En el polo sur de la Luna, las temperaturas nocturnas caen hasta los –388 °F (40 Kelvin): un frío capaz de hacer que el caucho se rompa como cristal y los circuitos electrónicos fallen. Para construir allí una base permanente, la NASA necesita saber con exactitud cómo se comportarán los materiales en esas condiciones.
Un equipo del Glenn Research Center acaba de presentar una solución que rompe con décadas de métodos tradicionales de prueba criogénica.
LESTR: el primer banco de pruebas criogénico completamente seco
El sistema lleva por nombre Lunar Environment Structural Test Rig, o LESTR, y fue desarrollado por ingenieros del Glenn Research Center de la NASA en Cleveland. Su capacidad más destacada es alcanzar temperaturas de hasta 40 Kelvin (–388 °F) sin recurrir a ningún líquido criogénico: en su lugar, utiliza un crioenfriador de alta potencia que extrae el calor del sistema de forma completamente seca.
La importancia de esta capacidad va mucho más allá del laboratorio. «Del mismo modo que ningún edificio se construye sin conocer exactamente cómo se comportan los materiales de construcción, ninguna misión espacial está completa sin un diseño estructural sólido que dependa de saber cómo se comportan los materiales utilizados», explicó Ariel Dimston, responsable técnico de LESTR en el Glenn Research Center.
Según la NASA, LESTR representa el primer entorno de pruebas mecánicas «seco» de toda la industria. No existe precedente comparable en el campo de los ensayos criogénicos a escala mecánica.
Adiós al nitrógeno líquido: por qué este método cambia las reglas
Durante décadas, la NASA ha recurrido a líquidos criogénicos —nitrógeno, hidrógeno y helio— para someter los materiales a temperaturas extremas en laboratorio. Estos fluidos se almacenan en depósitos especializados y requieren una infraestructura compleja: válvulas, calentadores húmedos, sensores de desplazamiento de oxígeno y múltiples sistemas de seguridad. Todo ello eleva los costes, alarga los plazos y multiplica los riesgos operativos.
LESTR elimina esa cadena de dependencias al operar en vacío seco. «Al prescindir del criógeno líquido, ya no se necesitan equipos de manipulación especializados como dewars, calentadores húmedos ni válvulas», señaló Dimston. «Tampoco se requieren sensores de desplazamiento de oxígeno ni otros sistemas de seguridad que añaden tiempo, complejidad y coste al proceso».
El resultado es un sistema más seguro y más asequible que, según la NASA, cubre un rango de temperaturas de prueba más amplio que los métodos convencionales. Para una agencia que planea establecer presencia permanente en la Luna, esa flexibilidad tiene un valor estratégico considerable.
De hilos para trajes espaciales a neumáticos que nunca se pinchan
Las primeras aplicaciones prácticas de LESTR ya están en marcha. El equipo de Dimston ha comenzado a ensayar hilos que podrían integrarse en los tejidos de trajes espaciales de nueva generación, sometiendo esas fibras a las mismas condiciones térmicas que encontrarían en la superficie lunar.
Quizá la línea de investigación más llamativa sea la de los neumáticos para rovers. Los ingenieros están desarrollando aleaciones con memoria de forma: metales capaces de recuperar su geometría original después de haber sido doblados, estirados, calentados y enfriados. Esta tecnología podría permitir que los vehículos de exploración circulen por terrenos irregulares en la Luna o Marte sin riesgo de sufrir pinchazos.
«Estamos trabajando para desarrollar una aleación con memoria de forma de nueva 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», explicó el Dr. Santo Padula II, investigador principal de LESTR en el Glenn Research Center. «Será un gran día para nosotros poder ver cuáles son sus propiedades a temperaturas tan bajas: algo que nunca hemos visto antes».
LESTR 2 y el camino hacia la base lunar del polo sur
El desarrollo del sistema avanza a buen ritmo. Tras más de dos años de diseño y construcción, la NASA ya entregó LESTR 1 a Fort Wayne Metals, empresa especializada en aleaciones metálicas con sede en Fort Wayne, Indiana. Allí los técnicos lo utilizarán para probar aleaciones con memoria de forma bajo las condiciones térmicas propias de la Luna. En el Glenn Research Center, mientras tanto, ya está en construcción LESTR 2, el gemelo del primer equipo.
Este avance se inscribe en un objetivo más amplio: establecer una base permanente en el polo sur lunar, región donde las temperaturas oscilan entre extremos muy pronunciados y donde los materiales deben garantizar fiabilidad absoluta. Marte figura también en el horizonte. El Glenn Research Center lidera tanto los ensayos de materiales avanzados como la gestión de fluidos criogénicos en el espacio, y cuenta además con instalaciones capaces de simular el vacío espacial, la microgravedad de la Estación Espacial Internacional o las condiciones de la superficie marciana.
Con LESTR 2 en camino y los primeros datos de prueba acumulándose, el siguiente paso será validar si las aleaciones y tejidos ensayados en laboratorio responden como se espera cuando los rovers y los astronautas los pongan a prueba de verdad, a 384.000 kilómetros de distancia.