Cuando la NASA mira hacia la Luna, Marte y más allá, los investigadores deben desarrollar materiales capaces de soportar las temperaturas extremas del espacio y de otros cuerpos celestes. En condiciones de frío extremo, la goma puede romperse como un cristal, las tarjetas de circuitos pueden fallar y las conexiones eléctricas pueden congelarse y fracturarse.

Comprender con mayor profundidad cómo responden los materiales a estas variantes térmicas es crucial, especialmente a medida que la agencia planea construir su Moon Base en el polo sur lunar, donde las temperaturas cambian drásticamente entre el calor abrasador durante el día y el frío extremo de la noche. Para este reto, los investigadores desarrollaron un método innovador para evaluar cómo resisten los materiales al frío extremo del espacio. En el Centro de Vuelos de Glenn de la NASA en Cleveland, los ingenieros inventaron el Lunar Environment Structural Test Rig (LESTR), una máquina capaz de probar materiales, electrónica y otros componentes de hardware de vuelo a temperaturas tan bajas como 40 kelvin, o aproximadamente –388 grados Fahrenheit.

“Así como ningún edificio se completa sin saber exactamente cómo se comportan los materiales de construcción, ninguna misión espacial está completa sin un diseño estructural robusto que dependa de conocer el comportamiento de los materiales empleados”, afirmó Ariel Dimston, líder técnico de LESTR en Glenn.

Tradicionalmente, la NASA ha utilizado un proceso que implica líquidos criogénicos extremadamente fríos –llamados criógenos líquidos– para probar cómo responden los materiales al frío extremo. Estos líquidos, como el nitrógeno, el hidrógeno y el helio, son de los materiales más fríos de la Tierra y se almacenan en tanques especializados. Los ingenieros los emplean para enfriar los materiales durante las pruebas y recopilar datos sobre su desempeño.

“Lo que hace especial a LESTR es que toda la plataforma opera en un vacío totalmente seco: no hay nitrógeno líquido, no hay helio líquido, no hay líquido alguno”, señaló Dimston. “Este es el primer banco de pruebas mecánico que se libra de los desafíos asociados a los criogénicos.”

LESTR adopta un enfoque distinto al usar un refrigerador de alta potencia, denominado criocooler, para eliminar el calor sin usar líquidos. Esto crea el primer entorno de prueba criogénico “seco” dentro de la industria de pruebas mecánicas. Este nuevo banco de pruebas es más seguro y asequible que los métodos tradicionales y permite a los científicos evaluar materiales a una gama mucho más amplia de temperaturas, explicó Dimston.

“Al eliminar los líquidos criogénicos, ya no se requieren equipos especializados de manejo como decantadores, calentadores húmedos ni válvulas”, agregó Dimston. “Además, no se necesitan sensores de desplazamiento de oxígeno u otros sistemas de seguridad que añaden tiempo, complejidad y costo al proceso, ya que al eliminar estos criogénicos ya no son necesarios.”

Dimston y su equipo trabajan con programas y proyectos de la NASA para poner a prueba materiales con la nueva herramienta. El equipo ha estado evaluando hilos que podrían tejerse en telas para trajes espaciales de próxima generación y busca desarrollar materiales avanzados para neumáticos de rovers, incluido un nuevo metal capaz de volver a su forma original tras ser doblado, estirado, calentado y enfriado. Esta tecnología de aleación con memoria de forma podría ayudar a que futuros rovers crucen las superficies irregulares de la Luna y Marte sin riesgo de pinchazos.

La NASA invertirá más de dos años en diseñar y construir la primera versión de esta tecnología, LESTR 1, y actualmente están construyendo su gemelo, LESTR 2. En una colaboración con Fort Wayne Metals, la NASA entregó LESTR 1 a las instalaciones de la empresa en Fort Wayne, Indiana, donde expertos allí lo usarán para probar materiales de aleación con memoria de forma para las temperaturas extremas presentes en la Luna.

“Estamos trabajando para desarrollar una aleación con memoria de forma de próxima generación capaz de funcionar a temperaturas de hasta 40 kelvin, una de las regiones más frías a las que podríamos llegar con capacidad de rover”, afirmó el Dr. Santo Padula II, investigador principal de LESTR en Glenn. “Con este banco de pruebas, podemos analizar cómo se comportarán las aleaciones con memoria de forma en las zonas más frías de la Luna y Marte. Eso será un gran avance para nosotros: ver sus propiedades a temperaturas tan bajas, algo que nunca habíamos visto”.

Más allá de LESTR, Glenn lidera la NASA en pruebas de materiales avanzados y en la gestión de fluidos criogénicos en el espacio, desempeñando un papel vital en el desarrollo de tecnologías para la exploración espacial futura.

Para obtener más información sobre el nuevo banco de pruebas de Glenn, visite la página web de LESTR: LESTR.

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