Avances en Ciencia de Superficies: El Experimento Ring-Sheared Drop Revela Nuevos Secretos en Microgravedad
Durante la edición virtual de la Conferencia de Investigación y Desarrollo de la Estación Espacial Internacional (ISSDRC) de 2025, el doctor Joe A. Adam, investigador del Rensselaer Polytechnic Institute, presentó los últimos resultados de su trabajo titulado “Ciencia de superficies en microgravedad: geometría de fluidos en la gota sometida a cizalladura anular” (“Surface Science in Microgravity – Fluid Geometry in the Ring-Sheared Drop”). Su ponencia, encuadrada en la sesión dedicada a ciencias físicas y desarrollo de materiales, atrajo la atención tanto del mundo académico como de la comunidad científica internacional, reflejando el creciente interés por los experimentos avanzados que se desarrollan en la Estación Espacial Internacional (EEI).
La investigación del Dr. Adam se centra en un fenómeno esencial de la física de fluidos: cómo se comportan líquidos y sus interfaces cuando no están sometidos a la gravedad terrestre. Comprender estos procesos no solo ayuda a mejorar tecnologías como la gestión de combustibles en el espacio o el diseño de nuevos materiales, sino que también ofrece pistas fundamentales sobre procesos naturales y tecnológicos en la Tierra.
El experimento Ring-Sheared Drop (RSD) —gota sometida a cizalladura anular— es un sofisticado sistema diseñado por la NASA para estudiar, en condiciones de microgravedad, el comportamiento de las superficies líquidas sometidas a fuerzas de cizalladura. En la Tierra, la gravedad suele dominar y enmascarar estos efectos, dificultando la observación de la dinámica real entre la tensión superficial, las fuerzas viscosas y la geometría de la gota. Sin embargo, en la EEI, donde la microgravedad permite que la tensión superficial gobierne la forma y el comportamiento del fluido, los científicos pueden observar y medir con una precisión sin precedentes cómo actúan estos factores.
El dispositivo RSD consiste en una gota de líquido suspendida entre dos anillos concéntricos. Uno de los anillos puede girar, aplicando un esfuerzo de cizalladura controlado al fluido. Gracias a cámaras de alta resolución y sensores especializados, los investigadores pueden monitorizar en tiempo real la deformación de la gota, los patrones de flujo interno y cómo las moléculas en la interfaz se reorganizan bajo la acción de la fuerza aplicada. Estos experimentos se han realizado en la EEI desde 2018, permitiendo a los equipos de la NASA y sus socios internacionales estudiar cuestiones tan complejas como la formación de emulsiones, la solidificación de materiales o la creación de nuevas formulaciones farmacéuticas.
Uno de los grandes avances comunicados por el Dr. Adam es la observación directa de cómo las fuerzas de cizalladura pueden inducir cambios en la geometría de la gota, generando patrones nunca antes vistos en la Tierra. Estas estructuras, que pueden recordar a bandas o estrías en la superficie, tienen un interés particular para la industria de los materiales compuestos y el estudio de proteínas, ya que pueden revelar cómo se organizan las moléculas en condiciones extremas. Por ejemplo, esta investigación tiene aplicaciones en la obtención de cristales de proteínas más puros, esenciales para el desarrollo de medicamentos innovadores.
La historia de la investigación de fluidos en microgravedad es larga y está plagada de hitos. Desde los primeros experimentos realizados en las misiones Skylab y Salyut en los años 70, hasta la sofisticación actual de los laboratorios orbitales como la EEI, el estudio de líquidos y sus interfaces ha sido clave para la exploración espacial. Gracias a estos trabajos, se han optimizado los sistemas de soporte vital, se han perfeccionado los tanques de combustibles criogénicos para cohetes reutilizables como los de SpaceX y Blue Origin, y se ha avanzado en la fabricación de materiales avanzados en condiciones de baja gravedad.
El interés por parte de empresas privadas como SpaceX y Blue Origin en los experimentos en microgravedad ha ido en aumento en los últimos años. Ambas compañías han firmado acuerdos con la NASA para enviar experimentos de ciencia de materiales y biotecnología a la EEI y, en el futuro, a sus propias plataformas orbitales privadas. Por su parte, la española PLD Space también planea ofrecer vuelos suborbitales para experimentos científicos, ampliando las oportunidades para la investigación europea en este campo. Mientras tanto, Virgin Galactic ya ha empezado a transportar cargas científicas y experimentos de corta duración en sus vuelos suborbitales.
Estos avances no solo benefician a la industria espacial, sino también a la investigación de exoplanetas. El estudio de fluidos y materiales en condiciones extremas ayuda a modelar mejor los procesos que pueden ocurrir en otros mundos, desde la formación de atmósferas hasta el comportamiento de los océanos en lunas heladas como Europa o Encélado.
En resumen, la presentación del Dr. Adam en la ISSDRC 2025 pone de manifiesto el papel fundamental de la EEI como laboratorio de vanguardia para la ciencia de materiales y la física de fluidos. Los resultados del experimento Ring-Sheared Drop abren nuevas vías de investigación, tanto para aplicaciones terrestres como para futuras misiones a la Luna, Marte y más allá. La colaboración entre agencias públicas como la NASA y el sector privado está acelerando estos descubrimientos, acercando la ciencia espacial a toda la sociedad.
(Fuente: NASA)
