Desde que se produjeron por primera vez, los nanotubos de carbono han logrado desencadenar una gran emoción en la comunidad científica. Con aplicaciones que van desde el tratamiento del agua y la electrónica, hasta la biomedicina y la construcción, esto no debería sorprendernos. Pero un equipo de ingenieros de la NASA del Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland, ha sido pionero en el uso de nanotubos de carbono para otro propósito: los telescopios espaciales.
Utilizando nanotubos de carbono, el equipo de Goddard, liderado por el Dr. Theodor Kostiuk del Laboratorio de Sistemas Planetarios de la NASA y la División de Exploración del Sistema Solar, ha creado un nuevo y revolucionario espejo telescópico. Estos espejos se desplegarán como parte de un CubeSat, uno que puede representar una nueva generación de telescopios espaciales altamente efectivos y de bajo costo.
Esta última innovación también aprovecha otro campo que ha experimentado mucho desarrollo en los últimos tiempos. CubeSats, como otros satélites pequeños, han jugado un papel cada vez más importante en los últimos años. A diferencia de los satélites más grandes y voluminosos de antaño, los satélites en miniatura son una plataforma de bajo costo para realizar misiones espaciales e investigaciones científicas.
Más allá de las agencias espaciales federales como la NASA, también ofrecen a empresas privadas e instituciones de investigación la oportunidad de realizar comunicaciones, investigaciones y observaciones desde el espacio. Además de eso, también son una forma de bajo costo para involucrar a los estudiantes en todas las fases de construcción de satélites, despliegue e investigación basada en el espacio.
De acuerdo, es probable que las misiones que dependen de satélites en miniatura no generen la misma cantidad de interés o investigación científica que las operaciones a gran escala como la misión Juno o la sonda espacial New Horizons. Pero pueden proporcionar información vital como parte de misiones más grandes, o trabajar en grupos para reunir mayores cantidades de datos.
Con la ayuda de fondos del programa de Investigación y Desarrollo Interno de Goddard, el equipo creó un banco óptico de laboratorio hecho de componentes estándar para probar el diseño general del telescopio. Este banco consta de una serie de espectrómetros en miniatura sintonizados a las longitudes de onda ultravioleta, visible e infrarroja cercana, que están conectadas al haz enfocado de los espejos de nanotubos a través de un cable óptico.
Usando este banco, el equipo está probando los espejos ópticos, viendo cómo se enfrentan a diferentes longitudes de onda de luz. Peter Chen, presidente de Lightweight Telescopes, una compañía con sede en Maryland, es uno de los contratistas que trabaja con el equipo de Goddard para crear el telescopio CubeSat. Como fue citado por un reciente comunicado de prensa de la NASA:
“Nadie ha podido hacer un espejo usando una resina de nanotubos de carbono. Esta es una tecnología única actualmente disponible solo en Goddard. La tecnología es demasiado nueva para volar en el espacio, y primero debe pasar por los diversos niveles de avance tecnológico. Pero esto es lo que mis colegas de Goddard (Kostiuk, Tilak Hewagama y John Kolasinski) están tratando de lograr a través del programa CubeSat.
A diferencia de otros espejos, el creado por el equipo del Dr. Kostiuk fue fabricado con nanotubos de carbono incrustados en una resina epoxi. Naturalmente, los nanotubos de carbono ofrecen una amplia gama de ventajas, entre las que destacan la resistencia estructural, las propiedades eléctricas únicas y la conducción eficiente del calor. Pero el equipo de Goddard también eligió este material para sus lentes porque ofrece una opción liviana, altamente estable y fácilmente reproducible para crear espejos telescópicos.
Además, los espejos hechos de nanotubos de carbono no requieren pulido, que es un proceso costoso y que lleva mucho tiempo cuando se trata de telescopios espaciales. El equipo espera que este nuevo método sea útil para crear una nueva clase de telescopios espaciales CubeSat de bajo costo, así como para ayudar a reducir costos cuando se trata de telescopios terrestres y espaciales más grandes.
Tales espejos serían especialmente útiles en telescopios que usan múltiples segmentos de espejo (como el Observatorio Keck en Mauna Kea y el Telescopio Espacial James Webb). Tales espejos serían una verdadera reducción de costos, ya que se pueden fabricar fácilmente y eliminarían la necesidad de pulir y esmerilar costosos.
Otras aplicaciones potenciales incluyen comunicaciones en el espacio profundo, electrónica mejorada y materiales estructurales para naves espaciales. Actualmente, la producción de nanotubos de carbono es bastante limitada. Pero a medida que se generalice, podemos esperar que este material milagroso se abra camino en todos los aspectos de la exploración e investigación espacial.
