El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado, en colaboración con su spin-off Nanostine, un nuevo recubrimiento nanoestructurado capaz de proteger componentes críticos de los satélites frente al efecto multipactor, uno de los fenómenos más peligrosos para los sistemas de radiofrecuencia y microondas que operan en el vacío del espacio. La investigación, realizada junto con la Agencia Espacial Europea (ESA), supone un importante avance para la industria aeroespacial al ofrecer una alternativa más eficaz y sostenible a los recubrimientos empleados actualmente. Los resultados se han publicado en la revista Applied Surface Science y la tecnología ya está protegida mediante una patente.
Qué es el efecto multipactor
El efecto multipactor consiste en una descarga en avalancha de electrones que se produce en condiciones de vacío, como las existentes en el espacio, cuando los electrones impactan repetidamente contra las superficies metálicas de determinados componentes electrónicos. Este fenómeno puede provocar un crecimiento exponencial del número de electrones, generando descargas capaces de dañar de forma irreversible equipos esenciales como antenas de comunicaciones, guías de onda o dispositivos de microondas embarcados en satélites.
La ESA lleva más de 40 años buscando soluciones que reduzcan este riesgo, aunque hasta ahora las alternativas disponibles presentaban importantes limitaciones. El recubrimiento más utilizado actualmente es Alodine, un tratamiento basado en compuestos de cromo que ofrece buenas prestaciones técnicas, pero cuyo impacto sobre la salud y el medio ambiente ha impulsado la búsqueda de sustitutos más seguros.
Nanotecnología para mejorar el rendimiento
El equipo liderado por investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) ha optado por una estrategia diferente. En lugar de modificar únicamente la composición química del recubrimiento, los científicos han diseñado una superficie nanoestructurada formada por nanopartículas de oro y plata obtenidas mediante tecnologías de ultra alto vacío. La clave reside en controlar la rugosidad del material a escala nanométrica, alterando la interacción entre la superficie y los electrones. El resultado es un recubrimiento metálico capaz de reducir significativamente la generación de electrones secundarios, el mecanismo responsable del efecto multipactor.
Un 30% menos de emisión de electrones
Los ensayos realizados muestran que el nuevo material reduce un 30 % la emisión de electrones secundarios respecto al Alodine. Además, mejora de forma notable otro indicador fundamental: la denominada energía de corte, que determina el umbral a partir del cual una superficie comienza a emitir más electrones de los que recibe. Según los investigadores, el nuevo recubrimiento ofrece una mejora del 300% respecto a las soluciones utilizadas actualmente. Estos resultados no solo permitirían sustituir al Alodine, sino superar ampliamente sus prestaciones técnicas.
Del laboratorio a la industria
Uno de los aspectos más destacados del proyecto es su orientación hacia la transferencia tecnológica. La fabricación del recubrimiento utiliza tecnologías de ultra alto vacío ya empleadas en procesos industriales, lo que facilita su futura escalabilidad y producción. El desarrollo se ha realizado en estrecha colaboración con Nanostine, spin-off creada a partir del CSIC especializada en recubrimientos funcionales avanzados.
La investigación también ha contado con el apoyo de un programa de Doctorado Industrial de la Comunidad de Madrid, desarrollado por el investigador César Rodríguez-Castañeda, así como con la participación del ESA Business Incubation Centre (ESA BIC), coordinado en Madrid por la Fundación para el Conocimiento Madri+d. Además, todas las pruebas de validación se han llevado a cabo en laboratorios homologados por la Agencia Espacial Europea, garantizando que los resultados responden a los estándares exigidos por el sector.
Patente y primeros pasos hacia el mercado
La tecnología ya está protegida mediante una patente conjunta entre el CSIC y Nanostine, y ambas entidades han firmado un acuerdo de licencia para que la empresa comercialice estos recubrimientos, inicialmente orientados a aplicaciones aeroespaciales. No obstante, los investigadores recuerdan que la incorporación de nuevos materiales a misiones espaciales requiere largos procesos de certificación.
El desarrollo completo de un recubrimiento destinado a operar en el espacio puede prolongarse cerca de una década ya que debe superar numerosas fases de validación antes de ser integrado en satélites operativos. Aun así, los responsables del proyecto destacan que la respuesta de la ESA ha sido muy positiva y consideran que esta tecnología representa una solución real para uno de los desafíos históricos de la ingeniería espacial.
