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El astronauta Mike Fincke a bordo de la Estación Espacial Internacional. [Más]

6 de octubre de 2004: En la Estación Espacial Internacional (ISS), los astronautas están rodeados de amoniaco. Fluye a lo largo de cañerías, disipando el calor generado dentro de la Estación (por las personas y los equipos electrónicos, principalmente) en el espacio. El amoniaco ayuda a hacer la Estación habitable.

Pero también es venenoso. Y si se produce una fuga, los astronautas deben saberlo rápidamente. El amoniaco ya es peligroso para la salud cuando su concentración alcanza apenas unas pocas partes por millón (ppm). Sin embargo, los seres humanos no somos capaces de percibirlo hasta que llega a unas 50 ppm.

El amoniaco es uno más de los aproximadamente cuarenta o cincuenta compuestos tóxicos necesarios para el funcionamiento del trasbordador y la estación, que no deben acumularse en un entorno cerrado.

Y luego está el fuego. Antes de que un fuego eléctrico se inicie, el calor desprendido libera un conjunto de moléculas característico. Los humanos no podemos percibirlas hasta que su concentración es elevada.

¡Los astronautas necesitan un mejor sentido del olfato!

Este es el motivo de que la NASA esté desarrollando la Nariz Electrónica, o ENose. Es un aparato que puede aprender a reconocer prácticamente cualquier compuesto o combinación de compuestos. Podría incluso ser entrenada para distinguir entre la Coca-cola y la Pepsi. Al igual que una nariz humana, la ENose es increíblemente versátil, pero además es mucho más sensible.

“La ENose puede detectar una cambio electrónico de una parte por millón”, afirma la Doctora Amy Ryan, que lidera el proyecto en el JPL. Ella y sus colegas están enseñando a la ENose a reconocer compuestos como el amoniaco, cuya acumulación no puede permitirse en un espacio cerrado.

Así es como la ENose funciona: El aparato contiene 16 películas de diferentes polímeros especialmente diseñados para conducir la electricidad. Cuando una sustancia que flota en el ambiente, como pudiera ser el gas de las burbujas de un refresco, es absorbida por estas películas, éstas se expanden ligeramente, lo que a su vez afecta al modo en que conducen la electricidad.

Haga clic para ver la presentación en PowerPoint que explica cómo funciona la ENose.

Al estar hechas de un polímero diferente, cada película reacciona ante una determinada sustancia o analito de un modo ligeramente distinto. El cambio provocado en una de las películas no bastaría para identificar una sustancia en concreto, pero sí la combinación de los cambios causados en las 16, que conforman un patrón distintivo y reconocible en el que nos podemos basar para identificar el compuesto en cuestión.

Las narices electrónicas o artificiales ya se usan en la Tierra. En la industria alimentaria, por ejemplo, se usan para detectar si un producto está deteriorado o no. También existe una lengua electrónica, que identifica compuestos en líquidos. Sin embargo, la ENose de la NASA debe ser capaz de detectar concentraciones mucho menores que estos aparatos.

Ahora mismo, Ryan está trabajando en una versión autónoma de la ENose. “Todo va en el mismo paquete”, explica. Las películas de polímero, una bomba de aire (que bombea el aire junto con todo lo que contiene a través del aparato), procesadores para analizar los datos, y la fuente de energía. Las narices podrían simplemente ser instaladas, como si fueran detectores de humo, en varios puntos distribuidos por toda la Estación.

Segunda Generación del ENose. El volumen de este diseño es de unos 760cm³, lo que supone alrededor del 35% del ENose original. El ordenador (derecha) puede ser acoplado a la parte trasera del sensor (izquierda).

En última instancia, opina Ryan, el sensor podría servir como la parte sensorial de un sistema de seguridad inteligente. “Hemos tenido un montón, conectados a un ordenador central”. Cualquier cambio en la atmósfera dispararía un aluvión de acciones distintas.

Si la señal sugiriera un fuego, dice Ryan, “entonces la tripulación sería avisada inmediatamente”. Pero si no lo fuera, el ordenador trataría de determinar exactamente qué está pasando. ¿Es algo tóxico? ¿Hay algo que esté alcanzando concentraciones peligrosas? ¿De dónde viene?

Según sean las respuestas, el sistema podría elegir de entre un elenco de respuestas, desde informar a la tripulación a conectar los ventiladores para cambiar la dirección del flujo de aire, accionar los filtros o sellar un área determinada.

Como aparato de seguridad, el ENose tiene muchísimas aplicaciones aquí en la Tierra. Con algunas modificaciones, según Ryan, un ENose podría ser usado para detectar acumulaciones de gas en torres de perforación petrolíferas. “Los trabajadores tienen que bajar al fondo de los pozos, y querrán estar seguros de que no van a salir volando”. Los trabajadores del alcantarillado se beneficiarán también de saber con mayor antelación si existen acumulaciones de gases venenosos en los desagües. Hay muchos otros ejemplos.

En su laboratorio del JPL, la Doctora Amy Ryan posa con un prototipo del ENose. [Más]

El equipo de Ryan está trabajando en una nueva versión del ENose que podría expandir sus aplicaciones aún más.

“Cuando empezamos por primera vez a elegir los polímeros para el ENose”, recuerda Ryan, “usábamos lo que podríamos llamar un enfoque ‘Edisoniano’”. (Es una manera que tienen los científicos de decir prueba y error. Edison probó miles de filamentos diferentes hasta que perfeccionó la primera bombilla). “Hemos probado entre 80 y 100 polímeros con cada sustancia”. Eso supone un montón de pruebas.
No obstante, resalta Ryan, el enfoque Edisoniano supone que sólo se puede usar el ENose para identificar sustancias cuyos patrones son conocidos previamente. Ryan y su equipo están empezando a ir más lejos. Están intentando desarrollar un modelo informático que puede predecir la respuesta de cualquier polímero ante cualquier sustancia “sin tener que probar cientos de ellos”. Esto aceleraría enormemente el proceso de desarrollo del ENose. El equipo de Ryan ha conseguido ya suficientes progresos como para elegir algunos de estos polímeros usando el modelo.

Esto es emocionante, porque un modelo informático exitoso podría ser empleado también por el ENose en la detección de sustancias desconocidas.

“Queremos ser capaces de ver una respuesta desconocida, y después averiguar qué la causó”, dice Ryan. Una ENose como esta podría identificar vapores cuya presencia no sea deseable tanto en la Tierra como en hábitats en el espacio. Podría incluso analizar gases extraños con los que topen futuras exploraciones interplanetarias.

Imagina esto: un astronauta aterriza en un mundo alienígena. Extrañas formaciones rocosas aparecen por todas partes. Por donde empezar? Muy sencillo. “Oye, ese cráter me huele bien!” Confía en tu olfato electrónico.