Una tecnología que imita la estructura de los ojos de una langosta se está aplicando ahora a un nuevo instrumento que podría ayudar a revolucionar la astronomía por rayos X y la seguridad de los astronautas en la Estación Espacial Internacional.
Científicos del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, están desarrollando el “Detector de rayos X Transitorios Langosta”, que esperan implementar en la Estación Espacial Internacional en tres o cuatro años. Desde su posición privilegiada en la estación orbital, el instrumento transversal que actualmente está siendo desarrollado por Jordan Camp, Scott Barthelmy y Gerry Skinner podría detectar con una precisión sin precedentes rayos X transitorios – los fugaces, difíciles de capturar, fotones de alta energía producidos durante las fusiones de un agujero negro y una estrella de neutrones, supernovas y estallidos de rayos gama, creadas mucho más lejos en el universo primitivo.
Pero la tecnología del ojo de langosta también podría llevar a cabo otro trabajo muy necesario.
Podría comprobar si hay fugas de amoníaco en la Estación Espacial Internacional – un problema que los ingenieros del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, Texas, han identificado como necesitada de una solución. El amoníaco anhidrido, un compuesto tóxico de nitrógeno e hidrógeno, se utiliza como un refrigerante que ayuda a regular la temperatura a bordo de la Estación. En la actualidad, las fugas se escuentran a niveles aceptables, pero un aumento repentino podría suponer serios riesgos a los astronautas, Dijo Camp.
Nueva aplicación para tecnología establecida
La tecnología Langosta no es nueva. En primer lugar concebida como una radiografía del monitor de todo el cielo por el científico Roger Angel de la Universidad de Arizona en la década de 1970, imita la estructura de los ojos del crustáceo, que se compone de celdas largas y estrechas que cada una captura una pequeña cantidad de luz, pero desde muchos ángulos diferentes. Solo entonces es la luz enfocada en una sola imagen.
La óptica de los instrumentos de rayos X de la Langosta funcionarían de la misma manera. Sus ojos son una placa de microcanal, una losa delgada y curva de material salpicado con pequeños tubos a través de la superficie. La luz de rayos X entra en estos tubos desde múltiples ángulos y se enfoca a través de reflexión incidental de pastoreo, dando a la tecnología un amplio campo de visión necesario para encontrar y crear la imagen de eventos transitorios que no se pueden predecir con antelación. El detector Langosta es único en que es altamente sensible y proporciona un amplio campo de visión y de alta resolución angular, dijo Camp.
Desde que Angel concibió por primera vez el concepto, los astrónomos de la Universidad de Leicester en Leicester, Inglaterra, han madurado la tecnología y han construido un instrumento para volar en BepiColombo, una misión a Mercurio desarrollada conjuntamente por la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón. ESA planea lanzar la nave espacial en 2014.
Lo que es nuevo es “lo que queremos hacer con él”, Camp dijo. “La innovación está utilizando la tecnología Langosta para una aplicación transversal. Queremos utilizar la tecnología en una nueva forma para promover tanto la astrofísica como los vuelos espaciales tripulados”.
Para avanzar en el concepto de doble uso, el equipo está usando Desarrollo e Investigación Interna Goddard y apoyo del jefe del Fondo de Innovación del Centro de Tecnología de la oficina de la NASA, para ensamblar y probar un prototipo equipado con una placa de microcanal disponible en el mercado, un detector de dispositivo de carga acoplado, y la electrónica asociada.
Recolección de rayos X transitorios de campo amplio
Con su sensibilidad aumentada y un amplio campo de visión, dijo Camp, el instrumento podría ser capaz de detectar emisiones de rayos X transitorios desde una gran porción del cielo, dando a los científicos una vista sin precedentes de fusiones de agujeros negros, supernovas, e incluso explosiones de rayos gama en el universo muy lejano. Los rayos X transitorios son ahora difíciles de detectar debido a que estas fuentes iluminan sin previo aviso y luego desaparecen con la misma rapidez.
Él también cree que el instrumento podría trabajar en conjunto e incluso extender la sensibilidad del Observatorio de Ondas gravitacionales de Interferómetro Láser (LIGO -Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), un experimento financiado por la Fundación Nacional de Ciencia que ha buscado las ondas gravitacionales desde 2002. Las ondas gravitacionales, postuladas por vez primera por Albert Einstein, son débiles ondulaciones en el espacio-tiempo que teóricamente suceden durante eventos poderosos masivos, tales como los agujeros negros o fusiones de estrellas de neutrones binarias.
Los detectores de ondas gravitacionales no se localizan bien. Usado en conjunto con el detector Langosta enfocándose, sin embargo, los científicos serían capaces de concentrarse en la localización de la fuente, dijo Camp.
Detección de fugas de amoníaco en la Estación Espacial Internacional
Igual de emocionante, Camp dijo, es la forma en que podría utilizar la tecnología para detectar fugas de amoníaco. El amoníaco anhidro corre a través de tubos conectados a enormes paneles del radiador, localizados fuera de la Estación Espacial Internacional. Como el amoníaco circula a través de tubos, se libera calor en forma de radiación infrarroja. En resumen, ayuda a regular temperaturas a bordo. Posiblemente debido a impactos de micrometeoritos o estrés térmico-mecánico, estás lineas actualmente tienen fugas.
La tecnología Langosta podría ayudar, dijo Camp. Con esta aplicación, sin embargo, el instrumento podría requerir la adición de un dispositivo especializado llamado un cañón de electrones, que podría bombardear las superficies con haces de electrones en niveles específicos de energía. Los elementos que entran en contacto con estos haces de electrones se excitan, produciendo rayos X en niveles específicos de energía.
En este caso, el instrumento, una vez conectado al brazo robótico de la estación espacial, se extendería sobre las líneas de refrigerante y paneles del radiador en busca de nitrógeno, y más específicamente los rayos X generados por el elemento. Si los rayos X del nitrógeno son detectados, su presencia puede indicar fugas ya que el amoníaco que es un compuesto de nitrógeno e hidrógeno.
Skinner ha tomado la delantera en el ensamblaje y las pruebas, un prototipo detector de comprobación de fugas y ha logrado recientemente producir exitosamente una imagen de rayos X de una pequeña fuga de nitrógeno en un sistema de vacío de laboratorio. Barthelmy, mientras tanto, está estudiando los problemas del sistema involucrado en el despliegue de un sistema langosta de uso doble en la estación espacial internacional.
“Muchas personas están entusiasmadas con las posibilidades de este instrumento transversal por excelencia”, dijo Camp. “Con ayuda de nuestro programa IRAD, planeamos avanzar en los niveles de preparación tecnológica de nuestro instrumento propuesto. Veremos a donde va. Creemos que tiene un gran potencial”.
Fuente
http://www.nasa.gov/ (en inglés)