Los humanos tienden a dar muchas cosas por sentado, incluso algo tan simple como una bocanada de aire fresco. Es fácil olvidar cuánto depende nuestro cuerpo del oxígeno, hasta que se convierte en un recurso invaluable, como a bordo de la Estación Espacial Internacional.
Aunque los astronautas normalmente son enviados al espacio con reservas de los suministros necesarios, sería demasiado costoso seguir enviando tanques de aire respirable a la estación. En cambio, el oxígeno del que dependen los astronautas para el soporte vital primario se crea a través de un proceso llamado electrólisis, en el que la electricidad se usa para dividir el agua en gas hidrógeno y gas oxígeno. En la Tierra, un proceso similar ocurre naturalmente a través de la fotosíntesis, cuando las plantas usan hidrógeno para producir azúcares para los alimentos y liberar oxígeno a la atmósfera.
Sin embargo, debido a que el sistema de la ISS requiere grandes cantidades de energía y mantenimiento, los científicos han estado buscando formas alternativas de crear aire en el espacio de manera sostenible. Una solución de este tipo se publicó recientemente en Microgravedad NPJ
“No mucha gente [are] consciente de que el agua y otros líquidos también son magnéticos hasta cierto punto”, dice Álvaro Romero-Calvo
“El principio físico es bastante conocido en la comunidad física. [but] la aplicación en el espacio apenas se explora en este momento”, dice. “Cuando un ingeniero espacial está diseñando un sistema espacial que involucra fluidos, ni siquiera considera la posibilidad de usar imanes para inducir la separación de fases”.
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En el Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (BRAZOS) en la Universidad de Brennan en Alemania, el equipo de Romero-Calvo pudo estudiar el fenómeno de la “flotabilidad inducida magnéticamente”. La idea es más fácil de explicar visualizando una lata de refresco: en la Tierra, debido a que el líquido es más denso que las moléculas de dióxido de carbono, las burbujas de refresco se separan y flotan en la parte superior de la bebida cuando se someten a la gravedad del planeta. En el espacio, donde la microgravedad crea una caída libre continua y elimina el efecto de flotabilidad, las sustancias del interior se vuelven más difíciles de separar y estas burbujas simplemente quedan suspendidas en el aire.
Para probar si los imanes podrían marcar la diferencia, el equipo llevó su investigación a Torre de caída de ZARM, donde un experimento, una vez colocado en una cápsula de gota hermética, puede lograr la ingravidez durante unos segundos. Al inyectar burbujas de aire en jeringas llenas de diferentes líquidos portadores, el equipo pudo usar el poder del magnetismo para separar con éxito las burbujas de gas en microgravedad. Esto demostró que las burbujas pueden ser atraídas y repelidas por un imán de neodimio desde el interior de varias sustancias.
Además, los investigadores descubrieron que a través de las propiedades magnéticas inherentes de varias soluciones acuosas (como el agua purificada y el aceite de oliva) que probaron, es posible dirigir las burbujas de aire a diferentes lugares dentro del líquido. Esencialmente, sería más fácil recolectar o enviar aire a través de un recipiente. Además de usarse para crear una gran cantidad de oxígeno para la tripulación, Romero-Calvo dice que los resultados del estudio muestran que el desarrollo de separadores de fase magnéticos de microgravedad podría conducir a sistemas espaciales más confiables y livianos, como mejores dispositivos de gestión de propulsores o tecnologías de reciclaje de aguas residuales.
Para demostrar el uso potencial de los imanes con fines de investigación, el equipo también experimentó con Lysogeny Broth, un medio utilizado para cultivar bacterias para los experimentos de la ISS. Resulta que tanto el caldo como el aceite de oliva se vieron “significativamente afectados” por la fuerza magnética ejercida sobre él. “Cada pequeño esfuerzo que dedicamos a este problema es un esfuerzo bien invertido, porque afectará a muchos otros productos en el espacio”, dice Romero-Calvo.
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Si la próxima generación de ingenieros espaciales decide aplicar imanes a futuras estaciones espaciales, el nuevo método podría generar atmósferas respirables más eficientes para apoyar los viajes humanos a otros entornos extraterrestres, incluida la luna y, más especialmente, a Marte. Si tuviéramos que planificar una misión humana al Planeta Rojo, el actual sistema de oxigenación de la ISS es demasiado complejo para ser completamente fiable durante el largo viaje. Simplificarlo con imanes reduciría los costos generales de la misión y garantizaría que el oxígeno sea abundante.
Aunque Romero-Calvo dice que su avance podría finalmente ayudarnos a aterrizar en Marte, otros científicos están trabajando en formas de fabrica oxigeno usando plasma—un estado de la materia que contiene partículas cargadas libres como electrones que son fácilmente excitados por campos eléctricos poderosos—para combustibles, fertilizantes y otros materiales que podrían ayudar a colonizar el planeta. Y aunque ninguno de los proyectos está a la altura todavía, estos avances emergentes representan las asombrosas proezas de las que son capaces los humanos a medida que avanzamos, esforzándonos por llegar más allá de nuestros horizontes familiares.