La soberanía tecnológica es hoy un sinónimo directo de seguridad nacional. En el mundo contemporáneo, la capacidad de una nación para diseñar, producir y asegurar de forma independiente tecnologías clave define su fortaleza, resiliencia e independencia. La historia de la soberanía tecnológica de los Estados Unidos de América está en gran medida entrelazada con el desarrollo de las tecnologías de semiconductores. Impulsadas por la urgencia de la Guerra Fría y la "carrera espacial", las inversiones estadounidenses llevaron a la invención del circuito integrado (CI) y la tecnología CMOS (semiconductor de óxido de metal complementario) a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960. Esto sentó las bases para la electrónica de bajo consumo y alta densidad. Lo que siguió fue nada menos que la transformación de toda la sociedad: desde las primeras grandes computadoras hasta los avanzados sistemas de defensa actuales, la infraestructura de ciberseguridad, la sanidad y la biotecnología, cada sector que protege, mantiene y mejora la vida humana ahora depende del poder de la computación.

A medida que el mundo avanza hacia una era que trasciende las limitaciones de la tecnología CMOS tradicional, la fabricación en condiciones de microgravedad emerge como un impulsor clave para nuevos paradigmas de computación. Estos incluyen la computación cuántica, que aprovecha los principios de la mecánica cuántica, y la computación neuromórfica, que imita la estructura y función del cerebro humano. Para avanzar en esta nueva frontera, Estados Unidos debe asumir nuevamente el liderazgo. Esta vez, el próximo gran salto está ocurriendo más allá de los confines de la Tierra.

Las raíces de la revolución digital: De los transistores a la Luna

Los semiconductores surgieron inicialmente en los EE. UU. como un activo crucial para la seguridad nacional. En 1947, en las salas limpias de los Laboratorios Bell, William Shockley, junto con John Bardeen y Walter Brattain, inventó el transistor, un pequeño componente que reemplazaría a los voluminosos y poco fiables tubos de vacío. Este invento fue solo el comienzo. Una década más tarde, pioneros estadounidenses como Jack Kilby de Texas Instruments y Robert Noyce de Fairchild Semiconductor desarrollaron de forma independiente el circuito integrado, colocando múltiples transistores en una sola oblea de material semiconductor, generalmente silicio. Esto permitió la miniaturización radical de las computadoras y sentó las bases para la superioridad tecnológica sobre los rivales geopolíticos. Estos inventos no solo revolucionaron la electrónica, sino que crearon toda la industria moderna de semiconductores, iniciando lo que hoy conocemos como la era digital.

Para 1969, el Apollo Guidance Computer (AGC), la computadora que llevó a los humanos a la Luna de manera segura, se convirtió en uno de los primeros grandes ejemplos del uso de circuitos integrados en un sistema de misión crítica. En ese momento, el AGC era una maravilla de la ingeniería. Aunque para los estándares actuales su potencia de procesamiento era modesta, comparable a la primera generación de computadoras domésticas de finales de la década de 1970, para su época representaba la cúspide de la ingeniería. Fue precisamente el éxito de la misión Apolo lo que demostró la fiabilidad y el potencial de la tecnología de CI, tras lo cual siguió su rápida transición de aplicaciones exclusivamente de defensa y aeroespaciales a aplicaciones comerciales: desde grandes computadoras centrales, pasando por calculadoras de bolsillo hasta los primeros sistemas digitales. Desde impulsar el Apolo hasta habilitar sistemas avanzados de comunicación e imagen, la tecnología de semiconductores ha impulsado casi todos los saltos en la ciencia y la seguridad. Este éxito no fue casual; fue el resultado de una visión nacional cohesiva que unió a la industria, la academia y el gobierno en torno a un objetivo común: la innovación para la seguridad y la prosperidad.

Límites alcanzados: ¿Por qué la Tierra ya no es suficiente?

Durante las últimas seis décadas, este compromiso con la innovación ha mantenido a los EE. UU. a la vanguardia del desarrollo de tecnologías clave. Sin embargo, el panorama del liderazgo tecnológico está cambiando. La fabricación de circuitos integrados en la Tierra se acerca a sus límites físicos y económicos fundamentales. La famosa Ley de Moore, que predice la duplicación del número de transistores en un chip cada dos años, se está desacelerando. Los ingenieros se enfrentan a problemas como el túnel cuántico, donde los electrones "atraviesan" barreras que deberían detenerlos, y el calentamiento excesivo en chips cada vez más pequeños y densos. Al mismo tiempo, la demanda de chips más potentes, energéticamente eficientes y especializados, como los resistentes a la radiación para aplicaciones militares y espaciales, crece exponencialmente. Para mantener su ventaja, Estados Unidos debe abrazar una frontera que ya ayudó a establecer: la investigación y el desarrollo de semiconductores en el espacio.

