China y Europa están a punto de lanzar al espacio uno de sus proyectos más ambiciosos a nivel individual y, sin duda, el más grande como equipo. No es la primera vez que ambas agencias colaboran, pero esta vez lo hacen para desvelar algunos de los misterios mejor guardados del Sol y la Tierra. La misión SMILE se lanza el 19 de mayo y ya está casi todo listo.

Un equipo ideal para estudiar el Sol. El objetivo de la misión SMILE (Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer) es estudiar cómo interactúa el viento solar con la magnetosfera terrestre, proporcionando por primera vez imágenes globales de este choque, tanto en rayos X suaves como en luz ultravioleta. Esto podría ayudar a predecir las tormentas solares de una forma más precisa, pudiendo prepararnos en caso de que estas fuesen tan intensas que pudiesen afectar a nuestros sistemas de telecomunicaciones. 

No volará al Sol. Es importante destacar que, si bien SMILE va a estudiar la interacción de la capa protectora de la Tierra con las tormentas solares, su misión no es volar hasta el Sol. De hecho, permanecerá en órbita terrestre y se irá desplazando por ella para tomar los datos pertinentes sobre esa interacción. 

Misiones anteriores. No es la primera vez que la Agencia Espacial Europea (ESA) y diversas entidades científicas Chinas han colaborado en el espacio. Por ejemplo, juntas pusieron en marcha el programa Dragon, con el que cooperaron en el desarrollo de aplicaciones de observación de la Tierra. También han trabajado en equipo en la misión Double Star, con la que se han enviado al espacio satélites para estudiar la magnetosfera terrestre. Incluso la ESA ha apoyado a China en algunas fases de Chang’e, la ambiciosa misión para el estudio de la Luna dirigida por el país asiático. 

Situación actual. Inicialmente, la misión se iba a lanzar durante el mes de abril. Sin embargo, la ESA detectó un problema técnico en la línea de producción de un componente del subsistema Vega-C. Este es el cohete que impulsará la misión al espacio, por lo que es esencial que funcione a la perfección. Se decidió posponer el lanzamiento y ahora, con todo revisado y solucionado, SMILE está lista para desentrañar los misterios del Sol. 

Lo que ocurrirá. El lanzamiento está previsto para las 5:52 CEST, misma hora en la España peninsular. Se llevará a cabo en el Puerto Espacial Europeo de la Guayana Francesa, donde ya se encuentra el cohete y se han llevado a cabo las maniobras previas. Tras el lanzamiento, las cuatro etapas del cohete se irán separando una a una, para finalmente liberar a SMILE 57 minutos después. Poco después, a los 63 minutos, deben desplegarse los paneles solares. Si todo sucede correctamente, el lanzamiento podrá darse por exitoso. 

¿Y después qué? Una vez en la órbita terrestre, la nave tomará el control para llevarla a su órbita final, en forma de huevo. Recorrerá 121.000 km sobre el Polo Norte para recoger datos y después se desplazará 5.000 km sobre el Polo Sur para entregarlos a las estaciones terrestres que los esperan. De todos modos, debemos ir paso a paso. Primero debe producirse el lanzamiento, un momento muy especial que podrás seguir en directo en este enlace. 

Imagen | ESA

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Uno de los grandes motores de la transición energética global son los aerogeneradores. Eso sí, llevan décadas arrastrando un problema silencioso: matan animales. Las turbinas eólicas acaban con la vida de 368.000 aves al año solo en Estados Unidos y Canadá, según este estudio publicado en PubMed. Los datos para Europa son más fragmentados y varían mucho por país y tipo de instalación: en Alemania por ejemplo sitúan la mortalidad entre 100.000 y 250.000 aves al año y SEO/BirdLife estima que mueren entre 1,2 y 4,6 millones de aves al año (datos de 2023). 

Habida cuenta de que la expansión de la eólica parece imparable, la cuestión está en cómo minimizar estas muertes, por ejemplo, con aspas de velocidad autoadaptable. Un equipo de investigación de la Universidad de Helsinki y la Universidad de Exeter acaba de publicar una propuesta inesperadamente sencilla pero efectiva (a juzgar por sus resultados): pintar las palas con los colores de animales venenosos apelando a uno de los principios más sólidos de la biología evolutiva.

Esos peligrosos aerogeneradores pintados de serpiente. El equipo de investigación expuso a aves a vídeos de turbinas girando con cuatro esquemas de color: blanco estándar, una pala negra, rayas rojo-blanco y un patrón biomimético rojo-negro-amarillo que se inspiraba en serpientes de coral y ranas dardo. El resultado fue claro: las aves evitaron sistemáticamente las palas con el patrón biomimético y se acercaron más a las blancas.

