Una campaña genial para el equipo de Acouling

En la Tierra, en presencia de la gravedad y el aire, las fuerzas de convección juegan un papel muy importante en la disipación del calor debido al hecho de que el aire caliente sube, eliminando así el calor de la fuente. En condiciones donde hay poca gravedad, como en el espacio o en caída libre, hay poca o ninguna convección, lo que significa que los instrumentos y la electrónica pueden calentarse muy rápidamente y se deben usar otros métodos para mantener la temperatura correcta. En entornos presurizados como en la Estación Espacial Internacional, esta falta de convección se contrarresta con un flujo de aire constante con ventiladores que circulan aire sobre componentes electrónicos calientes. Los ventiladores están compuestos por partes móviles que pueden fallar y, por lo tanto, los estudiantes querían investigar el fenómeno del uso de ondas de sonido (acústicas) para eliminar energía de las áreas que rodean una fuente de calor en ausencia de fuerzas de gravedad significativas.

Para investigar el fenómeno del enfriamiento de las ondas sonoras en ausencia de la gravedad, el equipo de 5 estudiantes de maestría aplicó hace un año a las oportunidades de Drop Tower que ofrece la Academia ESA como parte de sus ofertas prácticas para estudiantes universitarios. Después de la selección, los estudiantes comenzaron a diseñar su experimento con revisiones periódicas de los ingenieros de ESA y ZARM.

Con el tiempo, el equipo consolidó un diseño sólido que resistiría las fuerzas de la Torre de caída y también les proporcionaría los datos que buscaban. En resumen, el hardware constaba de un potente calentador y una unidad piezoeléctrica para generar las ondas sonoras. Para detectar la disipación de calor, se idearon dos sistemas, uno visual que utiliza un tipo de fotografía de Schlieren que se basa en la diferencia en el índice de refracción en el aire frío y caliente y una matriz de termopares a distancias precisas de la fuente de calor. De esta manera, los estudiantes pudieron medir con precisión las diferencias de calor con y sin ondas acústicas en un entorno donde la convección es insignificante.

Para maximizar su tiempo en microgravedad, los estudiantes optaron por el impresionante modo de catapulta que acelera sus experimentos hacia arriba en la torre antes de que vuelva a caer en un pozo de desaceleración. Este modo de ‘catapulta’ básicamente duplica el tiempo nominal del modo de ‘caída’ de 4,7 segundos a 9,3 segundos en 10^-6gramo. Todas las caídas fueron como se esperaba a pesar de que algunos de los datos del termopar eran más ruidosos de lo esperado. El equipo viajó de regreso a Barcelona y pasará las próximas semanas analizando los datos para determinar qué tan eficiente es su método de enfriamiento acústico.

La plataforma Drop Tower para experimentos de estudiantes ofrece una experiencia educativa que introduce a los estudiantes a los estándares y el entorno de la industria profesional. A partir de 2022, esta oportunidad se enmarca en el programa “Educación Práctica en Tecnología, Investigación e Innovación” (PETRI) de ESA Academy.

PETRI permite a los equipos de estudiantes obtener una experiencia práctica y una formación únicas con la Agencia Espacial Europea y sus socios, lo que complementa y mejora el recorrido académico de los estudiantes universitarios. Es una exposición de primera mano al mundo profesional de la investigación y el desarrollo de la ciencia y la tecnología espacial. Los equipos son guiados a través de todos los pasos del desarrollo de su proyecto, desde el concepto hasta las operaciones y el análisis de datos, incluidas las prácticas de ingeniería estándar de la industria, una buena gestión de proyectos, mitigación de riesgos y técnicas efectivas de recaudación de fondos. El programa ofrece múltiples plataformas para realizar el experimento: el Centrífuga de gran diámetrola Torres de descenso ZARMla vuelo parabolico y el Instalación ICECubes a bordo de la Estación Espacial Internacional.

Como consecuencia directa de la investigación realizada por los estudiantes durante campañas pasadas, muchos han podido hasta ahora presentar sus resultados en conferencias internacionales y/o publicar artículos en revistas científicas líderes. La experiencia adquirida es una adición importante al currículum vitae de los estudiantes y aumenta sus posibilidades de ser elegidos para futuras oportunidades profesionales.

Puede consultar las oportunidades actuales dentro de la Academia ESA aquí y dentro del programa PETRI aquí.