En 1970, durante el trayecto de un crucero oceanográfico de la Armada Nacional de Colombia y la Comisión Colombiana de Oceanografía (CCO), científicos colombianos descubrieron que por el océano Pacífico Sur del país no corrían únicamente masas de agua ecuatoriales, sino también antárticas y subantárticas. Así quedó registrado en el Primer Seminario Nacional de Ciencias del Mar, organizado por la CCO en 1971 en Cartagena.
Cuatro décadas después de aquella investigación ocurrió la I Expedición a la Antártida de Colombia (2014-2015). Y hoy, doce años más tarde, científicos, investigadores e ingenieros nacionales se encuentran recorriendo los mares y territorios antártidos en la XII Expedición Antártida de Colombia. En el marco de esta última, además, está ejecutándose la VIII Campaña Aérea de la Fuerza Aeroespacial Colombiana a la Antártida, en la que cuatro proyectos de ingeniería, arquitectura e innovación desarrollados con profesores de la Pontificia Universidad Javeriana son clave para el futuro del desarrollo permanente de la ciencia colombiana en este territorio.
El interés científico colombiano por la Antártida es de vieja data. Desde hace más de 50 años, sabemos que lo que ocurre en aquellas aguas frías y territorios gélidos y rocosos a más de 8.000 kilómetros de distancia, incide en la geografía y en los ecosistemas colombianos. Fue así que científicos del país empezaron a embarcarse en expediciones antártidas de otros países. En 1974, José Abigail Lozano, geólogo colombiano que realizaba su doctorado en la Universidad de Columbia (Estados Unidos), estudió los factores de temperatura y fauna antártidas durante la última glaciación, hace 18.000 años, tomando muestras de sedimento a 4.500 metros de profundidad. Ahora, las investigaciones y desarrollos tecnológicos apuntan hacia otros retos.
Hacia la primera estación científica colombiana en la Antártida
Una de las proyecciones del Programa Antártico Colombiano (PAC) —la política de Estado que coordina las actividades que se realizan allí— es, “el establecimiento de infraestructura que permita la autonomía y autogestión de las actividades nacionales en la Antártica”. Es decir, crear las condiciones de habitabilidad necesarias para desarrollar, entre otras, actividades científicas permanentes, al menos durante el verano austral (octubre-marzo, aproximadamente).
No es tarea sencilla, los fenómenos meteorológicos de este territorio son de los más extremos del planeta con temperaturas, durante el verano, de hasta -35°C en el interior del continente y -70°C durante el invierno. Así como velocidades de vientos de hasta 8 m/s en verano —suficientes para doblar una palmera en la costa Caribe— y hasta 20 m/s en invierno —que le podrían arrancar a esta palmera algunas ramas—.
Además, esta habitabilidad debe seguir unas condiciones de sostenibilidad ambiental exigentes, marcadas según el Protocolo al Tratado Antártido sobre Protección del Medio Ambiente. Uso de materiales de construcción amigables con los ecosistemas, producción de energías limpias, gestión responsable de residuos, entre otros, son algunos de los factores a tener en cuenta. Esto, sin contar con la logística necesaria para llevar los insumos al territorio en aviones y buques.
Cuatro proyectos de la Pontificia Universidad Javeriana están respondiendo a estos retos desde la ingeniería, la arquitectura, el diseño y la innovación para ser implementados en la Antártida. El primero, llamado Estación Científica Hércules, consiste en el diseño arquitectónico e ingenieril preliminar de una estación permanente para albergar misiones científicas durante largas estancias. El segundo, Hábitat Científico Análogo Espacial (HACAE), consiste en la implementación de un hábitat científico análogo espacial —una cápsula habitable en condiciones extremas— hecho en parte de materiales reciclados y adecuados para el ambiente antártico.
De otro lado, Hidrógeno Austral busca desarrollar una tecnología de generación de hidrógeno mediante electrólisis de agua —que permite la separación de sus elementos químicos con el uso de la electricidad— para la producción de energías limpias. Y, finalmente, Viento Sur, un estudio meteorológico para la operación segura de aeronaves en la Antártida.
“El proyecto Estación Científica Hércules busca tener una estación científica permanente en el continente”, explica Lucas Rafael Ivorra Peñafort, profesor asistente del Departamento de Diseño de la Javeriana y colíder de este proyecto. Durante esta expedición, el profesor Ivorra, quien se encuentra en la Antártida, está recogiendo datos —fotos, videos, entrevistas, contactos— acerca de otras bases científicas ya construidas para analizar sus elementos constructivos y estructurales.
“Debemos considerar materiales que sean resistentes a vientos, temperaturas extremas y nieve, formas de aprovechar la radiación solar y también la versatilidad estructural”, dice Ivorra. Con esto en mente, podrá realizar el prediseño de la Estación Hércules, un esquema básico o concepto de la base, que después permitirá avanzar a un anteproyecto más sólido.
Este proyecto guarda estrecha relación con el HACAE, una especie de cápsula de apenas cuatro metros de largo, dos de ancho y 2,30 de altura construida por ingenieros javerianos con 56.000 empaques de tetra-pak reciclados. Al interior de esta pequeña “casa” se cuenta con cocina, baño, dormitorio para tres personas, sistema de tratamiento de aguas y baterías para guardar energía proveniente de paneles solares y turbinas eólicas instaladas en su techo.
El HACAE fue instalado esta semana en inmediaciones de la Base Antártida Conjunta Marambio, estación argentina. Según Federico Núñez, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Civil de la Javeriana y colíder de este proyecto, uno de los objetivos de esta instalación es “estudiar en detalle cómo se comporta el sistema estructural en un ambiente extremo”.
