La Agencia Espacial Europea (ESA) ha dado luz verde para que sus próximas misiones espaciales incorporen un tipo especial de sensores que están desarrollando investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y que son capaces de detectar cambios mínimos de temperatura. La idea de este organismo europeo es usar estos sensores en el telescopio de rayos X ATHENA, que se lanzará en 2030.
Lourdes Fàbrega, investigadora que dirige el grupo encargado de desarrollar este tipo de sensores, ha explicado que se trata de “microcalorímetros extremadamente sensibles y miniaturizados, como pequeños termómetros, que pueden detectar incluso la energía de un solo fotón”. El telescopio de rayos X ATHENA será el primero que incorpore estos sensores. La ESA espera lanzarlo en algo más de una década y su misión pasará por estudiar el origen de las galaxias, los agujeros negros y otros fenómenos del universo caliente y energético.
Fàbrega ha puntualizado que “este tipo de sensores también se están desarrollando para ser utilizados en otras misiones espaciales. Denominados de transición abrupta o TES, por sus siglas en inglés, estos sensores “están hechos de capas finas de molibdeno y oro, que tienen propiedades superconductoras y funcionan a temperaturas criogénicas cercanas al cero absoluto”, si bien también pueden fabricarse con otros materiales, como titanio y oro.
El molibdeno, ha incidido el también investigador Agustín Camón, “es un material superconductor con una temperatura crítica muy baja. La temperatura crítica es la temperatura por debajo de la cual la resistencia eléctrica desaparece en el material, y una corriente puede circular sin pérdidas energéticas”. Así, si se combina este material “en contacto con una capa de metal, como el oro, se consigue disminuir su temperatura crítica hasta los 100 mK. Estas bajas temperaturas son necesarias para asegurar la detección de la radiación con alta sensibilidad y con bajo nivel de ruido”.
Finalmente, ha indicado Camón, el resultado de acoplar estos sensores a un absorbente adecuado, es que “los sensores TES se convierten en detectores de radiación con capacidades espectroscópicas excelentes; esto los hace extremadamente interesantes para una variedad de instrumentos que requieren alta sensibilidad y resolución”.
APLICACIONES MÁS ALLÁ DEL ESPACIO
Aunque se desarrollaron pensando en su uso en el espacio, los detectores criogénicos de radiación basados en sensores TES presentan una amplia variedad de aplicaciones científicas y tecnológicas debido a su gran sensibilidad. Por ejemplo, se han empezado a aplicar en ámbitos como la astronomía, la nanotecnología, la biomedicina, la seguridad y la industria.
A juicio de Lourdes Fàbrega, “con este desarrollo, estamos contribuyendo a la capacitación tecnológica de España en instrumentación puntera, a la vez que expandimos las aplicaciones electrónicas de los materiales superconductores en nuestro país”.
