La NASA tiene proyectos de colaboración con la industria para desarrollar muchos de los elementos que necesita para que una misión tenga éxito. Estas empresas utilizan este conocimiento para crear productos nuevos o mejores, en este caso, una taza de café que mantiene la temperatura perfecta.
Esta gran idea surgió de uno de los científicos que trabajaban en un proyecto fundado por la NASA para mejorar el diseño de trajes espaciales; trajes que pudieran mantener una temperatura constante y agradable para los astronautas que trabajan durante largas horas en el espacio. La física de la termodinámica (la que explica la transferencia de energía y el efecto que tiene sobre las propiedades físicas de las sustancias) se complica con las temperaturas extremas del espacio. Es por eso que en el espacio se requiere un sistema especial de calefacción y refrigeración.
Usando simulaciones por computadora y pruebas de materiales de cambio de fase (PCM por sus siglas en inglés), el Dr. Hongbin Ma y su equipo, financiado por la NASA, pusieron a trabajar la física de la termodinámica para desarrollar la mejor opción: un material de base biológica, similar a la cera de abejas, para los trajes espaciales. El Dr Me recomendó una versión modificada de los materiales que se usan en las naves espaciales.
Un sistema de control térmico es crítico para una nave espacial, este mantiene el vehículo a las temperaturas adecuadas y, según Scott Hansen, ingeniero térmico del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, garantiza que el entorno de la cabina y la maquinaria se mantengan a las mejores temperaturas. Esto dado que al incluir un PCM en el sistema, es posible almacenar el exceso de calor y liberarlo más tarde cuando las temperaturas extremadamente frías del espacio pueden congelar la misma tecnología.
El rover lunar Apollo, la estación espacial, la cápsula Orion y los faros del nuevo diseño de traje espacial incluían un PCM. “Los materiales de cambio de fase intercambiadores de calor, son perfectamente adecuados para mantener un entorno habitable y las temperaturas que los componentes necesitan en una órbita lunar baja. Si no incluyéramos este tipo de sistema en Orión, la tripulación se calentaría demasiado y luego se enfriaría demasiado”, dijo Hansen.
Muchos materiales pueden cambiar de líquido a sólido y viceversa, pero deben ser seguros mientras mantienen un rango de temperatura designado. Por ejemplo, el agua se expande cuando se congela y esto podría causar una ruptura, que en espacio podría ser mortal. Aunque la cera de parafina y los refrigerantes son materiales efectivos, estos son tóxicos para los humanos, lo que hace que una fuga sea peligrosa. Debido a esto, Michael Merwin, director de operaciones de ThermAvant en Columbia, Missouri, dijo que las ceras de base biológica demostraron ser la solución perfecta para mantener la temperatura óptima para el café y los astronautas. En este caso se trataba de una substancia sintética como cera de abejas pero con la consistencia de la soja.
Entonces, ¿cómo llegó a ser parte de una taza de café? La historia cuenta que el Dr. Hongbin Me seguía olvidándose de su café y estaba cansado de tomarlo frío, por lo que su equipo usó la misma investigación de PCM para construir una taza con mejores propiedades térmicas. Una taza que puede mantener la temperatura ideal de una bebida caliente durante horas.
La taza de café, Burnout Mug, fue lanzada en el 2018 y utiliza un sello al vacío para el aislamiento con la cera llamada HeatZorb, la cual sellada entre las cubiertas interior y exterior. La cera está formulada para mantener la temperatura ideal para una bebida caliente (café o té) a lo largo del tiempo. Cómo funciona? Tan pronto como entra líquido caliente, la cera absorbe rápidamente el exceso de calor y se derrite, dando como resultado una temperatura potable en solo unos momentos. A medida que el café comienza a enfriarse, ese calor almacenado se libera nuevamente.
Referencias:
https://spinoff.nasa.gov/The-Science-of-the-Perfect-Cup-for-Coffee