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Noviembre 10, 2003: Aun en las avanzadas astronaves del futuro,
tarde o temprano las cosas se romperán. Los viajeros espaciales en una prolongada
misión a Marte, por ejemplo,
deberán estar listos para realizar pequeñas reparaciones, soldando esto, atornillando
aquello.
En el implacable medioambiente espacial, la reparación exitosa de, digamos, la computadora
de navegación o la bomba de oxígeno, podría significar la diferencia entre la vida y la muerte.
Derecha:
El astronauta James Voss utiliza un soldador a bordo de la Estación Espacial
Internacional.
"Sorprendentemente, es relativamente poco lo que se conoce sobre la física específica de
soldadura en ambientes de muy baja gravedad", dice Richard Grugel, un científico del Centro Marshall
de Vuelos Espaciales
de la NASA, que se especializa en la solidificación de metales.
Para aprender más sobre el tema, Grugel y sus colegas Fay Hua de Intel Corporation y
A. V. Anilkumar de la Universidad de Vanderbilt han planeado un experimento para la
Estación Espacial Internacional llamado "Investigación de Soldaduras en el Espacio"
(ISSI por sus siglas en inglés). Confían que el experimente arroje
una nueva luz en la física de las soldaduras y, en el proceso, hacer del soldador
una herramienta más confiable para los astronautas.
La soldadura fundida se comporta en forma diferente en el espacio. En la microgravedad
a bordo de la astronave, la soldadura fundida no "siente" el tirón hacia abajo como en
la Tierra, de tal manera que la tensión superficial se hace más destacable y provoca que las
burbujas de soldadura líquida fluyan en forma diferente. En otras palabras, las técnicas
de soldadura que funcionan en tierra pueden no formar uniones confiables en órbita.
Abajo:
una micrografía electrónica de soldadura solidificada en un alambre.
El ángulo exacto en el que la soldadura se deposita en el alambre está determinado
por fuerzas tales como la tensión superficial, la gravedad, y la humedad del alambre.
Al quitar los efectos de la gravedad, los científicos pueden entender mejor estas
otras influencias. Imagen cortesía de la NASA.
Lo que es aún peor, estas uniones soldadas podrían
resultar mucho más débiles en
órbita. Las burbujas de gas que en la Tierra a menudo se elevan hasta la superficie
y desaparecen, en órbita pueden permanecer suspendidas dentro del líquido. Esto sucede
porque la atracción de la gravedad es la fuerza que permite la flotabilidad, así que en
microgravedad las burbujas no necesariamente ascienden. Estas minúsculas burbujas quedan
atrapadas dentro de la soldadura mientras ésta se solidifica, haciendo que las uniones
sean menos efectivas y más propensas a romperse, ¡algo que no es exactamente deseable cuando se está
en el medioambiente crítico de una misión en el espacio!
"¿Cuál es la incidencia de estas
burbujas de gas en las uniones soldadas en el espacio?
Debemos averiguarlo, y quizás encontrar alguna forma de eliminar estas burbujas para que
podamos hacer uniones confiables que no se rompan", dice Grugel.
El experimento es sencillo: los alambres de metal serán soldados juntos de varias
maneras, reflejando geometrías comunes que son importantes al realizar reparaciones.
Los tripulantes de la estación espacial utilizarán un soldador de barra para unir esos
alambres con soldadura de plomo-estaño.
Mientras la flota de Transbordadores permanece en tierra, el lugar disponible
para enviar equipo de investigación y materiales al espacio está severamente limitado.
El experimento ISSI fue seleccionado en parte porque no requiere "masa de subida"
para ser enviada desde tierra a la estación. La estación espacial ya tiene un equipo
de soldadura a bordo y rollos de alambre de cobre plateado.
Derecha:
El experimento será llevado a cabo con alambre reconfigurado (cuadro superior)
y un equipo de soldadura (cuadro inferior) a bordo de la Estación Epacial. Imagen
cortesía NASA.
La tripulación de la Expedición 7, que retornó recientemente a la Tierra, modeló el alambre
en formas tipo L, en rizos, hilos paralelos, y otras configuraciones en preparación
para el experimento. Los investigadores desean que la actual tripulación de la
estación espacial (Expedición 8) realice el experimento durante su estadía, que está
planeada para durar hasta abril de 2004.
Mientras se realiza el experimento, los investigadores podrán ver en vivo como se desarrolla,
en el Centro de Teleciencia de la NASA en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales
en Huntsville, Alabama. Estarán observando para notar las diferencias de cómo fluye la
soldadura y las formas que asume en el espacio, las cuales ofrecerán claves sobre la física fundamental
de la soldadura fundida.
Si notaran algo inesperado, la interacción en vivo les permitirá sugerir cambios de procedimiento
a los miembros de la tripulación de la estación en tiempo real. Luego de que las muestras
sean regresadas a la Tierra, los científicos abrirán las junturas para ver cuantas burbujas
de gas quedaron atrapadas durante el proceso, y las probarán para averiguar cuán fuertes
son las uniones.
"El objetivo es poder tener una visión de cómo la tensión superficial afecta
la soldadura en microgravedad", dice Grugel. "Esto ayudará a sentar bases para
la futura fabricación y reparación en el espacio".
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