Investigadora del MIT desarrolla nanomateriales que podrían revolucionar la seguridad en viajes espaciales tripulados

Palak Patel, estudiante de sexto año del doctorado en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, está desarrollando materiales que podrían transformar el futuro de los viajes espaciales tripulados. "Mi investigación fundamentalmente intenta descubrir cómo mantener seguros a los astronautas en el espacio", dijo Patel, según informó el MIT.

La radiación ionizante representa uno de los mayores obstáculos para los viajes espaciales. Cuando la radiación espacial impacta el aluminio utilizado en la mayoría de las naves espaciales, puede crear neutrones secundarios peligrosos, un riesgo grave para los humanos a bordo. "No puedes viajar de forma segura a Marte con los materiales de última generación actuales", afirmó Patel.

Los nanotubos de nitruro de boro ofrecen una solución ligera y de alto rendimiento para bloquear esa radiación sin comprometer la integridad mecánica. Gracias a un proceso innovador desarrollado en el laboratorio de Brian Wardle en el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT, Patel puede sintetizarlos en concentraciones muy superiores a los límites previos de la NASA: hasta 50 por ciento en peso, comparado con 5-10 por ciento en compuestos anteriores, según el MIT.

Patel nació en Estados Unidos y se mudó a India a los 13 años. Como estudiante de pregrado en ingeniería mecánica allí, se enfocó intensamente en la investigación. Durante su último año, realizó una pasantía en la Organización de Investigación Espacial de India (ISRO), donde se sintió atraída por los desafíos de la manufactura de grado espacial. "Es una de las pocas áreas donde necesitas que las cosas sean realmente precisas, limpias y perfectas", dijo.

Después de graduarse, se unió a una empresa que construía componentes para misiones de ISRO como ingeniera de proyectos. Estuvo a cargo de establecer una instalación y un procedimiento operativo estándar para fabricar curvas y giros de guías de onda de aluminio rectangulares para satélites, un proceso que había ayudado a ISRO a desarrollar y optimizar como pasante. La experiencia consolidó su interés en la investigación espacial y la llevó a solicitar ingreso al MIT. "Quería algo un poco más técnico, un poco más enfocado en la investigación", explicó.

En el MIT, Patel se unió al laboratorio de Wardle. Se especializa en sintetizar nanotubos y fabricar nanocompuestos multifuncionales: estructuras cilíndricas diminutas con núcleos huecos, conocidas por su notable resistencia y versatilidad.

Para su maestría, utilizó su experiencia en ingeniería mecánica para integrar nanotubos en materiales aeroespaciales existentes. "Los aviones modernos son más del 50 por ciento materiales compuestos: fibra de vidrio, compuestos de fibra de carbono", explicó. "Poner nanotubos de carbono en compuestos existentes puede mejorar sus propiedades mecánicas y agregar multifuncionalidades".

Más allá de la mejora estructural, los nanotubos proporcionan funcionalidades adicionales. Por ejemplo, integrar nanotubos en materiales compuestos permite que las alas de los aviones resistan la formación de hielo, extendiendo la duración de los vuelos. Los materiales también pueden ayudar a detectar grietas antes de que ocurran fallas catastróficas, según el MIT.

Después de terminar sus estudios de maestría, Patel decidió que quería enfocarse explícitamente en aplicaciones espaciales, por lo que Wardle la conectó con colegas en la NASA. Una de ellos, Valerie Wiesner, científica de la NASA que más tarde se convertiría en su mentora de investigación, presentó a Patel los nanotubos de nitruro de boro, que tienen un superpoder diferente: blindaje contra radiación.

La investigación de Patel le valió una prestigiosa beca de Oportunidades de Investigación de Posgrado en Tecnología Espacial de la NASA, que le permite probar regularmente sus materiales en múltiples sitios de la agencia. "El MIT es el único lugar donde puedes sintetizar estos nanotubos de la forma en que lo hacemos", dijo. "Hemos obtenido algunos resultados que se ven geniales".

En mayo de 2025, Patel participó en un vuelo de microgravedad para evaluar la viabilidad de fabricar estos materiales en el espacio. La misión fue exitosa: los nanotubos que fabricó han llegado desde entonces a la Estación Espacial Internacional (EEI), según el MIT.

Además de su investigación principal sobre nanotubos de nitruro de boro, Patel también participa en competencias de la NASA destinadas a resolver desafíos prácticos de exploración espacial. Su primer proyecto involucró desarrollar un sistema para perforar superficies lunares y marcianas para extraer agua, aprovechando sus habilidades de ingeniería práctica. Estas competencias no solo le han proporcionado experiencia práctica, sino que también han llevado a colaboraciones adicionales con científicos de la NASA.

Patel también participó en una misión análoga con sede en Suiza llamada Asclepios III, sirviendo como CAPCOM (comunicadora de cápsula) para el equipo de astronautas análogos. La misión de 14 días involucró entrenamiento en ambientes extremos. "Hicimos mini vuelos parabólicos donde puedes experimentar microgravedad en un avión, lo cual es realmente agradable. Y fue en Italia, sobre los Alpes, ¡así que eso lo hizo doblemente agradable!", dijo.

Cuando no está en la NASA, Patel divide su tiempo entre los departamentos de Aeronáutica y Astronáutica e Ingeniería Mecánica, y entre su trabajo de laboratorio y sus pasatiempos. La mayoría de sus actividades extracurriculares involucran a sus amigos, ya sea noches de pintura (pintar planetas en forma abstracta es uno de sus temas favoritos), jugar fútbol o explorar el aire libre, especialmente esquiar, hacer senderismo, kayak y acampar. "Mi tiempo con amigos aquí en el MIT ha sido realmente importante para mí. He hecho tantas amistades importantes en el camino", dijo.

Ahora en la recta final de su doctorado, Patel se está enfocando en desarrollar materiales novedosos para aplicaciones de vuelos espaciales, desde mejorar los sistemas de protección térmica para salvaguardar a los astronautas durante el reingreso atmosférico hasta mitigar el impacto del polvo lunar, un problema significativo durante las misiones Apolo, señaló. "El polvo, afilado y electrostático, se pegaba a todo y cortaba los trajes espaciales".

Después de graduarse, planea continuar trabajando en tecnologías que apoyen los vuelos espaciales tripulados. "La industria espacial está en una etapa realmente emocionante con el regreso a la Luna y el enfoque en llevar humanos a Marte. Creo que sería realmente divertido entrar a la industria en este momento y trabajar más cerca de donde está sucediendo toda la acción. Me imagino que será muy similar a cómo se sintió la gente trabajando en las misiones Apolo, el transbordador espacial y la EEI hace años".

El tiempo que pasó con su abuelo, quien supervisó la división de protección contra radiación del Centro de Investigación Atómica Bhabha de India, también dejó una gran impresión en ella durante su infancia, según el MIT.

"Hay oportunidades increíbles en el MIT, y he podido trabajar en algunos proyectos realmente geniales", dijo Patel. "Pero solo es genial porque puedo trabajar con otras personas. Los estudiantes, el personal, los profesores: son la mejor parte del MIT".