Dos equipos de investigadores esperan que sus diminutos dispositivos supongan grandes saltos para los futuros humanos de Marte, permitiéndoles llevar computadoras poderosas y generar materiales de soporte de vida a partir de la atmósfera del planeta.
En un rincón, científicos financiados por la NASA están ajustando la microtecnología para producir sistemas compactos que producen oxígeno respiratorio o propulsor para cohetes, componentes vitales de cualquier misión espacial tripulada.
“Estamos buscando recoger el dióxido de carbono de la atmósfera marciana y descomponerlo para las necesidades de la tripulación”, dijo el investigador de Batelle Kriston Brooks, investigador principal del estudio en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL), donde la NASA ha adjudicado un contrato para desarrollar la tecnología.
El objetivo, agregó Brooks, es convertir la microtecnología en un sistema utilizable que genere propulsor para los astronautas a bordo de una misión tripulada a Marte para 2030, un objetivo fijado por la visión espacial de la NASA de renovar la exploración espacial humana fuera de la órbita terrestre.
“Todo se trata de ayudar a reducir el costo de las misiones para los retornos robóticos de muestras e incluso las misiones espaciales humanas”, dijo Tom Simon, de la NASA, ingeniero de sistemas para la utilización de recursos in-situ en el Centro Espacial Johnson. “Esperamos que el trabajo sea un buen punto de partida para utilizar los recursos de Marte que nos permitan cumplir nuestros objetivos presupuestarios y nuestras limitaciones para la exploración”.
Mientras tanto, dos investigadores de la Universidad de Purdue están adaptando disipadores térmicos de microcanales -pequeñas placas de cobre recubiertas con numerosas ranuras cada tres veces el ancho de un cabello humano- con métodos convencionales de refrigeración para construir sistemas de refrigeración más eficientes.
“Los disipadores térmicos microcanales son absolutamente ideales para esas situaciones”, dijo el ingeniero térmico Issam Mudawar, líder del estudio y profesor de ingeniería mecánica de Purdue, en una entrevista telefónica. “Aunque nuestro objetivo inmediato son los chips informáticos y las aplicaciones de defensa.”
Montaje de tiendas fuera del planeta
La NASA ha reservado 13,7 millones de dólares para el estudio cuatrienal de Brooks, que los ingenieros esperan que resulte útil no sólo para las misiones de Marte, sino también para los faros espaciales lunares y la vida en la estación espacial.
Usando recursos locales podría reducir el costo de una misión a la luna o Marte en un 40 por ciento, según estudios de la NASA, dijo Simon a SPACE. com, añadiendo que la tecnología basada en recursos lunares también está bajo escrutinio.
“Esperamos poder apoyar para 2010 una pequeña misión de demostración que no sólo produzca sólo un par de gramos de oxígeno, sino que también sea capaz de decir qué es el agua en la luna”, dijo Simon.
Actualmente, el dióxido de carbono recogido por los depuradores de aire de la estación espacial y el hidrógeno producido por el generador de oxígeno Elektron de la estación son arrojados por la borda, pero los reactores Sabatier -que generan metano a partir del dióxido de carbono- podrían ayudar a los astronautas a recuperar oxígeno de lo que hasta la fecha se ha tratado como gas residual, agregó.
Navegación por microcanales
En el corazón de los estudios de Brooks y Mudawar se encuentran los avances con microcanales, que han permitido a los investigadores introducir procesos químicos y térmicos en paquetes cada vez más pequeños.
“Lo que realmente hizo que esto comenzara es la tecnología de microchip”, dijo Brooks. “Pensamos,’ bueno, si podemos hacer microchips tan pequeños, ¿por qué no podemos hacer lo mismo químicamente?”.
Con múltiples ranuras separadas por tan sólo 200 micras, las placas de microcanales ofrecen mejores velocidades de transferencia de calor y masa. Debido a que los espacios entre las paredes ranuradas son tan pequeños, los efectos de la gravedad dan paso a otras fuerzas, similares a la acción capilar del agua, haciendo que la tecnología sea apta para aplicaciones espaciales, señalaron los investigadores.
“También tiene la ventaja de la redundancia”, dijo Brooks, añadiendo que los procesos necesarios para pasar de un microcanal a un sistema de 1.000 microcanales son más sencillos que otros métodos de procesamiento.
Para Mudawar, las diferencias en el flujo de fluido entre los microcanales y la tubería más convencional utilizada para disipadores térmicos ha permitido el desarrollo de sistemas de refrigeración aún más pequeños para la electrónica.
