Nanotecnología

Durante las últimas décadas hemos visto como las cosas se han ido reduciendo. Hace apenas unos años, hubiera sido imposible guardar fácilmente un teléfono en un bolsillo o un monedero, y además, poder usarlo igual que un teléfono común, ya sea desde un automóvil, una tienda o casi cualquier lugar que elijamos. ¿Por qué tan pequeños? A lo largo del siglo XX nos dimos cuenta de que mientras más pequeño mejor. Además nos dimos cuenta que no tenemos que sacrificar la funcionalidad por el tamaño, sino todo lo contrario. Consideremos nuevamente el teléfono celular. Su tamaño facilita el transporte, permite usarlo cuando se lo necesita y simplemente reemplazarlo cuando se rompe. Lo mismo ocurre con los nanosatélites. Son más fáciles de construir gracias a su tamaño pequeño. Esto se debe a que, para fabricar y probar los satélites miniaturizados, no se requieren equipos y componentes especiales, tales como grandes cámaras de vacío térmicas, baterías voluminosas, etc. Además, son fáciles de manejar y de trasladar de un sitio a otro.

Cuando están completamente armados y cargados con combustible, estos nanosatélites pesan sólo unos 22 Kg. (47 libras). Un satélite grande puede pesar unos 1500 Kg, es decir, aproximadamente el peso de un automóvil pequeño. Los vehículos espaciales más grandes, debido a su volumen y peso, son más difíciles de lanzar al espacio.

El uso de satélites más pequeños brinda una mayor flexibilidad para explorar los tipos de cohetes y diferentes métodos de lanzamiento a usar. Gracias a su pequeño tamaño, los nanosatélites caben prolijamente debajo de un vehículo más grande y pueden ser lanzados desde el mismo cohete hacia la misma órbita.

Teniendo en cuenta que cada kilogramo puesto en el espacio cuesta alrededor de 50,000$, se hace crucial la reducción de masa en los satélites, sin comprometer la calidad y la resistencia de las estructuras. Estructuras de los satélites que se enfrentan en órbita altos niveles de radiación y de variaciones extremas de temperatura, además de necesitar de una resistencia mecánica capaz de soportar el lanzamiento y el regreso a la atmósfera.

¿Qué aporta la nanotecnología?

Respecto a la resistencia de estos nuevos satélites los polímeros utilizados en la industria espacial pueden ser reforzados con nanopartículas o nanotubos de carbono con el objetivo de mejorar sus propiedades termo-mecánicas y su resistencia a la radiación.Se han publicado trabajos bastante recientes sobre nanocélulas solares, y aunque todavía no se han desarrollado sus aplicaciones a estos nanosatélites resulta muy atractiva.

Por otro lado la industria de satélites también puede beneficiarse de nuevos componentes electrónicos derivados de la nanotecnología que sean más livianos y resistentes a la radiación. En este sentido cabe destacar el desarrollo por parte de unos científicos argentinos de un dispositivo en miniatura para recibir y codificar ondas electromagnéticas, lo que permitirá reducir tanto el tamaño como el consumo energético. La invención construida con láminas de oro y montada sobre una plaqueta de silicio permitirá desarrollar una antena plana que funcionará como un satélite normal pero con muchísimo menor tamaño y consumo de energía lo que disminuirá sensiblemente los costos de su puesta en marcha

¿En que punto estamos en esta nueva carrera espacial?

Podemos decir que ya se han desarrollado nanosatélites, como el NANOSAT 1 que fue lanzado con éxito a principios de 2005, a bordo de un cohete Ariane 5 y que hay proyectos de investigación en esta línea como el proyecto ST5 de la nasa.

El proyecto ST5 realizará pruebas en vuelo de sus satélites miniaturizados y sus novedosas tecnologías en la magnetosfera terrestre. Tales pruebas ayudarán a los ingenieros a diseñar futuros satélites que puedan sobrevivir en este exigente ambiente. Durante estas pruebas, el proyecto ST5 podrá realizar mediciones del "blindaje" magnético de nuestro planeta y enviar datos para su análisis, brindando a los científicos un mejor conocimiento de esta región de la atmósfera. Los nanosatélites de ST5 se comunicarán e intercambiarán datos con la Tierra usando el mismo tipo de tecnología empleada actualmente en los teléfonos celulares, sólo que también podrán enviar imágenes.

En resumen

Lo importante es que los nanosatélites, a pesar de su tamaño, ofrecen funciones completas, lo que significa que portan sistemas de guiado, navegación y control, tienen control de orientación y propulsión, y ofrecen un alto ancho de banda y complejas funciones de comunicaciones. En conjunto, cada uno de los nanosatélites actúa como vehículo y no como elemento individual.

Se espera que los nanosatélites realicen algunas o todas las funciones que los satélites de mayor tamaño a un menor costo y, como mínimo, la misma eficacia.

Se corre el riesgo, al escribir un artículo sobre un problema de tal magnitud, de dejarse llevar por el optimismo y describir una situación muy alejada de la que tenemos hoy en día. No obstante, no deja de ser una satisfacción que algunos estudios de la nanomedicina se centren en las enfermedades que más preocupan a nuestra sociedad, como es el caso del cáncer. Ya se presentó en este blog la aplicación de los nanotubos de carbono contra el cáncer, pero en este artículo pretendo presentar otros proyectos más en la lucha contra el cáncer relacionados con la nanomedicina. Para aportar primeramente una definición formal fácilmente entendible por todos, el término cáncer se define como una enfermedad que se caracteriza por una división y crecimiento descontrolado de las células. En estos momentos es una enfermedad (o grupo de enfermedades, pues agrupa a alrededor de 200 tipos de enfermedades) que tiene tratamientos y terapias efectivos en muchos casos, pero que no tiene una cura definida, y es actualmente la segunda causa de muerte en Europa. 

Según el informe de 2006 de la Plataforma Tecnológica Europea, "Nanomedicine - Nanotechnology for Health" (Nanomedicina - Nanotecnología para la salud), la nanotecnología puede ser más efectiva que las terapias convencionales actuales pues puede proveer una mejor respuesta ante la "complejidad" de la enfermedad. Se afirma, además, que es útil también en la fase de detección del cáncer pues la nanotecnología permite tomar nuevos indicadores (biomarkers) de forma más simple y fiable. No olvidemos que la detección juega un papel clave en esta enfermedad, y su mejora ha sido fundamental en que en los dos últimos años se hayan reducido el número de muertes por cáncer en Estados Unidos. Debido a que son dos ramas diferentes del proceso, la detección y el tratamiento, haré mención a algunos proyectos de estos tipos por separado.

Por una parte, en la Universidad de Missouri-Colombia se está investigando la aplicación de nanopartículas para detectar el cáncer a nivel molecular, teniendo en cuenta la importancia del momento del diagnóstico para las posibilidades de poder eliminarlo. El proceso consistiría en hacer nanopartículas a medida, "programadas" para encontrar tumores cancerígenos con la ayuda de rayos X incluso en fases precancerígenas, circunstancia que no es posible en la actualidad. También se encuentran como estudios para el futuro en el informe de "Nanotecnología: La revolución industrial del siglo XXI" de la fundación Bankinter, aparatos médicos que ayudan al diagnóstico de estas enfermedades, consistentes en un dispositivo microfluídico para estudiar la migración de las células y el comportamiento de deformación, fundamental en la investigación del cáncer. Lo que parece unir todos los proyectos de mejora en la detección del cáncer es la idea de "detección individualizada" y estudio a un "nuevo nivel", donde antes no se podía llegar, lo que supone realmente el aporte de la nanotecnología. Leer más »