En una exitosa colaboración entre Graphene Flagship y la Agencia Espacial Europea, Los experimentos que prueban el grafeno para dos aplicaciones diferentes relacionadas con el espacio han mostrado resultados extremadamente prometedores. Con base en estos resultados, el buque insignia continúa desarrollando dispositivos de grafeno para su uso en el espacio.

"El grafeno, como lo conocemos, tiene muchas oportunidades. Una de ellas, reconocido desde el principio, son aplicaciones espaciales, y esta es la primera vez que se prueba el grafeno en aplicaciones espaciales, en todo el mundo, "dijo el profesor Andrea Ferrari (Universidad de Cambridge, REINO UNIDO), Oficial de Ciencia y Tecnología del Graphene Flagship.

Las excelentes propiedades térmicas del grafeno son prometedoras para mejorar el rendimiento de los tubos de calor de bucle, sistemas de gestión térmica utilizados en aplicaciones aeroespaciales y satelitales. El grafeno también podría tener un uso en la propulsión espacial, por su ligereza y fuerte interacción con la luz. Graphene Flagship probó ambas aplicaciones en experimentos recientes en noviembre y diciembre de 2017.

El elemento principal del tubo de calor de bucle es la mecha metálica, donde el calor se transfiere de un objeto caliente a un fluido, que enfría el sistema. Se probaron dos tipos diferentes de grafeno en una colaboración entre el Centro de Investigación de Microgravedad, Universidad libre de Bruselas, Bélgica; el Cambridge Graphene Centre, Universidad de Cambridge, REINO UNIDO; el Instituto de Síntesis Orgánica y Fotorreactividad y el Instituto de Microelectrónica y Microsistemas, ambos en el Consejo Nacional de Investigación de Italia (CNR), Italia; y socio de la industria Leonardo Spa, Italia, un líder mundial en aeroespacial, operando en sistemas espaciales y fabricación de instrumentos de alta tecnología y en la gestión de servicios de lanzamiento y en órbita y servicios satelitales.

"Nuestro objetivo es aumentar la vida útil y mejorar la autonomía de los satélites y las sondas espaciales. Al agregar grafeno, tendremos una tubería de calor de bucle más confiable, capaz de operar de forma autónoma en el espacio, "dijo el Dr. Marco Molina, Director Técnico de la línea de negocio espacial de Leonardo.

Después de excelentes resultados en las pruebas de laboratorio, Las mechas para los tubos de calor de bucle se probaron en dos campañas de vuelo parabólico de la ESA en noviembre y diciembre. "Tenemos buenas pruebas realizadas en la tierra en el laboratorio, y ahora claro porque las aplicaciones estarán en satélites, necesitábamos ver cómo funcionan las mechas en condiciones de baja gravedad y también en condiciones de hipergravedad, para simular el lanzamiento de un satélite, "añadió el profesor Ferrari.

"Fue increíble, la sensación es increíble y es sumamente interesante hacer experimentos en este tipo de condiciones pero también disfrutar de la zona de flotación libre. Toda la experiencia fue realmente genial, "dijo Vanja Miskovic, estudiante de la Université libre de Bruxelles que realizó el experimento en microgravedad durante un vuelo parabólico operado por Novespace.

Los resultados del vuelo parabólico confirman las mejoras en la mecha, y el buque insignia continuará desarrollando los tubos de calor basados ​​en grafeno hacia un producto comercial. "Creo que este es un ejemplo muy bueno de cómo funciona el buque insignia. Al reunir a tres socios académicos y una gran industria con un objetivo claramente definido para una aplicación, "dijo Vincenzo Palermo (CNR), Vicedirector del Graphene Flagship. "En este momento, hemos probado el principio y el núcleo del dispositivo. El siguiente paso será optimizar todo el dispositivo, y tener un tubo de calor completo que pueda entrar en un satélite ".

Probando el potencial de propulsión espacial del grafeno, un equipo de estudiantes de doctorado de la Universidad Técnica de Delft (TU Delft), Holanda participó en Drop Your Thesis! De la ESA Campaña, que ofrece a los estudiantes la oportunidad de realizar un experimento en microgravedad en la ZARM Drop Tower en Bremen, Alemania. Para crear condiciones extremas de microgravedad, hasta una millonésima parte de la fuerza gravitacional de la Tierra, una cápsula que contiene el experimento es catapultada arriba y abajo de la torre de 146 metros, lo que lleva a 9,3 segundos de ingravidez. El Instituto Espacial TU Delft, Países Bajos, también brindó apoyo al proyecto GrapheneX.

El equipo, llamado GrapheneX, diseñó y construyó un experimento para probar el grafeno para su uso en velas solares. utilizando membranas de grafeno flotantes proporcionadas por el socio insignia Graphenea. La idea era probar cómo se comportarían las membranas de grafeno bajo la presión de radiación de los láseres. En total, el experimento se llevó a cabo cinco veces entre el 13 y el 17 de noviembre de 2017.

"Nuestro experimento es como un 'mecanismo de relojería' complejo en el que cada componente tiene que funcionar sin problemas en el momento adecuado", dijo Rocco Gaudenzi, miembro del equipo de GrapheneX. "No suele suceder que tenga que construir un mecanismo de este tipo desde cero, y no se puede probar en condiciones reales sino durante el lanzamiento en sí ".

El equipo trabajó duro para que el experimento fuera exitoso. "A pesar de las dificultades técnicas iniciales, nos las arreglamos para descubrir rápidamente lo que estaba pasando, solucione los problemas y vuelva a encarrilarse. Estamos muy contentos con los resultados del experimento, ya que observamos el movimiento inducido por láser de una vela ligera de grafeno. y lo más importante, ¡tuvimos una gran experiencia! ", dijo Davide Stefani, Miembro del equipo GrapheneX.

Santiago J. Cartamil-Bueno, Líder del equipo GrapheneX, expresó que tanto la experiencia como los resultados eran valiosos para el equipo. "La lección más importante es que siempre pasará algo, y necesitas estar preparado para adaptarte o cambiar, ", dijo." Creo que al final del día, se trata de la experiencia; solo necesita crear nuevos desafíos y aprender de ellos, y prepárate para adquirir más experiencia y pasar al siguiente nivel ".

Aunque el experimento GrapheneX ya ha terminado, el equipo está considerando más pruebas como parte de un nuevo y ambicioso proyecto de investigación, continuar explorando la influencia de la presión de la radiación en las velas ligeras de grafeno.

Los resultados de los dos proyectos demuestran la versatilidad del grafeno y son el primer paso hacia la expansión de las fronteras de la investigación del grafeno.