Estas fábricas robóticas fabricarán supermateriales en el espacio
Por Jason Dorrier
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| Crédito: Space Forge |
Mediante cohetes, drones y centrífugas gigantes, los humanos están mejorando para lanzar casi cualquier cosa al espacio. Hay un Tesla Roadster navegando en algún lugar más allá de Marte, y William Shatner se volvió suborbital este año. Mientras tanto, los planes para estaciones espaciales privadas están en marcha, y si la nueva empresa, Space Forge, tiene éxito, las fábricas orbitales se unirán a ellos.
La empresa británica, creada el año pasado en un garaje de Cardiff, recaudó recientemente 7,6 millones de libras esterlinas (10,2 millones de dólares) para construir satélites robóticos que fabrican materiales imposibles de producir en la Tierra. Los satélites ForgeStar reutilizables de Space Forge estarán en órbita de uno a seis meses antes de regresar a casa con su preciosa carga intacta y lista para su recuperación.
“La Tierra es un lugar maravilloso para vivir pero terrible para fabricar tantas cosas”, dijo a The Guardian el cofundador y director ejecutivo Joshua Western. “Tienes que luchar contra la gravedad y la densa atmósfera mientras tratas de no causar contaminación. Pero en el espacio no tienes gravedad que interfiera con la mezcla de materiales, mientras que tienes un vacío puro y no hay contaminación atmosférica. Y también giras tus instrumentos hacia o lejos del Sol para calentarlos o enfriarlos rápidamente”.
La compañía se basa en años de experimentos realizados en la Estación Espacial Internacional. Ya en 1998, los científicos demostraron que un tipo especial de fibra óptica, llamado ZBLAN, era de una calidad significativamente mayor cuando se producía en microgravedad. En comparación con la fibra óptica basada en sílice, los cables ZBLAN de alta calidad pueden transportar más longitudes de onda de luz (y, por lo tanto, información) con mucha menos pérdida de señal en el camino. Cuando se produce en la Tierra, ZBLAN desarrolla una red cristalina nublada, pero cuando se produce en el espacio, es transparente como el cristal.
Además, los semiconductores fabricados en gravedad parcial tienen menos impurezas, lo que podría aumentar la eficiencia de los chips de computadora, y puede crear aleaciones metálicas nuevas e interesantes a partir de ingredientes normalmente incompatibles. Intente hacer una aleación de plomo y aluminio en la Tierra, por ejemplo, y el plomo se hunde hasta el fondo.
"No terminas con una buena aleación, terminas con una aleación con una carga de aluminio en la parte superior y plomo en la parte inferior", dijo a Business Insider el cofundador y director de tecnología, Andrew Bacon. “Haces eso en el espacio, en microgravedad, no hay arriba ni abajo. Los metales se mezclarán mucho mejor. Eso significa que ciertamente puedes hacer una nueva aleación que era muy difícil o imposible de hacer en la Tierra”.
Otros esfuerzos de fabricación espacial están ejecutando proyectos en la ISS. Pero Bacon dice que decidieron construir una plataforma separada para poder experimentar con más productos. Hacer aleaciones con plomo, por ejemplo, llenaría la ISS de humos tóxicos, lo que obviamente no es lo ideal cuando no hay ventanas que abrir.
Entonces, en teoría, los materiales hechos en el espacio podrían traer cosas más fuertes y livianas, Internet más rápido y computadoras más eficientes. La pregunta es, ¿puede hacer lo suficiente para que el precio correcto sea práctico?
La compañía se enfoca en productos de nicho de alto valor y cree que, junto con la caída de los costos de lanzamiento, algunas aplicaciones están comenzando a tener sentido económico. En particular, su objetivo es capitalizar las capacidades emergentes de lanzamiento pequeño de empresas como Virgin Orbit, que probó con éxito un cohete lanzado desde el aire a principios de 2021.
La escala, por otro lado, será un desafío. Los primeros pasos consisten más en demostrar el enfoque en lugar de reemplazar decenas de miles de millas de red troncal de Internet con fibra espacial. Con ese fin, Space Forge se está enfocando en desarrollar y probar naves espaciales. La idea es hacer satélites del tamaño de un horno, empaquetarlos con materia prima y robótica, y lanzarlos a 300 millas sobre la superficie del planeta. Después de completar la ejecución de un producto, el satélite regresará a casa; la compañía mantiene los detalles de cómo exactamente planean hacer esto cerca de su cofre, entregar su carga y ser reacondicionado para una nueva misión.
