Detectores de muones para esquivar ‘el gran apagón’

Una gran erupción solar capaz de eliminar toda la red eléctrica mundial y apagar toda nuestra tecnología. El gran apagón vuelve a ocupar portadas de vez en cuando. Pero aquí ya te explicamos que, si bien algunos riesgos son reales, este fenómeno está también rodeado de bulos y un exceso de alarmismo.

Sin embargo, la probabilidad de que una tormenta magnética de origen solar de alta intensidad alcance nuestro planeta es real. Por eso, en todo el mundo existen varios proyectos en marcha para crear sistemas de alarma eficaces capaces de avisarnos con tiempo si una de estas inmensas nubes magnéticas se dirige hacia la Tierra.

Es ahí donde entra en juego Hidronav Technologies, una empresa viguesa que se ha hecho un nombre a nivel internacional con su tecnología para detectar muones, estudiar los rayos cósmicos y anticipar tormentas solares. En 2019, su proyecto para desarrollar un detector de clima espacial, el proyecto DRACO, recibió fondos del programa Horizon 2020. José Collazo, gerente de Hidronav Technologies, repasa cómo avanzan este y otros proyectos de la pyme tecnológica gallega.

– ¿Cómo logra una pyme colarse en la convocatoria de Horizon 2020 para desarrollar tecnología espacial?

Con mucho esfuerzo, la verdad. Además del trabajo, nos ha ayudado profundizar mucho en nuestro campo y no haber tenido prisa. Es importante entender la diferencia entre innovación e investigación. Si haces investigación, el horizonte hasta lograr aplicaciones de mercado no es tan inmediato, pero el camino merece la pena. A nivel empresarial, a veces tiene más lógica la innovación, que permite facturar a más corto plazo, pero no te permite dar grandes pasos tecnológicos.

– El proyecto galardonado por Horizon 2020 tiene que ver con el clima espacial.

La tecnología de detección de partículas que hemos desarrollado es horizontal. Es decir, tiene diferentes aplicaciones. El área en que estamos haciendo más esfuerzos es el llamado space weather o clima espacial. Es un campo relacionado con las tormentas magnéticas solares y el tema del gran apagón que ha estado bastante en los medios. El clima espacial estudia los efectos del sol en la Tierra.

Nuestra estrella genera un viento solar constante que recorre todo el sistema planetario. A veces, por la actividad solar, se crean perturbaciones magnéticas fuertes que tienen el potencial de afectar a toda la tecnología, desde los satélites hasta las redes eléctricas. Por eso existe mucho interés en crear sistemas de alarma que nos permitan actuar con tiempo si se produce una de estas perturbaciones en dirección a la Tierra.

diagrama de tormentas solares

– ¿Contamos con algún sistema de alerta en la actualidad?

Existen muchos proyectos para estudiar estos fenómenos, cada uno con sus ventajas y sus desventajas. El problema es que las estructuras magnéticas que se producen en el sol son inmensas y muy complejas, por lo que son difíciles de estudiar. El tipo de radiación que las forman varía, así que a veces llegan a la Tierra tormentas solares sin ningún tipo de aviso. El objetivo es estar cada vez menos ciego ante estos eventos.

A día de hoy, la única señal de alarma fiable nos la dan los satélites que están en el punto de Lagrange L1, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Su señal nos da entre 15 y 20 minutos antes de que la perturbación llegue a nuestro planeta. Esto es muy poco tiempo para tomar acciones de mitigación drásticas, como desconectar zonas enteras de la red eléctrica de un país. Así, por ahora, lo normal es no actuar.

«Estudiando las modulaciones de los rayos cósmicos podemos ver si tenemos una nube magnética en camino con hasta 20 horas de antelación»

– ¿El proyecto DRACO nos daría más margen?

El enfoque de nuestra tecnología es diferente. Lo que hace es detectar las alteraciones en los rayos cósmicos que llegan hasta la Tierra. Estos rayos son casi constantes, viajan en todas las direcciones por la galaxia y desde más allá a velocidades cercanas a la luz. Y atraviesan las estructuras magnéticas que se generan en el sol y que viajan mucho más lentas.

Así, estudiando las modulaciones de los rayos cósmicos podemos ver si tenemos una nube magnética en camino con hasta 20 horas de antelación. Si tenemos margen, podemos estudiar la estructura de esta tormenta magnética con detalle y, según pasan las horas, tomar decisiones al respecto con más tiempo. Cuanto más preciso y avanzado sea el detector de rayos cósmicos y cuanta más resolución tenga, mejor podrán estudiarse estas tormentas solares.

– ¿Cómo son estos sensores de rayos cósmicos?

Históricamente, en astrofísica, los detectores de rayos cósmicos buscan cubrir grandes áreas a costa de la resolución, porque lo que interesa es estudiar el origen y la física asociada a los rayos cósmicos y las astropartículas. Hablamos de redes de detectores que pueden ser tan extensas como toda la provincia de Pontevedra (Galicia). La tecnología que desarrollamos originalmente junto a la Universidad de Santiago de Compostela y el LIP, el laboratorio de física experimental de la Universidad de Coimbra, se basa en los detectores pequeños de alta resolución que se usan en los aceleradores de partículas.

Descubrimos que, en pequeñas superficies, con los sensores adecuados, también se puede extraer mucha información de los rayos cósmicos. Y empezamos a explorar las opciones de usar estaciones pequeñas, de dos o tres metros cuadrados, para estudiar los rayos cósmicos para diferentes usos, como el clima espacial.

prototipo del detector de DRACO

– Ya existen otros centros de clima espacial en la Tierra. ¿En qué se diferencia DRACO?

