Radiador flexible para disipar o retener calor mediante cambios de forma

El antiguo arte de la papiroflexia u origami ha inspirado el diseño de un revolucionario radiador “inteligente” pensado para eliminar o para conservar calor en pequeños satélites.

El singular radiador es obra del equipo de Vivek Dwivedi, Brian Iverson y Rydge Mulford, el primero del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland, y los dos últimos de la Universidad Brigham Young de Provo, Utah, ambas instituciones en Estados Unidos.

Este insólito radiador se plegaría y desplegaría, de manera muy parecida a como lo hacen las estructuras de papel creadas en la papiroflexia, el arte de transformar un trozo de papel plano en una escultura.

El radiador controla la tasa de pérdida de calor a base de realizar maniobras de cambio de forma. Los cambios topográficos resultantes se podrían lograr con materiales sensibles a la temperatura, como las aleaciones con memoria de forma. A medida que los materiales sensibles a la temperatura experimenten un cambio de temperatura (causado por ejemplo por la electrónica de la nave espacial o por la absorción de calor procedente del Sol), el radiador podría cambiar su forma automáticamente para liberarlo o conservarlo.

Cuanto más profundos sean los pliegues o cavidades, mayor es la absorción. La comunidad científica ha investigado durante casi 100 años el uso de cavidades para controlar la pérdida de calor, pero nadie se había acercado a este reto de esta manera. El origami nos permite cambiar la profundidad de estas cavidades en tiempo real, modificando por tanto la pérdida de calor de una superficie también en tiempo real.

Diseño experimental del radiador plegable, inspirado en el arte de la papiroflexia. Aún en una fase inicial de desarrollo, sus inventores están experimentando con diferentes formas para determinar qué configuración funcionaría mejor como radiador. (Imagen: Brigham Young University)

El equipo, sin embargo, quiere llevar el concepto un paso más allá, concretamente con la adición de un recubrimiento altamente emisor hecho en gran parte de óxido de vanadio. La idea es aplicar el recubrimiento especial al radiador de origami. En las pruebas, el óxido de vanadio ha mostrado que hace transiciones de un estado semiconductor a otro metálico cuando alcanza los 68 grados centígrados (154 grados Fahrenheit). El cambio ocasiona un incremento en la emisividad. Dado que los satélites afrontan cambios de temperatura muy acentuados, con temperaturas que fluctúan drásticamente en órbita, el objetivo del equipo de investigación y desarrollo es disminuir los extremos de temperatura experimentados por los satélites.

En colaboración con Raymond Adomaitis, de la Universidad de Maryland, en College Park, Estados Unidos, se trabaja en reducir ese abanico de temperaturas a soportar. El enfoque para lograrlo se basa en la aplicación de películas muy delgadas de plata y titanio al óxido de vanadio, a través de un proceso especial.

La combinación de origami y recubrimiento basado en óxido de vanadio constituirá la primera vez que se combinan en una sola estructura dos dispositivos de tipos diferentes con emisividad variable. Combinando ambas tecnologías, el equipo cree que puede crear un radiador más pequeño y eficiente, ideal para su uso en CubeSats, diminutas naves espaciales cuya popularidad está creciendo debido a su coste relativamente bajo. Tal radiador se podría agregar fácilmente a cualquier superficie de vehículo espacial donde se necesitara regular el calor.

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