Basta con decir que es un esfuerzo ambicioso. Pero con el respaldo de los inversores, junto con el apoyo adicional de la Agencia Espacial del Reino Unido y la Agencia Espacial Europea, están listos para dar los siguientes pasos. La compañía espera lanzar sus primeros prototipos en algún momento de 2022.
Un metamaterial innovador toma sus propias decisiones
por Christopher Plain
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| Crédito: thedebrief.org |
Un nuevo metamaterial que detecta su entorno puede usar esa información para realizar cambios en su forma o incluso en su color. Inspirado en sistemas naturales que funcionan de manera similar y sin intervención humana, este nuevo material podría ser una gran ayuda para los investigadores e ingenieros que trabajan en una amplia gama de disciplinas científicas.
Antecedentes: los nuevos materiales se están volviendo tan meta
Los científicos de materiales siempre están buscando el próximo gran metamaterial. The Debrief ha informado anteriormente sobre una amplia gama de estos esfuerzos, incluidos los metamateriales utilizados para la tecnología sigilosa, otros utilizados por Battelle para el desarrollo de armas hipersónicas, aplicaciones nanotecnológicas de metamateriales para fabricar metales más fuertes que los disponibles en la naturaleza, e incluso algunos metamateriales que aprovechan de los aspectos únicos del reino cuántico.
Ahora, un equipo de investigadores ha buscado inspiración en la naturaleza, y lo que encontraron puede cambiar la ciencia de los materiales de manera profunda.
Análisis: metamaterial mira a la naturaleza en busca de inspiraciones
Para desarrollar un metamaterial que pueda reaccionar a su entorno de forma independiente, un grupo de investigadores dirigido por Guoliang Huang, profesor de ingeniería en la Universidad de Missouri, buscó inspiración en la naturaleza. Específicamente, modelaron su trabajo en sistemas naturales que pueden detectar información, procesar esa información y luego realizar movimientos o cambios basados en esa información sin controladores externos en el circuito.
"Algunos ejemplos de estos materiales naturales incluyen la rápida reacción de las frondosas fauces de una Venus atrapamoscas para capturar un insecto, camaleones que cambian el color de su piel para mezclarse con su entorno y piñas que ajustan sus formas en respuesta a los cambios en la humedad del aire", dijo Huang en una publicación para el Foro Económico Mundial.
Con los resultados publicados en la revista Nature Communications, Huang y sus colegas usaron esta información para desarrollar un material que puede detectar información como la temperatura en su entorno, usar un chip de computadora incorporado para procesar esa información sensorial y luego enviar señales eléctricas a hacer cambios en la forma del material, como un músculo humano o esa Venus atrapamoscas.
“Básicamente, estamos controlando cómo responde este material a los cambios en los estímulos externos que se encuentran en su entorno”, dijo Huang.
Perspectiva: amplia gama de aplicaciones potenciales para nuevos metamateriales
En el estudio, los investigadores señalan que su nuevo material puede beneficiar una serie de aplicaciones.
“Por ejemplo”, dijo Huang, “podemos aplicar este material a la tecnología furtiva en la industria aeroespacial uniendo el material a las estructuras aeroespaciales. Puede ayudar a controlar y disminuir los ruidos provenientes de la aeronave, como las vibraciones del motor, lo que puede aumentar sus capacidades multifuncionales”.
Otras aplicaciones incluyen el diseño de un robot que pueda sentir su entorno y cambiar de forma o color para adaptarse al entorno, o incluso para realizar funciones que los humanos no pueden. Este enfoque también se puede aplicar a aplicaciones de biociencia, donde la capacidad de hacer que un material personalizado reaccione a ciertas condiciones externas puede ayudar a la administración de fármacos o incluso a la cirugía remota.
Al final, el equipo señala que se necesita más trabajo para probar su nuevo metamaterial en entornos del mundo real, pero dados los beneficios únicos de los sistemas que pueden detectar y reaccionar sin intervención humana, probablemente solo sea cuestión de tiempo antes de que un metamaterial como este esté en un uso regular.
Modificado por orbitaceromendoza
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