Investigadores de la Universidad de Washington State trabajan con la NASA para determinar cómo podría funcionar un submarino en Titán, la mayor de las lunas de Saturno, que alberga mares de hidrocarburos.
La agencia espacial planea lanzar un submarino para explorar aquellos mares en los próximos 20 años y, como preparativo, han recreado un océano de Titán en un laboratorio. Han publicado un documento sobre su trabajo en la revista Fluid Phase Equilibria.
Titán es de particular interés para los investigadores porque es similar a la Tierra de una manera importante, contiene líquido. A diferencia de casi cualquier otro lugar en el sistema solar, la superficie de la luna incluye océanos, ríos y nubes, y como en la Tierra, puede llover. Pero, en lugar de agua, el ciclo hidrológico se basa en el metano.
Debido a las posibles lecciones que podría proporcionar aquí en la Tierra, la NASA ha estado estudiando Saturno y sus lunas durante más de una década con datos recopilados de la nave espacial Cassini.
El submarino que diseña la agencia deberá operar de forma autónoma. Tendrá que estudiar las condiciones atmosféricas y oceánicas, moverse alrededor de lechos marinos, y flotar en o debajo de la superficie. La ingeniería es aún más complicada porque, a diferencia del agua casi homogénea en los océanos basados en la tierra, la concentración de etano y metano puede variar dramáticamente en los océanos Titán y cambiar las propiedades de densidad del líquido.
Ian Richardson, un antiguo estudiante graduado en la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales, tuvo la oportunidad de abordar cómo la NASA podría construir un submarino para las condiciones extremas. En el laboratorio criogénico de WSU, que estudia materiales a temperaturas muy frías, Richardson recreó la atmósfera de Titán y probó cómo una pequeña máquina calefactada podría funcionar en esas condiciones.
“Es un experimento loco, y nunca pensé que habría tenido esta oportunidad. Ha sido un problema de diseño experimental muy divertido y desafiante”, dijo Richardson en un comunicado.
El equipo de investigación de WSU construyó una cámara de prueba que alojaba la mezcla líquida a temperaturas muy frías para simular los mares de Titán. Agregaron un calentador de cartucho en forma de cilindro de dos pulgadas que se aproximaría al calor que crearía un submarino.
Uno de los mayores desafíos para los investigadores fue comprender las burbujas en los mares de Titán. Todo se complica con un submarino impulsado por una máquina que produce calor en el líquido muy frío, ya que formarán burbujas de nitrógeno. Demasiadas burbujas dificultarían maniobrar la nave, ver, tomar datos y gestionar los sistemas de lastre.
El siguiente gran problema, dijo Richardson, fue obtener un video en condiciones difíciles. Su estudio se realizó a 27 kilo por cada 2,5 centímetros cuadrados de presión y casi -148 grados Celsius. El grupo de Richardson diseñó una solución usando un dispositivo óptico llamado boroscopio y una cámara de video que podía soportar las bajas temperaturas y las altas presiones para visualizar lo que sucedía dentro de la cámara de prueba.
“Esas no son las condiciones más amigables”, dijo. “Tienes que encontrar soluciones creativas”.
Los investigadores tuvieron éxito y tomaron imágenes de lluvia y nieve de etano-metano. El grupo también estudió las temperaturas de congelación para los lagos de metano y etano y determinó que, debido a una pequeña cantidad de nitrógeno en el líquido, los lagos se congelan a temperaturas más bajas de lo que se esperaría: 75 Kelvin, o -162 grados Celsius, en lugar de 90.5 Kelvin.
“Eso es un gran problema”, dijo Richardson. “Eso significa que no tienes que preocuparte por los icebergs”. Los investigadores están buscando continuar el trabajo con la NASA para actualizar el diseño del submarino para Titán.
Fuente: europapress.es