El Centro de Materiales Avanzados de Dos Dimensiones (CA2DM) de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) se ha asociado con la empresa aeroespacial estadounidense Boreal Space para probar las propiedades del grafeno después de su lanzamiento a la estratosfera. Los resultados podrían proporcionar información sobre cómo se podría utilizar el grafeno para tecnologías espaciales y satelitales.

"La utilidad del grafeno en la Tierra ya se ha establecido en la última década. Ahora es un momento oportuno para ampliar sus perspectivas de uso en aplicaciones espaciales, un área promocionada como la más desafiante para la tecnología moderna, y cambiar el paradigma de la ciencia de los materiales. El espacio es la última frontera para la investigación del grafeno, y creo que esta es la primera vez que el grafeno entra en la estratosfera, "dijo el líder del proyecto, el profesor Antonio Castro Neto, Director de NUS CA2DM.

Empujando los límites de la investigación del grafeno

El grafeno bidimensional tiene una combinación única de ser extremadamente flexible, más duro que el diamante, y más fuerte que el acero. Si bien los investigadores reconocen que puede tener potencial para aplicaciones espaciales, sus usos prácticos aún no se han establecido.

"Para mover una nave espacial a largas distancias en el espacio, Se necesitan grandes aceleraciones y velocidades que solo son posibles con equipos de muy baja masa. El grafeno es el material ideal ya que se encuentra entre los más ligeros, aún más fuerte, materiales funcionales que tenemos. Además, El alto rendimiento electrónico del grafeno lo convierte en un candidato ideal para manejar la falta de oxígeno y las bajas temperaturas en el espacio. "explicó el profesor Castro Neto.

Para poner a prueba la versatilidad del grafeno, un equipo dirigido por el profesor Barbaros Özyilmaz, Jefe de Investigación de Grafeno en NUS CA2DM, preparó el material recubriendo un sustrato con una sola capa de grafeno que tenía aproximadamente 0,5 nanómetros de espesor, 200 veces más delgado que un mechón de cabello humano. La muestra se ensambló de forma segura dentro de un 'Wayfinder — Mini' CubeSat de Boreal Space, y colocado en el recinto de carga útil del cohete de sondeo.

La nave espacial fue lanzada en la mañana del 30 de junio de 2018, sobre el desierto de Mojave en los Estados Unidos. El equipo de lanzamiento de Boreal Space fue responsable del soporte de lanzamiento de la carga útil durante el despegue, separación del cono de la nariz, seguimiento durante el vuelo, volviendo en paracaídas a la tierra, impacto y recuperación.

Durante el lanzamiento, la nave espacial fue enviada a un entorno suborbital, y el material de grafeno fue sometido a duras condiciones como una rápida aceleración, vibración, choque acústico, presión fuerte y una amplia gama de fluctuaciones de temperatura. La muestra volvió a entrar en la atmósfera de la Tierra después de un vuelo de 71 segundos, lanzarse en paracaídas a un aterrizaje en el desierto de Mojave.

El equipo recuperó la muestra de grafeno el mismo día, y el equipo de NUS CA2DM está llevando a cabo pruebas para evaluar si sus propiedades estructurales y su estabilidad se vieron afectadas durante el lanzamiento y el aterrizaje. En particular, el equipo utilizará técnicas de espectroscopía Raman para detectar la presencia de defectos en la muestra.

"Si esta colaboración de investigación es capaz de demostrar que el grafeno mantiene sus diversas propiedades y características después de ser lanzado al entorno suborbital, abrirá nuevas y emocionantes oportunidades para que el grafeno se incorpore en tecnologías adecuadas para el espacio exterior y las misiones aeroespaciales. Dichas tecnologías pueden incluir blindaje electromagnético, generación de energía solar eficiente, y excelente protección térmica, "dijo el profesor Castro Neto.

Sra. Barbara Plante, Presidente de Boreal Space, adicional, "Estamos muy entusiasmados por elevar el nivel de preparación tecnológica del grafeno y promover su utilidad en el espacio. Estoy convencido de que el grafeno desempeñará un papel extremadamente importante en la comercialización del espacio. Este y los futuros lanzamientos respaldan la demostración de usos futuros de la tecnología basada en grafeno". en el espacio."

Además del experimento de grafeno NUS, el 'Wayfinder — Mini' CubeSat de Boreal Space también albergaba sensores de campo magnético de nitruro de galio proporcionados por el laboratorio de entornos extremos de la Universidad de Stanford (XLab). El equipo de Stanford no solo busca obtener datos experimentales importantes, como la supervivencia de la carga de lanzamiento y la integridad de la señal electrónica, sino también información sobre la interferencia magnética, reducción de ruido y efectos de radiación en sus sensores.

Siguiendo esta misión combinada, conocido como GRASP (GRaphene y Stanford Payloads), Boreal Space continúa brindando oportunidades de órbita terrestre baja y suborbital para probar y validar la capacidad de supervivencia y operatividad de la carga útil en el entorno espacial.