Imatge artística de l'òrbita per Mercuri (ESA-NASA)
Imatge artística de l'òrbita per Mercuri (ESA-NASA)

La nau BepiColombo comença el llarg viatge a Mercuri amb dispositius catalans a bord

Xavier Duran Actualitzat
TEMA:
Ciència

La nau BepiColombo, s'ha enlairat amb èxit aquesta matinada. Es tracta de la tercera missió espacial a aquest planeta i la primera que fa l'Agència Espacial Europea -en col·laboració amb el Japó. I porta dispositius desenvolupats i fabricats a Catalunya.

La primera nau que va visitar Mercuri va ser la Mariner 10 de la NASA, que hi va anar entre 1974 i 1975. També era de la NASA la Messenger, que va orbitar el planeta del 2011 al 2015

La BepiColombo porta dues naus orbitals amb instruments científics. Una és europea: Mercury Planetary Orbiter (MPO), estudiarà la superfície i l'estructura interna del planeta. La segona és japonesa: Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), estudiarà la magnetosfera, l'espai afectat pel camp magnètic de Mercuri.

La missió ha plantejat nombrosos reptes, un dels quals era construir dispositius que suportin les temperatures extremes de Mercuri. Un dels més importants ha estat desenvolupat i construït al Grup de Dispositius i Sistemes de Potència de l'Institut de Microelectrònica de Barcelona-Centre Nacional de Microelectrònica (IMB-CNM) del CSIC.

Un planeta amb dies que duren més de mig any

Mercuri és el planeta més proper al Sol. Es troba aproximadament a una tercera part de la distància entre la Terra i el nostre Sol. Això fa que rebi una intensitat solar deu vegades superior a la del nostre planeta. Casualment, també el seu diàmetre i la seva gravetat són, aproximadament, la tercera part que els de la Terra.

Tant a prop del Sol, només triga 88 dies terrestres a fer una òrbita completa. És a dir, un any mercurià és quatre vegades més curt que un de terrestre. Però les jornades es deuen fer insuportablement llargues: Mercuri triga 58 dies terrestres a fer una volta sobre el seu eix. Per als hipotètics habitants de Mercuri, en dos anys només passarien tres dies.

Aquests peculiars moviments de rotació i translació van ser explicats pel matemàtic i enginyer italià Giuseppe "Bepi" Colombo (1920-84). Per això la nau porta el seu nom.

Vídeo relacionat: Anem a Mercuri!

Més energia que per anar a Plutó

També va ser Colombo qui va proposar a la NASA la millor trajectòria per a la Mariner 10, la primera nau que va arribar a Mercuri. La BepiColombo també anirà enrere per poder arribar a Mercuri. Aprofitarà la força gravitatòria de Venus i orbitarà en dues ocasions al voltant d'aquest planeta, l'octubre del 2020 i l'agost del 2021. Durant aquestes òrbites aprofitarà per estudiar la seva atmosfera, l'estructura interna i les interaccions amb el Sol.

Després prosseguirà un viatge en què recorrerà en total nou mil milions de quilòmetres -la distància Terra-Mercuri és al voltant de cent milions. I haurà d'enfrontar-se al potent camp gravitatori del Sol. Les naus que exploren planetes més allunyats del nostre estel, com Mart o Júpiter, han d'accelerar per fugir d'aquesta atracció. La BepiColombo haurà de frenar perquè el Sol no la capturi.

Això fa que viatjar a Mercuri requereixi gairebé tanta energia com enviar una nau a Plutó, que es troba quaranta vegades més lluny de la Terra. I s'aconseguirà gràcies a una combinació de dos sistemes de propulsió. Un serà iònic. Es basa en ions positius, creats separant els electrons dels àtoms en un gas. Aquests ions s'acceleren aplicant-hi electricitat.

Un dispositiu dissenyat a Catalunya

L'altre tipus de propulsió serà solar. I aquí entra en joc el dispositiu dissenyat a Catalunya. Es tracta d'un díode, un dispositiu semiconductor que asseguri el funcionament dels panells solars. Els panells de la nau estan disposats en línies horitzontals de cel·les connectades. L'objectiu del díode és permetre que si falla una línia, aquesta es pugui desconnectar i la resta de cel·les segueixi funcionant.

Però aquest díode, com els altres instruments de la nau, hauran de suportar temperatures extremes i canvis sobtats. A Mercuri, la temperatura pot superar els 400 graus de dia i baixar dels 180 negatius de nit. En només 45 minuts, la nau haurà de suportar passar de temperatures molt elevades a unes altres molt baixes. Per això, l'ESA va posar com a requeriment que els díodes puguin suportar el pas de 270 graus positius a 170 negatius.

Per aconseguir-ho, s'ha construït amb carbur de silici, un material de nova generació en electrònica de potència. És capaç de resistir temperatures i ambients molt extrems. 

Aplicacions més enllà de Mercuri

Com passa tantes vegades, el desenvolupament d'aquest dispositius té moltes aplicacions a la Terra. L'electrònica de potència s'aplica a dispositius que regulen l'ús de l'energia que fan servir els aparells electrònics, els electrodomèstics o els automòbils. Així s'aconsegueixen aparells que estalvien electricitat i que regulen l'energia consumida.

Fins fa pocs anys, aquests dispositius es fabricaven amb silici. Però aquest element químic té limitacions en condicions extremes, com l'alta tensió i les altes temperatures. Per això, s'han investigat altres materials, com el carbur de silici, el nitrur de gal·li i altres. Permeten sistemes molt més eficients i que suporten condicions extremes.

S'apliquen en el camp de les energies renovables i del vehicle elèctric. En aquest darrer cas, perquè és molt més fàcil d'encapsular que el silici. Així, els dispositius que es troben al costat del motor poden resistir altes temperatures. També s'aplica a sensors biomèdics que s'estan desenvolupant a l'IMB-CNM.

Arribada el 2025

La missió BepiColombo ha de fer un llarg viatge. Si tot funciona correctament, el 5 de desembre del 2025 arribarà al camp gravitatori de Mercuri. El 14 de març del 2026 es situarà en la seva òrbita final. I a partir d'aquell moment, començarà la recerca científica, per conèixer millor el planeta més petit del sistema solar i el més proper al nostre estel.

 

Bepicolombo: missió històrica a Mercuri:

ARXIVAT A:
Ciència Tecnologia
Anar al contingut