La nave espacial SpaceX Dragon llega a la Estación Espacial Internacional. Copyright:NASA. La nave espacial SpaceX Dragon llega a la Estación Espacial Internacional. Crédito:NASA
Un equipo de investigadores, que incluye la Universidad de Southampton, han desarrollado una nueva tecnología que podría provocar un cambio significativo para una nave espacial o satélite.
Los reflectores solares ópticos metamateriales (meta-OSR) son los revestimientos de la primera superficie en el exterior de una nave espacial, diseñado para irradiar eficazmente el calor infrarrojo lejos de él mientras refleja la mayor parte del espectro solar óptico.
Para un satélite o una nave espacial, los OSR juegan un papel crucial en el control térmico del sistema. Pegado a la piel externa de los paneles radiadores, Los OSR están diseñados para rechazar la radiación solar y disipar el calor que se genera a bordo.
Los OSR suelen estar hechos de baldosas de cuarzo que combinan propiedades termoópticas con la capacidad de resistir el medio ambiente en el espacio.
Sin embargo, las baldosas de cuarzo son pesadas y frágiles, aumentan significativamente los costos de montaje y lanzamiento, y no se puede aplicar a superficies curvas. Otras soluciones comerciales basadas en láminas de polímero sufren una rápida degradación del rendimiento y, por lo tanto, no son aptas para misiones que duren más de tres a cinco años.
El equipo demostró que se permite un nuevo recubrimiento meta-OSR mediante el uso de óxido metálico, un material comúnmente utilizado para contactos eléctricos transparentes, cuales, en este caso, se modela en un metamaterial con una emisividad infrarroja muy fuerte mientras retiene una baja absorción del espectro solar.
El equipo también demostró un radiador 'inteligente' basado en su diseño de metamaterial, lo que permite ajustar el enfriamiento radiativo de la nave espacial utilizando otro tipo de óxido metálico.
Profesor Otto Muskens, de la Universidad de Southampton e investigador principal del estudio, dijo:"La tecnología meta-OSR se basa completamente en recubrimientos inorgánicos duraderos y aprobados para el espacio, que se puede aplicar sobre sustancias flexibles de película delgada con el potencial de desarrollarse como una nueva solución tecnológica.
La Estación Espacial Internacional vista desde el Transbordador Espacial Discovery. Crédito:NASA
"Dado que los costos de montaje y lanzamiento de los OSR son de varias decenas de miles de dólares estadounidenses por metro cuadrado, incluso pequeñas mejoras en la reducción de peso pueden suponer un cambio significativo en la industria espacial ".
Con el apoyo de un proyecto de tecnología espacial Horizonte 2020 de dos años, la Universidad de Southampton es miembro del consorcio META-REFLECTOR, que también incluye el centro de investigación italiano Centro Ricerche Elettro-Ottiche (CREO), El desarrollador danés de nanoimpresión NIL Technology y Thales Alenia Space.
El trabajo del consorcio se presenta en Fotónica ACS en dos informes:'Reflector solar óptico inteligente basado en metamateriales termocrómicos VO2' y 'Reflectores solares ópticos de superficie que utilizan óxidos conductores transparentes AZO para el enfriamiento radiativo de naves espaciales'.
El Dr. Kai Sun de la Universidad de Southampton agregó:"Todos los socios han trabajado activamente juntos para garantizar que el diseño y la fabricación sean adecuados para su transferencia a la producción en masa. Es una experiencia de investigación excepcional transferir la idea de investigación de vanguardia a un producto comercial ".
El equipo está trabajando actualmente en la ampliación de los prototipos a áreas más grandes a través de procesos desarrollados por NIL Technology, mientras se preparan las primeras pruebas de los metamateriales en el espacio.
Dr. Sandro Mengali, de CREO que han apoyado el estudio, dijo:"El control pasivo de la emisividad térmica es importante para preservar el preciado calor durante el arranque y los eclipses y para mantener la estabilidad de la temperatura de la nave espacial.
"En la actualidad, El control de emisividad térmica requiere componentes mecánicos voluminosos como persianas, que son extremadamente caras y propensas a fallar, planteando un riesgo significativo para las misiones.
"La tecnología inteligente meta-OSR ofrecerá una nueva herramienta valiosa para los ingenieros térmicos de naves espaciales, de especial importancia para el segmento ligero del mercado de satélites ".
