Investigadores del CSIC y Nanostine han desarrollado un recubrimiento innovador para satélites que protege contra el efecto multipactor, mejorando la durabilidad de los componentes en el espacio.
El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en colaboración con la spin-off Nanostine, ha desarrollado un innovador recubrimiento para componentes de satélites que protege contra el efecto multipactor. Este fenómeno, caracterizado por descargas masivas de electrones en componentes de radiofrecuencia y microondas en condiciones de vacío, puede causar daños irreparables a dispositivos como antenas de comunicación. Los resultados del estudio han sido publicados en la revista Applied Surface Science y están protegidos mediante una patente.
A pesar de los esfuerzos durante más de cuatro décadas por parte de la ESA para mitigar los riesgos del efecto multipactor, aún persiste la necesidad de tratamientos más eficaces. Actualmente, muchos recubrimientos protectores utilizan Alodine, un material perjudicial para la salud y el medio ambiente, lo que ha llevado a su posible prohibición. La investigadora Lidia Martínez, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) y coautora del estudio, señala que las alternativas existentes no cumplen con los estándares requeridos por el sector aeroespacial.
El equipo del CSIC propone una solución innovadora que combina tanto la composición como la estructura superficial del recubrimiento. En lugar de trabajar a nivel microescala, han modificado la rugosidad superficial a nivel nanométrico utilizando un recubrimiento metálico basado en nanopartículas de oro y plata fabricadas con tecnología de ultra alto vacío. Esta técnica da lugar a recubrimientos nanoestructurados que no solo reemplazan al Alodine, sino que también ofrecen mejores características.
Entre las propiedades críticas solicitadas por la ESA se encuentra un bajo rendimiento en la emisión de electrones secundarios. El nuevo recubrimiento reduce esta emisión en un 30% comparado con el Alodine. Además, es significativamente más eficiente en términos de energía crítica: “Nuestra fórmula es un 300% más eficiente que las soluciones actuales”, afirma Martínez.
La fabricación del recubrimiento se realiza mediante tecnologías accesibles a nivel industrial. Este proceso ha sido desarrollado junto a Nanostine y apoyado por un programa de Doctorado Industrial en Madrid, liderado por César Rodríguez-Castañeda. La ESA también ha colaborado a través del ESA Business Innovation Center, lo que ha facilitado alinearse con las necesidades específicas de la Agencia.
Con una patente ya solicitada entre el CSIC y Nanostine, se ha establecido un acuerdo para comercializar estos recubrimientos principalmente en el ámbito aeroespacial. Sin embargo, se reconoce que llevar este tipo de tecnología al espacio puede tomar alrededor de diez años debido a los rigurosos procesos necesarios. A pesar del camino por recorrer, los resultados son prometedores y han recibido reconocimiento positivo por parte de la ESA.
ICMM-CSIC Comunicación
El efecto multipactor es una peligrosa descarga en avalancha de electrones que ocurre en componentes de radiofrecuencia y microondas cuando están en vacío, como el que hay en el espacio. Esta descarga puede provocar daños catastróficos e irreparables en dispositivos como antenas de comunicación.
La nueva técnica de recubrimiento, desarrollada con nanopartículas de oro y plata, reduce la emisión de electrones secundarios en un 30% en comparación con el Alodine y es un 300% más eficiente en términos de energía de corte, lo que significa que minimiza el riesgo del efecto multipactor más eficazmente.
A diferencia del Alodine, que es perjudicial para la salud y el medio ambiente y se busca prohibir, el nuevo recubrimiento desarrollado ofrece una alternativa segura y efectiva, alineándose con las necesidades del sector aeroespacial sin comprometer la salud pública ni el medio ambiente.
Se estima que llevar un recubrimiento al espacio puede tomar alrededor de una década debido a los rigurosos procesos de investigación y validación necesarios antes de su implementación definitiva en satélites.