LA 2016: Una tecnología de medición más robusta y precisa
Las agencias espaciales analizan la extensión de los gases de efecto invernadero en el aire por medio de prismas y rejillas en satélites. Una novedosa tecnología ahora hace posible conectar ambos componentes entre sí de forma que sean adecuados para su uso en el espacio logrando así un novedoso nivel de calidad para la resolución espectral.
Adicionalmente a las emisiones industriales de CO2, la agricultura también contribuye de forma significativa al cambio climático: sobre todo el gas metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O), los cuales son liberados en grandes cantidades debido al ganado y la fertilización. Con espectrómetros llevados al espacio por medio de satélites, las agencias espaciales ahora cuentan con la capacidad de medir el monto de gases de efecto invernadero en el aire. Estos espectrómetros analizan la luz reflejada desde la tierra mediante la disección de sus componentes de colores. Para lograr la más alta resolución posible, estructuras de prismas y rejillas son combinadas: los prismas desvían la más intensa luz azul, mientras las rejillas son óptimas para curvar la luz roja. Pero hasta ahora ha sido difícil combinar ambas estructuras para hacerlas adecuadas para el espacio. El adhesivo normal no es una opción: absorbe luz (por lo tanto, distorsiona los resultados de medición), es sensible a la radicación y se degrada muy rápido.
Investigadores del Instituto Fraunhofer para la Óptica Aplicada y la Ingeniería de Precisión IOF en Jena desarrollaron una forma que desafía las condiciones inhóspitas en el espacio y no afecta los resultados de medición. Los investigadores están trabajando en una colaboración con el Centro Aeroespacial de Alemania (DLR) y la Agencia Espacial Europea (ESA). “Combinamos los elementos ópticos entre sí a escala atómica, es decir, a través de puentes de oxígeno,” explicó el Dr. Gerhard Kalkowski, científico del IOF. “De esta forma, vamos a proporcionar la clave para el desarrollo de sistemas de alta resolución hechos a base de estructuras de prismas y rejillas para también ser adecuados para ser utilizados en el espacio en un futuro.” La tecnología, la cual ya es conocida en el campo de las celdas de silicio, es denominada unión hidrófila. En este proceso, átomos de hidrógeno y oxígeno son unidos con la superficie de la celda. Al presionar las superficies conjuntamente a temperaturas elevadas al vacío, una unión rígida (covalente) se forma entre las dos partes. Los investigadores ahora han transferido con éxito esta tecnología a elementos de cristal transparente de silicio. Las ventajas: los puentes de oxígeno se conectan firmemente a los prismas y a las rejillas entre sí, y la radiación en el espacio no puede dañarlos. Adicionalmente, no existe capa intermedia, como en el caso del adhesivo, el cual distorsionaría las medidas obtenidas.
Entre otras cuestiones, el desafío era posicionar de forma precisa los prismas y las rejillas entre sí. Los científicos de este modo elaboraron un borde mecánico en la rejilla la cual precisamente correspondía con la historia de la rejilla. “Las orientaciones se desvían por sólo alrededor de un minuto de arco – un minuto de arco es la sexagésima parte del grado de un ángulo,” comentó Kalkowski.
Los prototipos iniciales pasaron con éxito las pruebas desarrolladas por la ESA. Los investigadores presentaron su tecnología en el Berlín Air Show ILA que se desarrolló del 01 al 04 de junio de 2016 en la ciudad de Berlín (Salón 04, Stand 202). En un paso más, los científicos están trabajando sobre estructuras complejas de prismas-rejillas.
Para mayores informes, por favor consultar: www.iof.fraunhofer.de
Photo credit: © Fraunhofer IAO
Information and photos courtesy of:
Instituto Fraunhofer IAO
Press Room
Jena, Alemania
www.iof.fraunhofer.de
Fraunhofer IOF – Solutions with Light
El Instituto Fraunhofer IOF desarrolla investigación orientada hacia la aplicación en el campo de la ingeniería de sistemas ópticos en beneficio sus clientes de la industria y dentro de proyectos de colaboración con fondos públicos.
El campo de la ingeniería de sistemas ópticos permite el desarrollo de componentes específicos desde los sistemas ópticos, mecánicos y electrónicos hasta los módulos ópticos, opto-mecánicos y opto-electrónicos y sistemas con funcionalidades complejas. El objetivo es controlar la luz, desde su generación hasta su aplicación. En este contexto, el uso eficiente de la energía sustentable de la luz – “Green Photonics (Fotónica Ecológica)” – desempeña un papel especial para el Instituto Fraunhofer IOF, particularmente con relación al grupo de innovación Fraunhofer.
Los clientes del Instituto Fraunhofer IOF vienen de los mercados de la información y las comunicaciones, la iluminación, el transporte, la producción, las ciencias biológicas, los alimentos, las tecnologías médicas, del medio ambiente y la seguridad en la ingeniería.
El Instituto Fraunhofer IOF proporciona toda la cadena de procesos, iniciando por el diseño de sistemas hasta la fabricación de prototipos ópticos, sistemas opto-mecánicos y opto-electrónicos www.iof.fraunhofer.de.
