El Laboratorio para Experimentación en Microgravedad (LEEM), asociación de estudiantes de la ETSI Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE), ha acudido por cuarta vez al Congreso Internacional de Astronáutica (IAC, de sus siglas en inglés). Esta cita anual de todos los actores implicados en el sector espacial (científicos, investigadores, ingenieros, agencias, empresas, estudiantes, jóvenes profesionales, políticos, astronautas, medios de comunicación espaciales y público interesado en este campo) se ha celebrado en París.
En IAC 2022, los estudiantes de la asociación LEEM han tenido la oportunidad de presentar algunos de sus trabajos de investigación. Por un lado, un sistema de seguridad para reducir el riesgo de detonación en el ensayo de motores sólidos: "Parametric design and testing of explosion-preventive solid propellant rocket engines in the event of unexpected behavior during combustion". Y por otro, “Development of an Improved Random Positioning Machine to Simulate Organic Growth in Microgravity”, la evolución de un proyecto que ya llevaron al IAC de 2019 en Washington.
Este último trabajo de investigación ha sido premiado con la medalla Pierre Contensou, por “la calidad de la comunicación” de Jorge Moreno, estudiante del Grado en Ingeniería Aeroespacial de la ETSIAE, durante la presentación realizada en el marco de un concurso de estudiantes promovido por la Asociación Aeronáutica y Astronáutica de Francia (3AF, Association Aéronautique et Astronautique de France). Es la primera vez que uno de los trabajos presentados por los asociados del LEEM en el IAC recibe esta distinción.
“Ha sido maravilloso poder exponer el fruto de nuestro trabajo en un ambiente tan internacional y donde todo el mundo siente pasión por un interés común: el espacio. Además, hemos conocido a numerosos profesionales que nos han aportado mucha información sobre lo que se está haciendo en el sector”, explica Jorge Moreno.
Entornos de microgravedad para muestras biológicas
“Development of an Improved Random Positioning Machine to Simulate Organic Growth in Microgravity” ha sido presentado por Jorge Moreno, pero lo firman también Carlos San Miguel y María González. Juntos, han trabajado en el estudio de los distintos algoritmos que se pueden usar en una máquina RPM (de posicionamiento aleatorio) para poder conseguir una microgravedad promediada, con la que se puede estudiar el crecimiento de organismos en gravedad cero o gravedades menores a la de la Tierra.
Como explican los autores en el paper, “A medida que el reto de convertir a la humanidad en una especie multiplanetaria se hace más acuciante, se plantean otras cuestiones no tan obvias: el crecimiento de las plantas y la fabricación de productos farmacéuticos de base orgánica en microgravedad o a gravedades inferiores a las de nuestro planeta que generan la necesidad de investigar y, sobre todo, experimentar lo que lo que en principio parece imposible aquí en la Tierra”.
Una RPM es una herramienta usada en los laboratorios que investigan el efecto de la gravedad en distintos tipos de muestras biológicas (plantas, células, tejidos, cristalización de proteínas...), ya que al girar consigue un estado de microgravedad sobre la muestra haciendo "creer" a esta que está en el espacio. “Esto se consigue mediante el giro de 3 ejes acoplados uno a otro, para rotar la muestra en todas las direcciones posibles durante tiempos relativamente largos (horas o días) para que pierda la referencia de dónde está el suelo y dónde está el techo”, explica Carlos San Miguel, alumno de GIA responsable del proyecto.
En el artículo, los estudiantes de la ETSIAE dan una visión general de los diferentes parámetros de diseño y características que componen una RPM, ya que el uso de esta tecnología permite obtener resultados que no requieren costosas pruebas fuera de Tierra. Aparecen conceptos como la velocidad angular, el número de ejes de rotación o los algoritmos para evitar heterogeneidad en el campo gravitatorio resultante.
Desarrollo de la máquina
El proyecto que Carlos San Miguel tiene entre manos incluye la construcción de una máquina de tres ejes para comparar sus correspondientes mediciones con las que hay actualmente en el mercado. “Esto constituye una innovación y mejora de las prestaciones de una RPM, el contar con ese tercer eje de giro, ya que los dos modelos que se comercializan actualmente tienen solo dos ejes. Con ese nuevo eje, que giraría el marco más interior de la máquina a altas velocidades centrifugando la muestra, podemos conseguir gravedades intermedias con estrategias "más avanzadas", puesto que los otros dos marcos exteriores se hacen girar de forma aleatoria. Así se puede simular, por ejemplo, el efecto de la gravedad de Marte, de forma constante sobre la muestra a partir de pocos minutos desde el inicio del experimento”.
Poder conocer cómo se van a comportar las muestras en un entorno espacial es muy interesante en campos como la botánica y la microbiología. “Pongamos por caso que en el futuro queremos plantar patatas o tomates en una estación espacial, pues la RPM permitiría conocer cómo se comportarían estas muestras en entornos donde la gravedad no es a la que han estado acostumbradas durante tantísimo tiempo”, sostiene el estudiante de la ETSIAE.
La construcción de las máquinas está en una fase incipiente, pues el prototipo se realizará con piezas mecanizadas en una empresa especializada. “El prototipo será validado por un investigador del CSIC y una vez que la RPM sea totalmente funcional estudiaré otras mejoras y automatizaciones con el objetivo de poder comercializarla”, concluye Carlos San Miguel.