Lo destacable del hallazgo es por qué funciona. No hizo falta que las aves aprendieran en el experimento a asociar esos colores con peligro a lo Pavlov: ya venían aprendidas de casa. La clave está en el aposematismo, justo lo opuesto al camuflaje: señalizar el peligro con colores, algo que lleva millones de años grabado en el sistema nervioso de las aves. El equipo se limitó a trasladar esa señal evolutiva a una enorme estructura de acero. 

Por qué es importante. El Instituto de Energías Renovables de Estados Unidos calcula que por megavatio instalado las turbinas matan entre dos y seis aves y entre cuatro y siete murciélagos, cifras que parecen pequeñas pero que a escala global son considerables: la capacidad eólica mundial supera ya los 1.000 GW instalados, según la Global Wind Energy Council. Reducir la muerte de animales es la razón principal, una buena práctica que todavía es más relevante si la especie en cuestión tiene una población reducida. Si además la solución es algo tan barato como cambiar el color de la pintura, el coste-beneficio en términos de conservación es difícil de ignorar.

Contexto. El aposematismo es un mecanismo evolutivo documentado desde hace casi dos siglos: la idea es que ciertos animales tóxicos o peligrosos advierten de su peligrosidad con colores llamativos. La combinación ganadora para meter miedo es rojo-negro-amarillo, universalmente reconocida como señal de toxicidad entre vertebrados. 

Lo que hace este estudio es aplicar este principio fuera del mundo natural mediante su proyección a una infraestructura industrial. No es pionero: hay una investigación anterior en Noruega en las que probaron a pintar una pala de negro para romper la ilusión óptica de “agujero inmóvil” que crean las turbinas al girar y los resultados ya fueron prometedores. Este nuevo estudio va un paso más allá al explotar de forma activa la percepción de peligro.

Cómo funciona. Las aves procesan el color de forma radicalmente distinta a los humanos. Tienen cuatro tipos de fotorreceptores en lugar de tres, lo que les da visión tetracromática y les permite detectar el ultravioleta. En pocas palabras: aprecian mejor que los humanos el contraste, así que las señales apostemáticas les resultan extraordinariamente llamativas. Para el experimento usaron pantallas táctiles diseñadas específicamente para aves, de modo que estas interactuaban con ellas acercándose o alejándose de los estímulos, permitiendo así cuantificar con precisión cómo se comportaban ante cada patrón. El patrón biomimético fue el más evitado de todos. 

Sí, pero. Como el equipo de investigación reconoce en el paper, todas las pruebas se realizaron en laboratorio, con aves frente a pantallas, no con aerogeneradores girando en campo abierto. La distancia de percepción, el ángulo de aproximación, la velocidad de vuelo o las condiciones meteorológicas son variables que el experimento no replica. Llevarlo al mundo real puede ser otra historia muy distinta. 

Además, el estudio se realizó con un número limitado de especies. Las respuestas aposemáticas dependen de la historia evolutiva de cada linaje y de si ese grupo ha coevolucionado con esas especies peligrosas en su territorio. Vamos, que lo que puede servir para las aves oriundas de una zona puede ser inútil para rapaces migratorias o para especies afectadas en parques eólicos concretos. 

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Portada | Gonz DDL y David Clode Alfonso Castro

Durante décadas, el acceso a los materiales compuestos de mayor rendimiento del mundo ha sido un privilegio de unos pocos países. En materia de fibra de carbono de alto rendimiento, Japón y Estados Unidos han controlado ese mercado con una combinación de ventaja tecnológica y marcos de exportación diseñados explícitamente para mantener a China fuera.

El pasado mes de marzo vimos que ese equilibrio había cambiado, pues el grupo estatal chino CNBM (China National Building Material Group) presentó en París la primera producción en masa del mundo de fibra de carbono de grado T1200, el escalón más alto de la escala de resistencia a tracción de este material.

Qué es la T1200. Tal y como ya explicábamos hace un tiempo, en el mundo de la fibra de carbono, la letra T seguida de un número es una clasificación directa de resistencia. Cuanto mayor es el número, más fuerza aguanta el material antes de romperse. La T1200 supera los 8 gigapascales (GPa) de resistencia a la tracción, lo que la convierte en unas diez veces más resistente que el acero convencional, con una densidad que es apenas una cuarta parte de la del acero y con un diámetro de filamento inferior a la décima parte de un cabello humano.

