Cómo los imanes podrían ayudarnos a respirar en el espacio

Ahora, un equipo liderado por el granadino Álvaro Romero-Calvo, actualmente profesor asistente en la Escuela Guggenheim de Ingeniería Aeroespacial de Georgia Tech, propone una idea relativamente simple, pero poco explotada: usar imanes para separar los diferentes compuestos de los líquidos; por ejemplo, convertir el agua en hidrógeno -que podría utilizarse para impulsar la nave- y en oxígeno -que sirviera para respirar a los astronautas-.

La lógica nos lleva a pensar en portar para la aventura bombonas de oxígeno, como se hace en la Tierra. Pero también la lógica, en este caso del viaje, acaba con la idea: acarrear todos los recursos de un viaje tan largo es costoso e incluso inviable, porque ocupa sitio y peso en la nave, que tendría que ser más grande y, por ende, utilizar más combustible (entre otros problemas más). Por ejemplo, en la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés), ya no se envían tanques de aire, sino que el oxígeno del que dependen los astronautas para el soporte vital primario se crea a través de un proceso llamado electrólisis: en este caso, la electricidad es la herramienta con la que se divide el agua en hidrógeno y oxígeno.

Además, es necesario sacar los gases que se generan del sistema, una tarea bastante complicada en el espacio. «Para entenderlo, imagina una lata de refresco: en la Tierra, debido a que el líquido es más denso que el gas, las burbujas de refresco se separan y flotan en la parte superior de la bebida cuando se someten a la gravedad del planeta -explica Romero-Calvo-. En la ISS, donde la microgravedad crea una caída libre continua y elimina el efecto de flotabilidad, las sustancias del interior se vuelven más difíciles de separar y estas burbujas quedan suspendidas en el aire». Con una especie de gran 'centrifugadora', la ISS separaría esas 'burbujas' del resto (o el hidrógeno y el oxígeno que componen el agua). Pero esto puede crear vibraciones en la estación que podrían interferir en los experimentos a bordo.

Sin embargo, el principal problema es que este sistema que 'expulsa' las burbujas es un complejo mecanismo formado por muchas piezas que, cada una, puede dar un fallo que lleve al equipo a no funcionar. Y en un vuelo en el que un puñado de astronautas estarán solos ante el peligro durante meses, que el sistema que genera el aire que respiran falle, puede plantear una situación crítica. Los tanques, como se ha explicado, son una opción, pero no la más eficaz. En cambio, un simple imán de neodimio produce el efecto de separado casi de forma 'natural' y a un bajo coste, podrían ser una gran alternativa, según propone Romero-Calvo.

«Aunque pueda sonar raro, el agua y otros líquidos son 'magnéticos' hasta cierto punto. Para ser más exactos: cualquier líquido se polariza en presencia de un campo magnético. En concreto, el agua es un material diamagnético, lo que significa que se siente repelida por los imanes. Aquí en la Tierra casi no notamos esa 'repulsión' que siente el agua. Pero en el espacio se convierte en una fuerza relevante que se puede utilizar para separar las burbujas».

Utilizando esta propiedad, se pueden separar las burbujas de gas del líquido a través de dispositivos como los que crea el equipo de Romero-Calvo: «De forma simplificada, el imán repele el agua y atrae las burbujas de gas, y así puedes recogerlas en un punto, al que llamamos colector, y extraerlas con un sistema pasivo que no genera perturbaciones y casi no necesita energía. El principio físico que rige todo esto es bastante conocido en la comunidad física, pero la aplicación en el espacio apenas se explora en este momento. Y podría ser una gran solución para determinadas circunstancias en las que no necesitamos separar un gran volumen».

Romero-Calvo trabaja en diferentes prototipos, incluido uno que volará próximamente al espacio en un cohete de Blue Origin, la empresa de Jeff Bezos, como recompensa por haber ganado hace un par de años el premio Ken Souza de la American Society for Gravitational and Space Research (ASGSR). Aunque, mientras, no ha perdido el tiempo: el pasado invierno, él junto con colegas de la Universidad de Warwick (Reino Unido), la Universidad de Colorado Boulder (EE.UU) y la Freie Universität Berlin (Alemania), visitaron el Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM) de la Universidad de Brennan en Alemania, para estudiar el fenómeno de la «flotabilidad inducida magnéticamente».

Si bien la intención era llevar a cabo un experimento bastante sofisticado, un cambio de última hora les obligó a rehacer todo el plan. «Preferimos aprovechar la ocasión y diseñamos otro experimento más sencillo utilizando los líquidos más extremos y 'locos' que pudimos imaginar para probar este principio». Así es como en una cápsula, que llevaba acoplados unos imanes de neodimio -«que no cuestan más de cinco euros», señala el ingeniero- colocaron varios líquidos (desde agua purificada a aceite de oliva, en un 'guiño' a la procedencia de Romero-Calvo, pasando por caldo de lisogenia, un medio utilizado para cultivar bacterias para los experimentos de la ISS) a los que inyectaron burbujas de aire.

La caída libre desde la torre, que tiene una altura de 122 metros, simuló las condiciones de microgravedad. Así es como comprobaron que, efectivamente, los imanes de neodimio atraían las burbujas con gran eficacia en todos los líquidos en unas condiciones parecidas a las que se dan en el espacio. «Es algo que ya contemplaba la teoría, pero no se había demostrado hasta ahora», señala Romero-Calvo, primer autor del estudio que acaba de publicarse en la revista 'npj Microgravity' con los resultados de este experimento.

Y no solo eso, también probaron que es posible 'guiar' a las burbujas de aire a diferentes lugares dentro del líquido en condiciones de microgravedad, lo que haría más sencilla su recolección en el espacio. «Esto coloca al sistema como una posibilidad hacia nuevos equipos más eficaces y livianos que pueden ayudar en dispositivos de gestión de propulsores o tecnologías de reciclaje de aguas residuales. No decimos que sean la respuesta a todos los problemas, pero que es una potencial vía con muchas posibilidades».