ponencia, la destacada mexicana explicó que otro de los temas centrales en el que la nanotecnología juega un papel crucial es en preservar la salud de los futuros exploradores espaciales. Es importante destacar que cualquier tipo de exploración implica riesgos, pero hablando del espacio, el cual es el entorno más hostil que el hombre ha conocido, se tienen que tomar en cuenta parámetros muy especiales.

“Ya existen estándares de salud y seguridad para proteger a las tripulaciones; sin embargo, hay algo muy desafiante para ahora que queremos ir a Marte, y es el riesgo de cáncer. Si se va a pagar tanto para ir a Marte, se quiere dejar a los seres humanos al menos un año o año y medio, pero la atmósfera es demasiado ligera y la radiación solar puede causarles cáncer, siendo una de las principales preocupaciones de los científicos que trabajan en ello”.

La exploración espacial implica riesgos que, sin duda, la NASA está dispuesta a asumir en el camino a Marte, pero es crucial buscar mitigarlos en la medida de lo posible hasta niveles aceptables para la exploración humana. Entre las medidas de reducción de riesgos, se encuentran estrategias como el uso de escudos protectores, identificación de mínimos y máximos de radiación solar, reducción en tiempos de misiones tripuladas y el desarrollo de tratamientos médicos posmisión.

Particularmente, el último punto es donde la nanotecnología juega un papel importante al intervenir en forma de nanobots con los que se podría evitar y combatir de manera más eficaz, directa y sin efectos secundarios agresivos enfermedades como el cáncer, tema que también abordó Gallardo a través de la descripción de cómo estos nanobots podrían identificar y atacar exclusivamente células enfermas, sin deteriorar tejido sano, gracias a la construcción de nanodispositivos que pudieran identificar células cancerígenas y actuar solo en ellas.

La nanotecnología es una rama que, a pesar de ser nueva, ya tiene una gran cantidad de propuestas que ofrecen panoramas muy prometedores acerca de facilitar el acceso al espacio tanto técnica como médica y económicamente, por lo que resulta crucial el trabajo de los científicos que en la actualidad se desempeñan en el ramo y, más aún, el trabajo futuro de aquellos quienes en estos momentos apenas empiezan a considerar la nanotecnología como un futuro prometedor no solo para la humanidad sino también para sus carreras profesionales.

Fuente: CONACYT.