El caucho personalizado capaz de pisar la carretera marciana
Un reto clave para las misiones a Marte es encontrar materiales capaces de mantener sus propiedades y prestaciones en una amplia gama de temperaturas. Con una atmósfera estimada en torno a 150 veces más fina que la de la Tierra(se abrirá en una nueva ventana), Marte no puede almacenar el calor con la misma eficacia, lo cual provoca fluctuaciones diarias de temperatura de entre 50 y 100 °C (en función del lugar de aterrizaje elegido para la misión). Esas condiciones son especialmente delicadas para el caucho, crucial para los neumáticos u orugas de los vehículos todo terreno, ya que permite desplazarse más rápido y más lejos, con cargas más pesadas. «El 4 de junio de 2025, el vehículo todo terreno Curiosity(se abrirá en una nueva ventana) registró cambios diarios de temperatura de entre -79 y -30 grados centígrados(se abrirá en una nueva ventana). Incluso en las fluctuaciones más suaves de la Tierra, los automovilistas cambian a menudo entre neumáticos de invierno y de verano», señala Rafal Anyszka(se abrirá en una nueva ventana), coordinador del proyecto RED 4 MARS(se abrirá en una nueva ventana), que desarrolla un caucho capaz de soportar las temperaturas marcianas. Su investigación se llevó a cabo con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana).
Reinventar la rueda (marciana)
Actualmente, los vehículos todo terreno de Marte funcionan con ruedas de aluminio de paredes finas para aligerar su peso, aunque con una velocidad máxima de 180 metros por hora. Sin embargo, aunque los anteriores vehículos todo terreno lo hicieron con éxito, Curiosity es demasiado pesado para las ruedas de aluminio, que no pueden disipar la energía mediante la «amortiguación» como hace el caucho, lo cual las hace pesadas y poco fiables. «Dicho de otro modo: si queremos transportar carga y tripulación a gran velocidad, necesitamos vehículos todo terreno con ruedas de goma resistentes a la tensión», explica Anyszka, de la Universidad de Twente(se abrirá en una nueva ventana), entidad anfitriona del proyecto. El proyecto diseñó un caucho basado en una mezcla de dos elastómeros(se abrirá en una nueva ventana): el caucho de silicona, el más elástico, con una temperatura de transición vítrea (por debajo de la cual pierde elasticidad) de unos -125 °C, y el caucho de butadieno, menos elástico pero con buenas propiedades mecánicas y resistencia al desgaste. Las pruebas dieron como resultado la mejor proporción de ambos para una mezcla capaz de conservar la elasticidad a temperaturas muy bajas. Pero quedaba un reto: al igual que el agua y el aceite, estos elastómeros no son termodinámicamente miscibles, es decir, no se mezclan. La solución fue añadir partículas de relleno de negro de humo, que adsorben las macromoléculas de ambos cauchos y crean una estructura unificada a nivel microscópico. Pero añadir grandes cantidades de cargas también requiere el uso de coadyuvantes tecnológicos para ajustar la viscosidad de los compuestos. «Los auxiliares tecnológicos suelen ser aceites, pero como los vehículos todo terreno no se transportan en contenedores presurizados pueden migrar a la superficie de la goma y evaporarse en el vacío, contaminando el “hardware”. Así que encontramos una alternativa en el caucho butadieno líquido», explica Anyszka. Otro obstáculo era que los elastómeros también requieren diferentes aditivos químicos para la vulcanización, un proceso de curado por el que las moléculas se unen químicamente y forman una red que reacciona elásticamente a la tensión externa. El equipo desarrolló un sistema clásico basado en el azufre, pero utilizando un grado especial de caucho de silicona con una pequeña cantidad de grupos vinílicos insaturados, reactivos con el azufre. Los dos prototipos resultantes se sometieron a pruebas mecánicas para detectar cualquier cambio en su comportamiento, y ambos fueron capaces de mantener sus propiedades viscoelásticas en el rango de temperatura más amplio posible(se abrirá en una nueva ventana). «Cuando medimos el envejecimiento probable de nuestros prototipos en Marte, descubrimos que con las dosis más altas de radiación podían conservar sus propiedades mecánicas durante al menos 80 000 años, ¡lo cual fue una grata sorpresa!», señala Anyszka.
Aplicaciones adicionales para obtener más beneficios terrenales
Los resultados de RED 4 MARS contribuyen directamente a la estrategia espacial de la Unión Europea para Europa(se abrirá en una nueva ventana), especialmente a las ambiciones de fomentar un sector espacial europeo más innovador y competitivo a escala mundial. Aunque los resultados del proyecto ya están disponibles de forma abierta(se abrirá en una nueva ventana) y con publicaciones pendientes, el equipo busca actualmente socios para explorar oportunidades comerciales. «La elasticidad a baja temperatura de nuestro caucho lo hace perfecto para una serie de aplicaciones, como las misiones polares de investigación científica o exploración de recursos. Además, su alta resistencia al desgaste podría sustituir a algunas aplicaciones actuales de caucho, reduciendo el desprendimiento de microplásticos», afirma Anyszka.
