El espacio puede ser un lugar peligroso. Micrometeoritos, partículas solares, y basura espacial, desde etapas de cohetes gastadas hasta fragmentos de pintura, pasa rápidamente por satélites a una velocidad de hasta 12,4 millas (20 kilómetros) por segundo, planteando peligros para la óptica sensible de sus naves espaciales, detectores, y paneles solares.

Aunque los ingenieros han desarrollado diferentes técnicas para proteger las naves espaciales de estos derviches que giran rápidamente, nada proporciona protección al 100 por ciento.

Tecnólogo del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland., sin embargo, está experimentando con una tecnología emergente que podría proporcionar otra, quizás más efectivo, técnica para defender los componentes sensibles de la nave espacial de los bombardeos de alta velocidad.

Vivek Dwivedi y su colaborador, el profesor de ingeniería química Raymond Adomaitis de la Universidad de Maryland, College Park, están utilizando la deposición de capa atómica (ALD), una tecnología en rápida evolución para el revestimiento de plásticos, semiconductores, vidrio, Teflón y una plétora de otros materiales, para crear un nuevo superfuerte, Recubrimiento ultrafino hecho de pequeños tubos de nitruro de boro, similar en apariencia a las cerdas de un cepillo de dientes.

'' El nitruro de boro cristalino es uno de los materiales más duros del mundo, Dwivedi dijo:haciéndolo ideal como recubrimiento para hacer que los componentes sensibles de la nave espacial sean menos susceptibles a daños cuando son golpeados por el polvo espacial, rocas diminutas, y partículas solares de alta energía.

Deposición de la capa atómica

La técnica ALD, que la industria de semiconductores ha adoptado en su fabricación de chips de computadora, implica colocar un material de sustrato dentro de la cámara del reactor y pulsar secuencialmente diferentes tipos de gases precursores para crear una película ultrafina cuyas capas no son literalmente más gruesas que un solo átomo.

ALD se diferencia de otras técnicas para aplicar películas delgadas porque el proceso se divide en dos medias reacciones, se ejecuta en secuencia, y se repite para cada capa. Como resultado, los técnicos pueden controlar con precisión el espesor y la composición de las películas depositadas, incluso en el interior de los poros y las cavidades. Esto le da a ALD una habilidad única para revestir dentro y alrededor de objetos 3-D. Esta ventaja, junto con el hecho de que los tecnólogos pueden crear películas a temperaturas mucho más bajas que con las otras técnicas, ha llevado a muchos en la óptica, electrónica, energía, textil, y campos de dispositivos biomédicos para reemplazar las técnicas de deposición más antiguas con ALD.

Según Dwivedi, si los técnicos usan ALD para recubrir vidrio con óxido de aluminio, por ejemplo, pueden fortalecer el vidrio en más del 80 por ciento. Las películas delgadas resultantes actúan como '' nano masilla, '' rellenando los defectos de escala nanométrica que se encuentran en el vidrio, las mismas pequeñas grietas que hacen que el vidrio se rompa cuando es golpeado por un objeto. '' Esta aplicación ALD tiene amplias posibilidades para los módulos de tripulación de próxima generación, '', Dijo Dwivedi. '' Podríamos disminuir el grosor de las ventanas de vidrio sin sacrificar la resistencia ''.

''Es realmente emocionante, '' dijo Ted Swanson, Jefe asistente de Goddard para tecnología para sistemas mecánicos. '' Esta es una tecnología emergente que ofrece una forma completamente nueva de proteger los componentes de la nave espacial, quizás más eficazmente de lo que es posible con las técnicas actuales. Igualmente importante, con ALD, podemos colocar material a menor costo ''.

'' Los materiales más duros del 'mundo'

Esto no quiere decir que la tarea sea fácil, Dijo Dwivedi.

La fabricación de un recubrimiento a base de ALD a base de boro y otros gases precursores es excepcionalmente difícil de hacer. En la actualidad, los tecnólogos fabrican películas de boro haciendo reaccionar el polvo de boro con nitrógeno y una pequeña cantidad de amoníaco en una cámara que debe calentarse hasta que se abrase 2, 552 grados Fahrenheit:un proceso costoso. Con ALD, Se podría colocar una película ultrafina de nitruro de boro en una cámara a no más de 752 grados Fahrenheit.

'' Nuestro equipo ha estudiado las dificultades y creemos que entendemos por qué están sucediendo, '', Dijo Dwivedi. Como resultado, él cree que el equipo logrará depositar nitruro de boro sobre un sustrato de silicio para el próximo año. Si las pruebas posteriores en Goddard y el Langley Research Center de la NASA en Hampton, Virginia., probar la eficacia del material como revestimiento protector, él cree que los diseñadores de instrumentos podrían algún día usar la tecnología para revestir espejos, autobuses de naves espaciales, y otros componentes. Tal prueba podría ocurrir tan pronto como el próximo verano.

Además de crear una capa protectora, Dwivedi y su equipo están utilizando fondos del programa de Investigación y Desarrollo Internos de Goddard y el Fondo de Innovación del Centro de la NASA para probar la técnica como una posible forma de recubrir los espejos de los telescopios de rayos X, que debe estar curvado para recoger fotones de rayos X de alta energía que de otra manera perforarían espejos planos, y radiadores necesarios para desviar el calor de los instrumentos sensibles.

'' Esta tecnología puede revestir cualquier cosa. Es perfecto punto a punto. Hay tantas aplicaciones para esta tecnología, '', Dijo Dwivedi. '' Lo único que limita su uso es tu imaginación ''.