La microgravedad como nuevo paradigma: Fabricación en órbita terrestre baja

Las condiciones de microgravedad en la órbita terrestre baja (LEO) ofrecen un entorno radicalmente diferente para la investigación y el desarrollo de semiconductores. Las fuerzas gravitacionales reducidas, que causan convección y sedimentación en la Tierra, son casi inexistentes en el espacio. Esto permite un crecimiento de cristales mucho más uniforme, lo que da como resultado cristales semiconductores con una densidad de defectos dramáticamente menor y arreglos atómicos únicos. Los materiales cuánticos se comportan de nuevas maneras, permitiendo la creación de arquitecturas que son extremadamente difíciles, si no imposibles, de replicar en la Tierra. Los científicos han estudiado estos efectos desde la década de 1980, y para principios de la década de 2000, ya se estaban realizando investigaciones estructuradas sobre semiconductores en las misiones del Transbordador Espacial y, más tarde, en la Estación Espacial Internacional (EEI).

El Laboratorio Nacional de la EEI: La forja de futuras tecnologías

Desde su creación, la Estación Espacial Internacional (EEI) se ha convertido en una plataforma crucial para el avance de materiales de computación de próxima generación, incluidos los semiconductores. En 2011, se estableció el Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio (CASIS®) para gestionar el Laboratorio Nacional de EE. UU. en la EEI, con la visión explícita de avanzar en la investigación y el desarrollo en áreas que sirvan tanto a intereses comerciales como nacionales. Con el apoyo de la NASA, CASIS ha permitido a investigadores de agencias gubernamentales, la academia y la industria explorar el impacto de la microgravedad en el crecimiento de cristales, la deposición de películas delgadas y las propiedades del entrelazamiento cuántico. Este esfuerzo va más allá de la mera investigación científica; apoya directamente la competitividad económica y la resiliencia nacional. Nuestros sistemas más avanzados, plataformas autónomas, comunicaciones seguras y sensores de próxima generación dependen del rendimiento y la precisión de la microelectrónica. A medida que las capacidades de fabricación en el espacio evolucionan en todo el mundo, EE. UU. juega un papel crucial en el avance de la innovación en materiales y dispositivos.

La nueva carrera espacial: Un imperativo geopolítico de innovación

Así como el lanzamiento del Sputnik en 1957 catalizó a los EE. UU. para llegar a la Luna en 1969, los cambios globales de hoy deben impulsar una nueva "carrera espacial". Esta vez, el objetivo no es solo explorar el espacio, sino fabricar el futuro dentro de él. Naciones como China han identificado la fabricación de semiconductores en el espacio como una prioridad estratégica y están avanzando rápidamente en esta área, construyendo su propia estación espacial y realizando experimentos relevantes. En esta competencia, EE. UU. está ayudando a dar forma al futuro de la fabricación de semiconductores en el espacio fomentando la innovación a través de inversiones e investigaciones estratégicas. Continuar con este impulso será crucial para el liderazgo a largo plazo en el campo. Esto incluye un esfuerzo nacional coordinado para invertir en infraestructura orbital de I+D, apoyar asociaciones público-privadas y mantener plataformas como la EEI y sus sucesoras.

La respuesta estratégica de América: De la Ley CHIPS a la órbita

Mirando hacia los próximos 50 años, los semiconductores fabricados en el espacio probablemente jugarán un papel crucial en la seguridad nacional. La buena noticia es que no partimos de cero. Programas a través de la NASA, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA), la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y la reciente Ley CHIPS y de Ciencia están sentando las bases para aplicaciones comerciales y nacionales de la fabricación en el espacio. La Ley CHIPS, con un valor de cientos de miles de millones de dólares, está diseñada para revitalizar la producción nacional de chips y fomentar la investigación fundamental. Estas iniciativas deben expandirse y acelerarse. Debemos tratar la microgravedad no solo como un entorno de investigación, sino como una extensión del ecosistema de innovación que siempre ha distinguido a los EE. UU. Estados Unidos posee la profundidad científica, la infraestructura comercial y el impulso histórico para tomar el liderazgo una vez más. Lo que se necesita ahora es un enfoque sostenido y una coordinación estratégica. El costo del retraso no es solo una oportunidad perdida; será una vulnerabilidad peligrosa.

Así como en 1969 no podíamos prever que los mismos circuitos integrados utilizados en el Apollo Guidance Computer algún día impulsarían cada teléfono, automóvil y satélite, hoy tampoco podemos prever completamente el impacto de los semiconductores habilitados por la microgravedad. Como dijo una vez el inventor William Shockley: "Sabíamos que teníamos un nuevo mundo agarrado por la cola". Hoy, con los avances en la fabricación en el espacio y la computación post-CMOS en el horizonte, volvemos a tener un nuevo mundo agarrado por la cola. Las personas que hoy dan forma a los cimientos de las tecnologías de computación y la fabricación en el espacio, darán forma al futuro de nuestra seguridad y prosperidad global. Es hora de asumir el liderazgo en la fabricación de semiconductores en el espacio con el mismo espíritu y determinación que en 1969.

Fuente: Laboratorio Nacional de la EEI