Según contaba CCTV, un cable de poco más de dos milímetros de grosor, formado por 120.000 de estos filamentos, es capaz de remolcar un autobús lleno con 54 pasajeros.

Más compañías se suman a esta fibra. China mostró sus proezas en la JEC World de París, pero las industrias ya se han puesto en marcha. A finales de abril, PetroChina anunció la inauguración de su primer proyecto de fibra de carbono de alto rendimiento en la ciudad de Jilin, con una inversión de aproximadamente 1.300 millones de yuanes (unos 180 millones de dólares). Es relevante porque ya no es solo CNBM, pues el gigante estatal energético entra en el sector aprovechando su dominio en la cadena de suministro.

Zhongfu Shenying, filial de CNBM, por su parte, ha encargado a producir adicionalmente una nueva planta de 10.000 toneladas métricas de fibra estándar. La idea de China pasa por construir un ecosistema industrial de arriba abajo, incluyendo dominar las técnicas de producción de fibra de carbono de alto rendimiento.

China llevaba décadas sin poder fabricarla. La fibra de carbono de alto rendimiento lleva décadas en las listas de tecnología de doble uso del Acuerdo de Wassenaar, el régimen multilateral de control de exportaciones creado en 1996 con 42 países miembros entre los que figuran Japón y Estados Unidos, pero no China.

Según la China Composites Industry Association, el Acuerdo restringe la exportación de fibra de carbono de módulo elevado (a partir del grado T800) a países no miembros. Eso significa que acceder a materiales por encima de ese umbral requería, en la práctica, fabricarlos en casa o conseguirlos por vías alternativas. China no dispuso de su primera T300 hasta 2008. Desde ahí hasta la T1200 ha tardado menos de veinte años. Japón ha tardado 43 en recorrer ese mismo camino.

Cómo China ha acelerado tanto. El modelo que ha repetido muchas otras veces y en otros sectores: capital estatal, investigación desde universidades y capacidad industrial funcionando como un ecosistema coordinado, con el mismo enfoque que China ha aplicado a semiconductores, baterías o vehículos eléctricos. En este caso el protagonista es CNBM, que desarrolló la fibra a través de Zhongfu Shenying Carbon Fiber.

Zhou Yuxian, presidente de CNBM, contaba en la presentación que el país ha demostrado “capacidades completamente independientes y controlables a lo largo de toda la cadena industrial”, desde los equipos hasta la transición de laboratorio a producción en masa. Chen Qiufei, responsable de I+D de la T1200 en Zhongfu Shenying, añadía además que el nuevo grado mejora la resistencia de la T1100 anterior en más de un 14% y que permite reducir el peso de los equipos en los sectores donde se aplique en más de un 10%.

Quién lideraba el mercado hasta ahora. Toray Industries, empresa japonesa, domina el mercado global con una capacidad de producción de 29.100 toneladas anuales. También desarrolló su propia T1200 con 8 GPa de resistencia, pero hasta ahora no ha anunciado una línea de producción en masa equivalente a la de CNBM. Mitsubishi Chemical, otro gigante japonés, anunció planes para doblar su capacidad en alto rendimiento antes de 2027. La surcoreana Hyosung Advanced Materials aspira a alcanzar las 24.000 toneladas anuales en 2028. Por otro lado, en el flanco americano, Hexcel se define como el principal proveedor de fibra de carbono aeroespacial y de programas militares de Estados Unidos.

Dónde se aplica. La fibra de carbono de alto rendimiento lleva décadas presente en aviones de combate, misiles, satélites y fuselajes militares precisamente porque combina resistencia extrema con ligereza extrema. Con la T1200, la cosa va a más. Según contaba Interesting Engineering, el material podría redefinir los límites de la fabricación de aeronaves militares de quinta y sexta generación. En el ámbito civil, la aeronáutica comercial consume ya alrededor del 76% de la fibra de carbono global, y el T1200 permitiría reducciones de peso estructural adicionales en plataformas como el Boeing 787 o el Airbus A350.

En energía, los depósitos de hidrógeno a alta presión utilizan estructuras de fibra de carbono para soportar presión con el menor peso posible. China ha señalado también aplicaciones en robótica humanoide y en la llamada “economía de baja altitud” (drones, taxis aéreos y movilidad aérea urbana). La empresa espacial china Welight Technology ya opera con un cohete cuya estructura es en torno al 90% de composites de fibra de carbono, lo que reduce el peso entre un 25 y un 30% frente a diseños metálicos equivalentes.

Imagen de portada | Zhongfu Shenying

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