Materiales a la carta para volar naves espaciales

Viajar a la Luna es uno de los sueños que tienen la mayor parte de los niños. Una excursión corta para explorar otro mundo. Neil Armstrong, al frente de la misión Apollo 11, pisó por primera vez este lugar donde ni hace viento, ni hay nubes... Mucho ha llovido desde aquel histórico momento, pero la ilusión de crear bases permanentes, tal vez colonias de hombres y mujeres que desarrollen actividades científicas, de explotación de recursos locales o que funcionen de estación para la exploración de otros planetas, aún se vislumbra en el horizonte.

Sin embargo, para que los terrícolas vuelvan a pisar su satélite natural es necesario que se construyan vehículos adecuados y contar con una financiación potente para dar este salto de 384.000 kilómetros. Con este enfoque, la Universidad de Burgos, a través del ICCRAM, coordina un proyecto a nivel europeo para diseñar nuevos materiales para su uso en condiciones extremas de temperatura y radiación, siempre a través de la nanotecnología y por medio de una metodología termodinámica capaz de identificar elementos que creen estructuras estables frente al endurecimiento del material.

Su misión, además de la administrativa, pasa por crear los componentes, comprobar su seguridad y compatibilidad con el medio ambiente, y participar en las pruebas de irradiación y resistencias, así como emprender los resultados que éstas arrojen, relacionándolas con la estructura atómica del material, apunta Santiago Cuesta, director general del centro burgalés. «Queremos conseguir una estabilidad termodinámica de aleaciones nanocristalinas incorporando materiales (átomos) a la carta, para lograr crear un material con propiedades especiales y específicas».

La tendencia de los últimos años es fabricar nuevas aleaciones y descubrir ejemplos de rutas que permiten la fabricación de materiales innovadores con estructura nanocristalina, ofreciendo «impresionantes» propiedades tanto mecánicas, como de resistencia a la corrosión, radiación o desgaste. No obstante, ninguna de las iniciativas ha conseguido aglutinar todos los esfuerzos en el desarrollo de una teoría consistente que permita explorar nuevas composiciones de manera masiva y efectiva, además de generar el estudio de nuevas familias de materiales que conjuguen y desarrollen propiedades mecánicas, de resistencia o de ligereza a medida, al tiempo que demuestren un comportamiento estable al operar en condiciones extremas de temperatura, explica el investigador burgalés.

Icarus –así se llama este proyecto Fet-Open dotado de 2,7 millones de euros en el que participan 11 socios y siete países de la Unión Europea– propone una nueva metodología que, en su opinión, rompe totalmente con los esquemas tanto de las ecuaciones termodinámicas que regulan la búsqueda de aleaciones nanocristalinas estables a alta temperatura, como los protocolos que se vienen registrando en el hallazgo del ‘Genoma de Materiales’, una iniciativa lanzada en el año 2011 por el presidente Obama, que tiene como objetivo emular al proyecto del Genoma Humano (que consiguió la descodificación de los genes) pero desvelando todas las posibles combinaciones que llevan al descubrimiento de nuevos materiales. «Esta búsqueda computacional masiva hará posible y permitirá acelerar el descubrimiento de nuevas aleaciones», subraya Santiago Cuesta.

Para el director del ICCRAM, la innovación no solo reside en esta aproximación teórica, sino que también han conseguido diseñar y aglutinar todos los actores de la cadena de valor de un material para tecnología espacial. En este sentido, expone que los materiales anticipados teóricamente serán sintetizados gracias a dos tecnologías que van a ser modificadas para lograr el éxito de esta iniciativa con sello burgalés. Una de ellas consiste en depositar átomo a átomo en una superficie hasta configurar el material. Será realizada por la empresa AdvaMat, y será escalada para llegar a tener los materiales a una escala de producción industrial. Por otro lado, será MBN la que use su última tecnología de procesado de materiales nanocristalinos y aleaciones mediante molienda, la que abra una nueva ruta de procesado de materiales.

La cadena de valor, dice, será completada por dos empresas que trabajan en la Agencia Espacial Europea, que certificarán el material, y lo probarán en condiciones de operación y lo implantarán. De momento, según reconoce, el proyecto ya ha despertado el interés de diferentes agentes y organismos de investigación en Estados Unidos como por ejemplo el Instituto Tecnológico de Massachusetts.

En este sentido, la iniciativa, que durará tres años, demostrará todos los avances anteriormente mencionados, en dos pruebas de concepto que generarán, por un lado, una familia de materiales altamente resistentes a la radiación, capaces de operar en condiciones de temperaturas extremas, basados en la combinación eficiente de elementos como el titanio, tungsteno, niobio o tantalo. Tal y como explica Santiago Cuesta, dicha familia permitirá brindar tanto a los instrumentos como a la tripulación en misiones espaciales de largo recorrido, que se acerquen a una estrella o al sol, o que atraviesen campos de radiación elevadamente intensos como los cinturones de Van Allen. Por otro lado, indica que ofrecerá una respuesta a los retos existentes frente a las altas temperaturas en su aplicación a la aeronáutica como la amplia mejora de materiales para motores y materiales ligeros de alta resistencia para problemas de vuelo supersónico.