La cápsula se va a monitorear por un año para entender los efectos de las temperaturas, los vientos extremos y el hielo en su estructura. Núñez confía en la resistencia del tetra-pak en comparación a otras maderas de construcción. Y también en su ductilidad, que se refiere a su capacidad de deformarse sin dañarse. “Además, es una opción que no arrastra una huella de carbono tan grande como la del concreto o el acero”, asegura.
Si el HACAE supera la prueba podrá recibir “misiones análogas”, es decir, periodos de entrenamiento y simulación en espacios de confinamiento y condiciones extremas análogas a las que se encuentran en una estación espacial, un cohete o un submarino. En el HACAE podrán entrenar oficiales de la Fuerza Aeroespacial, confinándose durante semanas o meses en la Antártida para probar sus habilidades de supervivencia y trabajo en estas condiciones.
Electroquímica para las energías limpias en la Antártida
Nada de esto tendría sentido si las expediciones y misiones antárticas generasen contaminación en el Continente Blanco, ya que se trata de un ecosistema frágil cuyo desequilibrio podría impactar aún más en la inestabilidad macrosistémica que ya ocurre en la Tierra. Por ello, la producción de energías limpias y la reducción máxima de emisiones de carbono durante las misiones es fundamental.
En esto está trabajando el ingeniero Francisco Javier Quintero, profesor asistente de la Facultad de Ingeniería de la Javeriana. Él es colíder del proyecto Hidrógeno Austral, que busca producir hidrógeno verde para generar electricidad en la Antártida. Para lograrlo, se necesitan tres cosas: agua, viento y radiación solar.
“Básicamente necesitamos un electrolizador, un dispositivo en el que aplicamos electricidad al agua (H2O)”, explica Quintero. Esta electricidad buscan generarla con paneles solares y turbinas eólicas para garantizar la menor emisión de carbono posible. “Con la corriente eléctrica podemos separar las dos moléculas de hidrógeno de la de oxígeno. Esta última la liberamos, es limpia, no le hace daño al ambiente”, continúa. “Las moléculas de hidrógeno las podemos almacenar en tanques especiales y luego utilizarlas en celdas de combustible para transformar el hidrógeno en electricidad y generar energía baja en emisiones”, termina su explicación.
Con este hidrógeno almacenado se puede, por ejemplo, mover vehículos eléctricos o mantener sistemas de energía activos en bases antárticas durante el invierno, cuando la radiación solar es mínima. En la expedición que está en curso este 2026, un prototipo de este dispositivo se está poniendo a prueba bajo las condiciones de presión y temperatura del territorio para continuar avanzando hacia modelos más ajustados.
¿Se imagina una Estación Científica Hércules hecha de material reciclado y funcional gracias a una planta generadora de hidrógeno verde, completamente limpia y libre de emisiones? Los ingenieros, arquitectos y diseñadores industriales javerianos, sí.
Un estudio de vientos para lograr aterrizajes más seguros
“Los aeródromos en la Antártida son prácticamente pistas de hielo, no de concreto”, afirma Camilo Andrés Bayona, profesor asistente de la Facultad de Ingeniería de la Javeriana y colíder del proyecto Viento Sur. “Además, allí los vientos tienen velocidades muchísimo más altas que las que encontramos en el resto del planeta”, dice. Esto configura un reto importante para los pilotos de la FAC: aterrizar de la manera más segura en el territorio.
Entre otras cosas, Bayona es especialista en una rama de la mecánica conocida como mecánica computacional, que se dedica a describir fenómenos mecánicos utilizando las ecuaciones de la física en un computador. Esto le permite aproximarse a resolver ecuaciones muy complejas como las de la mecánica de fluidos que gobierna, por ejemplo, el fenómeno de los vientos.
“La velocidad promedio de los vientos en la Antártida es de 8 m/s en verano, que es muy alto, pero con ráfagas repentinas que pueden complicar un aterrizaje”, continúa Bayona. “Nuestro foco de análisis se centra en los primeros mil metros por encima de la superficie. Queremos ofrecerles a los pilotos de la Fuerza Aeroespacial modelos computacionales que puedan utilizar para estudiar y mejorar sus aterrizajes en estos aeródromos”, puntualiza.
Este estudio de vientos no sólo servirá a los pilotos de la Fuerza Aeroespacial. También, será insumo para el análisis de condiciones y factores a considerar a la hora del prediseño de la Estación Científica Hércules.
Cuatro piezas de un mismo rompecabezas
“Aunque se trata de proyectos diversos, realmente son fichas de un mismo rompecabezas”, explica Daniel Ricardo Suárez, profesor de la Facultad de Ingeniería de Javeriana y gestor de los cuatro proyectos. Un rompecabezas de muchas piezas cuya imagen podría ser una estación científica colombiana en el Continente Blanco.
“No va a ser para 2027, ni para el 2030, pero si seguimos trabajando con constancia podremos tener algo realmente importante en 15 o 20 años”, dice Suárez. “Lo que estamos poniendo ahora son las semillas”. El ingeniero reflexiona que el trabajo con la Fuerza Aeroespacial le ha enseñado a mirar cada vez más a largo plazo. En sus palabras, “a veces pensamos únicamente en el trabajo y el legado de la vida de uno como individuo, pero algo como esto sólo se puede lograr si trabajamos todos por un proyecto común”.
A renglón seguido, el profesor Suárez destaca cómo los proyectos que se hacen en la Javeriana —en muchos casos— buscan aplicaciones con propósitos más allá del ámbito académico, los cuales pretenden impactar el desarrollo industrial y tecnológico del país. “Ahora mismo estos cuatro proyectos se están robando el foco de atención. Pero se viene trabajando desde hace unos cuatro años con la FAC, y atrás hay otro grupo de proyectos que también están aportando a la misionalidad de la Universidad y de la Fuerza Aeroespacial”, termina Suárez.