Lo más parecido a lo que hacemos nosotros es la red global de detectores de muones [el muón es una partícula elemental que, hasta ahora, solo se ha encontrado de forma natural en los rayos cósmicos]. Esta red no está pensada tanto para clima espacial, sino para estudios de astrofísica.

– ¿Cómo avanza el proyecto? ¿Qué plazos manejáis?

Tenemos ya prototipos operacionales, estamos en el punto de empezar a funcionar. Estamos en contacto con el LIP de Coimbra y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA).

Ahora lo que toca es operar el sistema durante 18 meses y hacer un par de publicaciones para lograr la validación académica de nuestros resultados. A partir de ahí, buscaríamos una colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA), idealmente a largo plazo.

«La media de que se produzca una tormenta fuerte en la dirección de la Tierra es una vez cada siglo, pero no quiere decir que tenga necesariamente que pasar cada 100 años».

– Hemos hablado de tormentas solares y apagones. La pregunta es obligada: ¿qué probabilidades existan de que se de una tormenta magnética seria?

La pregunta es más bien cuáles son las probabilidades de que pase a corto plazo. Pasar va a pasar, antes o después. Se ha calculado que se produce una tormenta fuerte en la dirección de la Tierra alrededor de una vez cada siglo. Como la última hace más de 100 años que pasó, parece que nos va a tocar ya.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que esto es una estimacion de la frecuencia de dichos eventos extremos. Si se cogiese un periodo cualquiera de 10 000 años, se esperaría encontrar unos 100 eventos extremos, lo cual no quiere decir que tengan que ser una vez cada siglo. Podrían pasar otros 100 años fácilmente sin que suceda nada. Al final, es azar. Las fulguraciones solares son continuas. Que nos alcancen es otra cosa.

Las probabilidades a corto plazo no las sabemos, por eso hay tanto interés en desarrollar sistemas de predicción. Una vez que los tengamos, los riesgos de una tormenta magnética son muy mitigables. Podríamos apagar parte de la red eléctrica o dormir algunos satélites. De momento, eso sí, no estamos ahí.

– La tecnología que habéis desarrollado tiene diferentes aplicaciones. También se puede usar para escanear contenedores de mercancías.

La tecnología que usamos detecta rayos cósmicos con alta precisión. Así que, si ponemos estos detectores encima y debajo de un contenedor, podemos analizar las perturbaciones que se generan en las partículas al atravesar el interior del contenedor y estudiar los materiales. En este caso, nuestros detectores pueden cubrir aquellos espacios donde no funcionan los escáneres de rayos X.

En contrabando, por ejemplo, se utilizan a veces contenedores con botellines de agua, porque los rayos X no los detectan, están ciegos a determinados materiales. Los rayos cósmicos no dan una imagen como resultado, pero permiten crear un mapa de materiales del interior del contenedor. Se trata de un sistema pasivo que complementa a los sistemas en uso en la actualidad.

detector de muones para escáneres

– ¿Es algo en uso en algún puerto?

Todavía no. Se hizo un prototipo a escala real y después se inició un proceso de compra pública innovadora con el Puerto de Vigo, pero fue justo antes de la pandemia. Llegó la COVID-19 y se paralizó todo. Esperamos que se retome dentro de poco.

«El avance científico-tecnológico es como una bola de nieve en la que todo suma»

– Vuestra tecnología también está en la base Juan Carlos I en la Antártida, donde hace dos años se instaló un detector de rayos cósmicos.

Este también era un prototipo más que un instrumento científico final. Se han hecho adquisiciones de datos de gran valor científico y además es un paso más en el desarrollo de la tecnología que llevamos a cabo en colaboración con la Universidad de Santiago de Compostela. Parte de la electrónica de ese detector es la que utilizamos en el resto de prototipos. Al final el avance científico-tecnológico es como una bola de nieve en la que todo suma.

– ¿Por qué fue necesario instalarlo en la Antártida?

Más cerca de los polos, la rigidez magnética es más baja. Por la configuración del campo magnético terrestre, los polos son como coladeros de partículas. Entran partículas de baja energía que no pueden entrar por el ecuador, donde la rigidez es más alta. Por eso hay más auroras boreales, por ejemplo. Digamos que en las zonas polares puedes acceder a un espectro específico que no puedes ver en otras partes del mundo.

A la hora de crear un sistema de clima espacial, lo ideal sería tener una red de detectores en diferentes puntos del planeta, tanto cerca de los polos como cerca de los trópicos y del ecuador. Es positivo analizar partículas tanto de alta energía como de baja energía.

– Además de las que tenéis en desarrollo, ¿qué otras aplicaciones podría tener esta tecnología?

Existen propuestas para usarla en imagen médica. El LIP de Coimbra está investigando en aplicarlo a las técnicas PET de imágenes de medicina nuclear, por ejemplo. Es un campo que también nos gusta, pero por ahora no hemos entrado ahí. También se puede usar para estudios geológicos de grandes estructuras como volcanes, en minería o en ingeniería, por ejemplo, para analizar una montaña antes de hacer un túnel.

Otra aplicación en la que estamos trabajando tiene que ver con que los rayos cósmicos que se detectan a nivel del suelo están modulados por el estado de la atmósfera. Así, nuestra tecnología se puede aplicar a la monitorización continua del estado de la atmósfera y así abrir aplicaciones para el estudio del clima terreste. Digamos que es una tecnología horizontal con un rango muy amplio de aplicaciones.

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Imágenes | Hidronav Technologies, Cordis, ESA

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