Un material recientemente desarrollado incrustado con agentes curativos microencapsulados se curará solo cuando se formen pequeñas grietas. Foto cortesía de la Universidad de Illinois. Cuando te cortas es asombroso ver lo rápido que actúa tu cuerpo para curar la herida. Inmediatamente, su cuerpo trabaja para juntar la piel alrededor del corte. Si tienes una cicatriz puedes ver la evidencia del poder de autocuración de nuestros cuerpos. Los científicos ahora están desarrollando un nuevo tipo de material compuesto que dará esas mismas cualidades de autocuración a las naves espaciales.
Si los humanos planean viajar lejos en el espacio y a planetas interestelares, Se necesitarán nuevos materiales avanzados para la construcción de naves espaciales. Una debilidad de los materiales compuestos actuales es que tienden a formar pequeñas grietas finas, lo que causará daños importantes con el tiempo. En febrero de 2001, Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana Champaign anunciaron que han desarrollado un nuevo material sintético que se curará solo cuando se agriete o se rompa.
Este nuevo material inteligente y otras tecnologías similares podrían ser el primer paso en la construcción de una nave espacial capaz de viajar a millones de millas de la Tierra. donde las reparaciones no serán fáciles de hacer. En esta edición de Cómo funcionarán las cosas, aprenderá acerca de este nuevo sistema electrónico y compuesto de autorreparación que se analiza y repara por sí solo antes de que los problemas se vuelvan demasiado graves.
En este gráfico se puede ver cómo la grieta rompe las microcápsulas llenas de un agente cicatrizante, que contacta con el catalizador para unir la grieta cerrada. Foto cortesía de la Universidad de Illinois. El daño al casco de una nave espacial a menudo comienza como pequeñas grietas en la superficie, que son invisibles a la vista. Estas grietas microdelgadas también pueden formarse debajo de la superficie del material, donde están ocultos a la vista. Una vez que se forman estas grietas, crecerán hasta que el material se debilite y se rompa. Para evitar que estas pequeñas grietas se extiendan, Se ha desarrollado un nuevo material que detectará el daño y se reparará instantáneamente. Esta capacidad de autocuración podría prolongar significativamente la vida de la nave espacial.
Este nuevo material autocurativo consta de tres partes:
Cuando se forma una microfisura en el material compuesto, se esparcirá por el material. Al hacerlo, esta grieta romperá las microcápsulas y liberará el agente curativo. Este agente curativo fluirá hacia abajo a través de la grieta e inevitablemente entrará en contacto con el catalizador de Grubbs. que inicia el proceso de polimerización. Este proceso eventualmente unirá la grieta cerrada. En pruebas, el material compuesto autocurativo recuperó hasta un 75 por ciento de su resistencia original.
El mercado de este tipo de material autocurativo va mucho más allá de las naves espaciales. Aproximadamente 20 millones de toneladas de material compuesto se utilizan cada año para ingeniería, proyectos de defensa, exploración de petróleo en alta mar, electrónica y biomedicina. Este material de autocuración aparecerá en muchos artículos de uso diario, incluyendo placas de circuito de material compuesto de polímero, articulaciones artificiales, soportes de puente y raquetas de tenis.
Nanotecnología y espacioEn los próximos 20 años, una nueva industria llamada nanotecnología provocará cambios significativos en nuestras vidas. La nanotecnología implica la creación de máquinas o robots muy diminutos que no superen unos pocos nanómetros. Un nanómetro es solo una mil millonésima parte de un metro. Estas nanomáquinas podrán manipular átomos y fabricar materiales a nivel atómico. Porque pueden auto-replicarse, estas diminutas máquinas harán que la producción de casi cualquier producto sea muy barata.
Uno de los productos de la nanotecnología podrían ser las nanomáquinas que pueden liberarse para reparar materiales succionando las moléculas circundantes para reparar una grieta. Si se forma una grieta en el caparazón compuesto de una nave espacial, Se podrían liberar nanorobots para reunir moléculas alrededor de la nave espacial para reparar la grieta.
Antes de que la nanotecnología pueda despegar, los científicos deben aprender a manipular átomos. El próximo desafío será programar estas nanomáquinas para realizar tareas específicas. Para más información, lea Cómo funcionará la nanotecnología.
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Durante largas misiones espaciales, Mantener la salud de las computadoras a bordo y los sistemas electrónicos será tan importante como el mantenimiento de la carcasa exterior. La NASA está trabajando en un nuevo tipo de sistema que le dará capacidades de autorreparación al cableado interno de la nave espacial. Este nuevo hardware evolutivo podrá monitorear la electrónica y corregir los sistemas antes de que el mal funcionamiento se convierta en un problema crucial.
Inicialmente, un sistema de vuelo autorreparable se utilizaría en aviones antes de ser trasladado a la nave espacial. En el Programa de seguridad de la aviación de la NASA , con sede en el Langley Research Center, Los investigadores están trabajando en este tipo de sistema informático autorreparable. En 1999, la agencia espacial de Estados Unidos informó que podría tener sistemas comerciales disponibles para 2004. La idea aquí es crear un sistema informático autorreparable que utilice un grupo de procesadores de baja potencia que estén acoplados de manera flexible a los sistemas de la nave espacial mediante enlaces inalámbricos.
Estas manejo de la salud y controlar la gestión de malestar los sistemas podrían detectar, diagnosticar y prevenir anomalías antes de que los problemas se vuelvan incorregibles. El sistema informático de gestión de la salud supervisará las funciones vitales, ayudar a prevenir y reducir cualquier mal funcionamiento, mejorar la capacidad de la tripulación de vuelo para responder a problemas y reducir la carga de trabajo del piloto durante una emergencia. La gestión de las alteraciones del control incluiría algoritmos avanzados de detección y predicción, formatos de visualización, indicaciones del piloto y métodos de guía y control para prevenir accidentes cuando ocurren fallas. Ambos sistemas podrían funcionar para aviones y naves espaciales.
En el futuro, Es posible que una nave espacial nos lleve al borde de nuestro sistema solar y más allá. Si eso es posible, necesitaremos naves espaciales con protecciones integradas. Estas naves espaciales inteligentes tendrán que ser capaces de detectar y reaccionar ante posibles problemas que podrían pasar desapercibidos para sus pasajeros humanos.
