16/Sep/05

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Naves espaciales hechas con plástico

(NASA) - La mayoría de las bolsas de basura domésticas están hechas con un polímero llamado polietileno. Algunas variantes de esta molécula han resultado ser excelentes protectores ante las formas más peligrosas de radiación espacial. Los científicos lo saben desde hace mucho tiempo. El problema ha sido tratar de construir una nave espacial con algo tan endeble.

Pero ahora los científicos de la NASA han inventado un material avanzado llamado RXF1 con base en el polietileno, que es incluso más fuerte y más liviano que el aluminio. "Este nuevo material es original en el sentido que combina propiedades estructurales superiores con propiedades protectoras superiores", dice Nasser Barghouty, científico del proyecto de Protección contra la Radiación Espacial de la NASA (Space Radiation Shielding Project), en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales.

¿A Marte en una nave espacial de plástico? Por muy ridículo que pueda sonar, podría ser la manera más segura de viajar.

Menos es más

Proteger a los astronautas de la radiación del espacio profundo es un importante problema sin resolver. Considere una misión tripulada a Marte: El viaje completo podría durar unos 30 meses, y requeriría abandonar la burbuja protectora del campo magnético de la Tierra. Algunos científicos creen que materiales como el aluminio, que proporcionan una protección adecuada en la órbita de la Tierra o en viajes cortos a la Luna, serían inadecuados para el viaje a Marte.

Barghouty es uno de los escépticos: "Ir a Marte ahora en una nave espacial de aluminio no es factible", cree.

El plástico es una alternativa atractiva: Comparado con el aluminio, el polietileno es 50% mejor protector contra las erupciones solares y un 15% mejor ante los rayos cósmicos.

La ventaja de los materiales como el plástico es que producen mucha menos "radiación secundaria" en comparación con materiales más pesados como el aluminio o el plomo. La radiación secundaria proviene del propio material protector. Cuando las partículas de radiación espacial chocan contra los átomos del escudo, desencadenan pequeñas reacciones nucleares. Estas reacciones producen una lluvia de subproductos nucleares —neutrones y otras partículas— que entran en la nave espacial. Es un poco como tratar de protegerse a sí mismo de una rápida bola levantando un muro de otras bolas. Se evita la bola pero las otras son arrojadas fuertemente contra usted. ¡La "radiación secundaria" puede ser peor para la salud de los astronautas que la propia radiación espacial!

Irónicamente, los elementos más pesados como el plomo, que la gente a menudo considera como los mejores protectores contra la radiación, producen mucha más radiación secundaria que elementos más ligeros como el carbono y el hidrógeno. Es ésta la razón por la cual el polietileno resulta ser un buen protector: está compuesto enteramente por átomos ligeros de carbono e hidrógeno, que minimizan la radiación secundaria.

Estos elementos más ligeros no pueden frenar completamente la radiación espacial, pero pueden fragmentar las partículas de la radiación recibida, reduciendo enormemente sus efectos perjudiciales. Imagine esconderse tras una alambrada de tela metálica para protegerse en un combate de bolas de nieve: Puede caerle encima un poco de nieve, así como pequeños trozos de bolas de nieve estrelladas contra la alambrada, pero no sentirá la punzada del golpe directo de un puñado firmemente comprimido. El polietileno es como esa alambrada de tela metálica.

"Esto es lo que podemos hacer. De hecho, fragmentando —sin producir demasiada radiación secundaria— es como se gana o se pierde la batalla", dice Barghouty.

Hecho a medida

Evidentemente, a pesar de su poder protector, las bolsas de basura comunes no sirven para construir una nave espacial. Así que Barghouty y sus colegas han estado tratando de mejorar el polietileno para uso aeroespacial.

De esta manera el investigador del Proyecto de Protección, Raj Kaul, trabajando junto con Barghouty, inventó el RXF1. El RXF1 es extraordinariamente fuerte y ligero: tiene 3 veces la resistencia a la tensión del aluminio, y es 2,6 veces más liviano, algo impresionante incluso para los estándares aeroespaciales.

Dado que es un escudo balístico, también desvía micrometeoritos", dice Kaul, quien anteriormente había trabajado con materiales similares en el desarrollo del blindaje de un helicóptero. "Como es un tejido, se le puede encerrar en moldes y darle la forma de componentes específicos de una nave espacial". Y puesto que es un derivado del polietileno, también es un excelente protector contra la radiación.

Las especificaciones acerca de cómo está hecho el RXF1 son secretas porque la patente del material está pendiente.

La dureza es apenas una de las características que deben tener las paredes de una nave espacial, apunta Barghouty. La inflamabilidad y la tolerancia a la temperatura también son importantes: No importa cuán fuertes sean las paredes de una nave espacial si se derriten a la luz directa del sol o se inflaman con facilidad. El polietileno puro es muy inflamable. Hay que trabajar más perfeccionando el RXF1 para hacerlo más resistente a las llamas y también a la temperatura, dice Barghouty.

La conclusión final

Por supuesto, la conclusión final es la gran pregunta: ¿Puede el RXF1 llevar seres humanos sanos y salvos a Marte? En estos momentos, nadie lo sabe con certeza.

Algunos "rayos cósmicos galácticos son tan energéticos que ninguna cantidad razonable de protección puede detenerlos", advierte Frank Cucinotta, Oficial Jefe del Proyecto de Salud ante la Radiación Espacial de la NASA. "Todos los materiales tienen este problema, incluso el polietileno".

Cucinotta y sus colegas han hecho simulaciones por computador para comparar el riesgo de cáncer en un viaje a Marte utilizando una nave de aluminio vs. una nave de polietileno. Sorprendentemente, "no había una diferencia significativa", dice. Esta conclusión depende de un modelo biológico que estima cómo la radiación espacial afecta a los tejidos humanos, y ahí está el problema. Después de décadas de vuelos espaciales, los científicos todavía no comprenden del todo cómo reacciona el cuerpo humano a los rayos cósmicos. No obstante, si su modelo es correcto, la protección extra que proporciona el polietileno podría ser un beneficio poco útil. Esta es materia para otra investigación.

Debido a las muchas incertidumbres, no se han establecido las dosis limitantes para los astronautas en una misión a Marte, apunta Barghouty. Pero suponiendo que estas dosis límite sean similares a los límites establecidos para los vuelos del transbordador y la Estación Espacial, cree que el RXF1 hipotéticamente podría proporcionar una protección adecuada para una misión de 30 meses a Marte.

Hoy, a la basura. Mañana, ¿a las estrellas? El polietileno podría llevarle más lejos de lo que nunca se imaginó.