Gravímetros reducidos permiten detectar minas o túneles subterráneos desde drones

La aceleración gravitatoria, es decir la fuerza de la gravedad,  ejercida sobre un determinado cuerpo, no es la misma, por ejemplo,  en la Tierra que en la Luna, ya que depende de la masa y el radio del planeta (o satélite en el caso de la Luna).

De igual manera, aunque en una magnitud bastante más sutil, varía también según el punto de la Tierra en el que nos encontremos. Estas pequeñas variaciones dependen de diversos factores. Así, en función de la latitud en la que estemos situados, la distancia al centro de la Tierra o la naturaleza de los materiales que se encuentran bajo nuestros pies, nuestro peso será ligeramente diferente.

Resulta curioso que una cuestión tan teórica como el hecho de que exista una diferencia de intensidad gravitatoria en cada lugar nos proporcione información sobre la topografía y la geología del mismo, lo que puede tener aplicaciones interesantes.

Gravímetros

Los aparatos de medida del campo gravitacional local de la Tierra se denominan gravímetros. Éstos son un tipo particular de acelerómetros que determinan el valor exacto de la aceleración gravitatoria en un punto concreto.

Los gravímetros pueden ser absolutos, que miden la aceleración de una masa en caída libre o relativos, que comúnmente  miden la elongación de un resorte con una masa suspendida.  En ambos casos la tecnología es bastante exacta pero extremadamente costosa y pesada, lo que hace difícil su transporte y comercialización.

Otro de los problemas asociados a estos detectores es la estabilidad necesaria para que la medida no se vea modificada por condiciones del entorno como pueden ser la temperatura o el movimiento.

Nuevo gravímetro basado en tecnología móvil

En este sentido se ha presentado recientemente un nuevo aparato que utiliza un sistema microelectromecánico (MEMS) similar a los acelerómetros presentes en los smartphones, aunque con mucha mayor sensibilidad y estabilidad.

Este dispositivo es mucho más económico y ligero que los gravímetros usuales y está fabricado a partir de un chip de silicio. Éste se encuentra suspendido en una cavidad y enganchado por unos soportes que harán que la masa se encuentre en una posición diferente en función de la aceleración gravitatoria.

La iluminación del dispositivo con un LED produce una sombra en un detector localizado detrás del dispositivo. Mediante la medida de la cantidad de luz que alcanza el detector se pueden apreciar con gran precisión  los minúsculos cambios de posición de la masa.

Futuras aplicaciones

El prototipo de este dispositivo ya ha sido probado y calibrado y según sus creadores  puede detectar un túnel que tenga un área de sección transversal de 2 m² y esté situado a 2 metros de profundidad, así como una reserva de petróleo de 50 m³ a 150 metros de profundidad. Su ligereza y estabilidad permitirán su implantación en drones para la exploración de reservas de minerales.

Una opción sería la búsqueda  de gas o petróleo en lugares en los que es arriesgada la inspección humana. De igual forma, podrá utilizarse para la localización de túneles subterráneos o la monitorización de las reservas de magma, cuya variación precede a las erupciones volcánicas.
 

Referencia bibliográfica:

R. P. Middlemiss, A. Samarelli, D. J. Paul, J. Hough, S. Rowan, G. D. Hammond. Measurement of the Earth tides with a MEMS gravimeter.  Nature (2016). DOI: 10.1038/nature17397.