Científicos de la Agencia Nacional de Aeronáutica y el Espacio, mejor conocida como la NASA, y del Centro Avanzado de Materiales a Nanoescala (CANM, por sus en inglés), con sede en el Recinto de Río Piedras de la Universidad de Puerto Rico (UPR), estrecharán lazos para realizar importantes investigaciones en la Isla. La propuesta competitiva que sometió el Dr. Carlos R. Cabrera, director del centro y profesor en la Facultad de Ciencias Naturales del Recinto, fue seleccionada frente a otras 77, entre las cuales la UPR prevaleció como una de las siete instituciones finalistas entre las 42 universidades de Estados Unidos que participaron. Su selección le valió una concesión (“grant”) de $5 millones por un periodo de cinco años para desarrollar cuatro proyectos principales. De otra parte, la UPR apoyará esta jornada con $1.5 millones, durante el mismo periodo.
El propósito del CANM y de la NASA es establecer centros de investigación que puedan contribuir sustancialmente a los programas de Exploración Espacial de la NASA, y aumentar el número de estudiantes que puedan obtener grados avanzados en las aéreas de las ciencias, que luego puedan contribuir en las disciplinas de la agencia, la industria y la educación a nivel superior. Uno de los grandes logros de esta alianza ha sido que -del primer ciclo de vida e investigaciones del Centro de Materiales a Nanoescala-, hay dos estudiantes doctorales, a quienes están considerando para un trabajo en la NASA. “Cabe destacar que dos estudiantes que tenían sus doctorados en física-química, y que comenzaron como subgraduados en el programa, ya fueron a entrevista en el Glenn Research Center, Cleveland, Ohio, que es realmente el centro principal de colaboración de nosotros. Hemos graduado seis doctorados y, de esos, dos van para la NASA”, apuntó. Según explicó el profesor Cabrera, quien ha dirigido el Centro desde su fundación en el 2003, en este nuevo ciclo se concentrarán en cuatro investigaciones principales: Life Support Systems, que se concentra en mejorar la vida del astronauta, en esta ocasión, con alternativas para purificar aire y agua; Advanced High Energy Materials, que trabajará con nano materiales de alta energía, en específico, las capacidades y los tamaños de las baterías de litio; Non-Carbon Sensors, que se ocupará del desarrollo de sensores que puedan trabajar en condiciones extremas en el espacio, y Carbon Based Sensors and Bio-Sensors, que atenderá el asunto de los sensores de gases y bio sensores para aplicaciones biomédicas.
“Vamos a estar colaborando directamente con los científicos de la NASA en el intercambio de ideas, resultados, de cómo mejorar el proyecto, y cómo llevarlo a algo más aplicado. Éstas son investigaciones bien fundamentales, pero queremos llevarlo a una aplicación, a un dispositivo que se pueda poner en la estación experimental en el espacio”, añadió el químico. El primer grupo de investigadores trabajará para mejorar la vida del astronauta (Life Support Systems). “En esa área, hay varias alternativas para mejorar la vida del astronauta en una estación espacial o en la luna. Hay dos componentes en ese tema en los que estamos participando. Uno es la purificación del aire y el otro es la purificación del agua. En el primer caso, se trata de reciclar el aire, porque ellos están en un sistema cerrado. Hay formas de purificar el aire, como removiendo los contaminantes que se generan para que ellos puedan rehusarlo. Lo otro es la purificación de agua, en específico la purificación de la orina de los astronautas. Eso es, la misma agua o la orina que libera el astronauta, poder limpiarla y que el astronauta pueda usar esa agua. Uno de los componentes más difícil de remover de la orina se llama la urea, y en eso estamos trabajando también”, indicó el director del Centro. Esos dos proyectos en específico se están estudiando en colaboración con el centro de la NASA que está en California, que se conoce como Ames Research Center. “Advanced High Energy Materials, nano materiales para alta energía, está mayormente diseñado para desarrollar baterías de litio de alta capacidad, que pueden almacenar suficiente energía. Es como la batería de litio del celular, pero que puedan tener más energía por volumen (por tamaño), o sea, que se pueda almacenar más energía en una batería más pequeña. Otro componente, de ese mismo grupo, son las celdas de combustibles regenerativas. Las celdas de combustible, como tal, usan hidrógeno y oxígeno, y producen agua. Entonces, ahora que se produjo agua y que se produjo electricidad, queremos coger eso, otra vez, y convertirlo en hidrógeno y oxígeno para poderlo usar nuevamente, por eso es regenerativa, es un proceso cíclico. Podemos usar una celda de electrólisis, para romper el agua y producir hidrógeno y oxígeno. La energía que se utilizaría para eso sería energía fotovoltaica, el mismo sol, para hacer la electrólisis del agua. Así que lo que estamos trabajando son los componentes principales de la celda de electrólisis y los nano materiales para lograr más eficiencia”, explicó el doctor Cabrera. El tercer grupo, Non-Carbon Sensors, se ocupará del desarrollo de sensores que puedan trabajar en condiciones extremas como altas temperaturas en el espacio. Usualmente son sensores para determinar intensidad de radiación ultravioleta, cambios en temperatura, y, también, para señalar gases y los componentes de los gases en altas temperaturas. Carbon Based Sensors and Bio-Sensors, el cuarto grupo, busca hacer dispositivos que puedan monitorear el estado de salud del astronauta. Se trata de la detección de gases, por ejemplo hidrógeno y amonia, que se puedan producir en un ambiente cerrado. Éstos serían sensores para trabajar dentro del módulo espacial. El otro componente es el desarrollo de biosensores para monitorear el estado de salud del astronauta, como la detección de un químico llamado ácido láctico, el cual es generado por los músculos. Eso determinaría si el músculo está fuerte o está débil, ya que en un sistema que no hay gravedad, se puede perder masa muscular, por eso los astronautas se mantienen haciendo ejercicios. El CANM es un centro interdisciplinario y multicampus compuesto por cuatro investigadores del Departamento de Física y seis del Departamento de Química del Recinto de Río Piedras, UPR; dos del Departamento de Ingeniería Química, del Recinto de Mayagüez, UPR, y un investigador del Departamento de Física-Matemáticas, del Recinto de Cayey, UPR. Además, cuenta con tres investigadores postdoctorales, 14 estudiantes graduados y 14 estudiantes subgraduados.
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