La filial de Mannheim del grupo japonés Kyocera alcanza las estrellas: a partir de 2023, los tubos de circonio de Kyocera Fineceramics Solutions GmbH se utilizarán para ampliar el levitador electromagnético (EML) de la Estación Espacial Internacional (ISS). Los productos cerámicos ayudan a medir el oxígeno y, por tanto, forman parte de una nueva instalación de investigación que se amplía constantemente.
El levitador es un sistema de 360 kg que se encuentra en el laboratorio de ciencia de materiales del módulo Columbus y fue llevado a la ISS en 2014 por el ATV-5 (vehículo automatizado de transferencia) "Georges Lemaître", una nave espacial de suministro no tripulada. Allí, el sistema fue instalado y puesto en funcionamiento por Alexander Gerst. También supervisó el procesamiento de las muestras. El programa de financiación de la Agencia Espacial Europea1 tiene previsto ampliar el EML para incluir un dispositivo de medición y regulación de oxígeno (EML OCS - EML Oxygen Sensing and Control System), que se espera que entre en funcionamiento en 2023. Esto permitirá realizar mediciones adicionales bajo una atmósfera de oxígeno específicamente regulable.
Kyocera suministra material esencial para la medición de oxígeno
Gota de muestra calentada en levitador electromagnético - Foto: DLRLaampliación adicional del sistema para incluir la posibilidad de control de oxígeno (OCS) incluirá tubos cerámicos metalizados y soldados fabricados con DEGUSSIT FZY de Kyocera Fineceramics Solutions GmbH. DEGUSSIT FZY es un material especial que permite una medición precisa del oxígeno a altas temperaturas gracias a su conductividad iónica. Esta conductividad iónica sólo puede conseguirse ajustando específicamente la composición y la microestructura cerámica. Los conjuntos se sometieron previamente a pruebas exhaustivas para garantizar su utilidad y fiabilidad en las condiciones extremas del lanzamiento de un cohete y la ingravidez.
El óxido de circonio dopado con óxido de itrio (Y203) presenta una conductividad para los iones de oxígeno a temperaturas superiores a 600°C. Esta propiedad es aprovechada por los electrolitos sólidos. Esta propiedad es aprovechada por los sensores de electrolitos sólidos con cerámica DEGUSSIT. La cerámica de óxido de circonio sirve como capa separadora estanca entre dos gases con diferentes concentraciones de oxígeno. Equipada con conductores de electrones a ambos lados -como una capa de platino-, los iones de oxígeno atraviesan la cerámica y crean un potencial eléctrico. De este modo, se mide la tensión eléctrica y se puede calcular el contenido de oxígeno del gas de muestra. Esto depende de la diferencia en la concentración de oxígeno de los dos gases. A menudo se utiliza aire como gas de referencia.
El EML en funcionamiento
El EML utiliza campos electromagnéticos para posicionar muestras de metal y semiconductores en una posición de flotación libre. También permite fundir los materiales y registrar diversos datos del material a diferentes temperaturas. El proceso tiene lugar en una atmósfera de vacío o de gas inerte. Sin contacto con la pared del crisol, lo que provocaría una influencia metrológica debido al contacto entre la muestra y el crisol, ni la influencia de la gravedad, que provoca procesos de convección y segregación, por ejemplo, se pueden determinar con mayor precisión los datos de los materiales e investigar el comportamiento de las aleaciones metálicas y los semiconductores en gravedad cero. Las muestras pueden fundirse a temperaturas comprendidas entre 400 y 2000 °C. Los datos del material se registran con una cámara de alta velocidad y un pirómetro (termómetro de radiación).
El sistema EML fue desarrollado por Airbus Defence and Space por encargo de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Administración Espacial2 del Centro Aeroespacial Alemán (DLR). El EML está controlado y supervisado por el Centro de Apoyo al Usuario de Microgravedad (MUSC) del DLR en Colonia. Desde su puesta en servicio, la instalación EML ha logrado valiosos resultados en el campo de la investigación de la ciencia de los materiales y seguirá recibiendo apoyo de los clientes ESA y DLR en el futuro y ampliándose con nuevas funcionalidades.
Armin Kayser, Director General de Kyocera Fineceramics Solutions, está encantado con la colaboración: "Formar parte de un proyecto tan grande y prestigioso nos llena de orgullo.
Demuestra que nuestro duro y variado trabajo en el campo de la cerámica es valorado internacionalmente y contribuye a impulsar la investigación".
1 ESA Contract 21788/08/NL/BJ [EML (Electro-Magnetic Levitator) Phase B2/C/D Development] - Contract Change Notice 49 [EML OCS (Oxygen sensing and Control System) Phases C/D/E1 Development
2 DLR Administración Espacial Contratos 50WP0505, 50WP0606, 50WP0808
