Resumen (18 de abril de 2007): Un grupo de ingenieros está diseñando una nueva familia de exploradores planetarios: dispositivos diminutos, con formas que se pueden modificar, que pueden ser transportados por el viento como partículas de polvo, pero que también pueden comunicarse, volar en formación y tomar mediciones científicas. El “polvo inteligente” (smart dust) podría algún día proporcionar un método único de estudio de localizaciones interesantes para la astrobiología como Marte y Venus.
Un grupo de ingenieros de la Universidad de Glasgow está diseñando una nueva familia de exploradores planetarios: dispositivos diminutos, con formas que se pueden modificar, que pueden ser transportados por el viento como partículas de polvo, pero que también pueden comunicarse, volar en formación y tomar mediciones científicas.
Los sensores disponibles en la actualidad son demasiado grandes como para que el polvo inteligente los pueda transportar en la débil atmósfera marciana, pero la atmósfera de Venus, podría ser suficientemente densa como para llevar sensores de un tamaño de hasta unos pocos centímetros.
Las partículas de polvo inteligente consisten en un chip, de un tamaño del orden del milímetro, rodeado por una vaina polimérica cuya superficie se puede alisar o hacer rugosa mediante la aplicación de un pequeño voltaje. Arrugar la superficie aumenta el rozamiento de la partícula con el aire, lo que hace que vuele más alto; por el contrario, alisarla hace que descienda. Las simulaciones han mostrado que mediante alternancias entre las formas rugosa y lisa, las partículas de polvo inteligentes pueden desplazarse hacia un objetivo determinado, incluso con vientos racheados.
El polvo inteligente puede maniobrar mediante cambios de forma. Haciendo más rugosa su superficie se consigue un arrastre mayor en la partícula de polvo, y ésta flota más alto en el aire; por el contrario, alisar la superficie hace que la partícula descienda.
Crédito: Universidad de Glasgow
El doctor John Barker, que describió posibles aplicaciones del polvo inteligente en el Encuentro Nacional de Astronomía RAS que tuvo lugar en Preston el 18 de abril, señaló: “Desde hace algún tiempo se ha tratado el concepto de usar enjambres de polvo inteligente para la exploración planetaria, pero esta es la primera vez que alguien ha abordado el tema de cómo se puede conseguir realmente. Los chips del tamaño y sofisticación necesarios para hacer una partícula de polvo inteligente son ahora reales, y actualmente estamos examinando el amplio rango de polímeros disponibles para seleccionar uno que cumpla nuestro requerimiento de alta deformación con mínimos voltajes”.
Las partículas de polvo inteligente usarían redes inalámbricas para comunicarse entre sí y formar los enjambres. El doctor Barker se explica: “pensamos que la mayor parte de las partículas podrían comunicarse únicamente con sus vecinos más próximos, pero unas pocas deberían comunicarse a distancias mucho mayores. En nuestras simulaciones hemos mostrado que un enjambre de 50 partículas de polvo inteligente se puede organizar en una formación en estrella, incluso con vientos turbulentos. La capacidad para volar en formación implica que las partículas de polvo inteligente podrían formar una parrilla en fase. Entonces sería posible procesar información entre todos los procesadores del enjambre, y enviar una señal conjunta de vuelta a una nave en órbita”.
Con objeto de ser útiles en la exploración planetaria, el polvo inteligente debería llevar sensores. Con la tecnología disponible actualmente, los sensores químicos son más bien grandes para el tamaño que pueden tener las partículas que podrían ser transportadas por la liviana atmósfera marciana. Sin embargo, la atmósfera de Venus es mucho más densa, y podría transportar sensores inteligentes de hasta unos pocos centímetros de tamaño. El doctor Barker afirma que “teóricamente se podrían realizar estudios científicos en Venus utilizando la tecnología de la que disponemos ahora. Sin embargo, la miniaturización avanza rápidamente. Sobre 2020 deberíamos tener chips con componentes con dimensiones del orden de nanómetros, lo que implica que nuestras partículas inteligentes podrían comportarse más como macromoléculas moviéndose en la atmósfera que como granos de polvo”.
Esta imagen muestra un ejemplo de componentes de partículas de polvo con un tamaño de 63 milímetros cúbicos.
Crédito: UC Berkeley/Fotografía de Peter Menzel
El grupo de Glasgow opina que pasarán varios años antes de que el polvo inteligente esté preparado para ser enviado al espacio. El doctor Barker afirma que “todavía estamos en una fase previa, trabajando con simulaciones y componentes. Tenemos un montón de obstáculos que salvar incluso antes de que seamos capaces de probar físicamente nuestros diseños. Sin embargo, las aplicaciones potenciales del polvo inteligente para la exploración espacial son muy prometedoras. Nuestros primeros estudios de campo en planetas de fuera del sistema solar podrían lograrse con un enjambre de polvo inteligente enviado a otro sistema solar con propulsión de iones.” Es posible que todavía lleve mucho tiempo, pero algún día el polvo inteligente podría proporcionar un método único para recoger información en algunas de las localizaciones más importantes y emocionantes para la investigación astrobiológica.
El polvo inteligente fue desarrollado por Kris Pister, Joe Kahn, Bernhard Boser en la universidad de Berkley, California, entre 1998 y 2001 con el objeto de mostrar un sistema completo de sensor/comunicador que pudiera ser integrado en un paquete de un milímetro cúbico. La Universidad de Glasgow es miembro de un gran consorcio que trata una variante más real llamada Motas Inteligentes (Smart Specks).
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