La gravedad artificial sigue siendo materia de ciencia ficción. Pero lidiar con la falta de gravedad causa problemas significativos en muchos astronautas, que van desde el deterioro de los huesos hasta la pérdida de la vista. Un método alternativo que podría eliminar algunos de estos problemas es la “gravedad simulada”, que utiliza una estructura giratoria para crear una fuerza centrífuga que tendría el mismo efecto en el cuerpo que la gravedad. Queda por ver si esto resolvería o no los problemas causados por la falta de gravedad. Aún así, la NASA parece estar interesada en la idea, por una suma de 600.000 $ USA el Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA (NIAC) Fase II subvención a un equipo de la Universidad Carnegie Mellon (CMU) y la Universidad de Washington (UW) que está buscando desarrollar un estructura que puede simular la gravedad total de la Tierra y ser lanzada en un solo cohete.
El proyecto en cuestión es “Estructura espacial a escala de kilómetros desde un solo lanzamiento”, que fue admitido inicialmente en el programa NIAC el año pasado. Durante el año pasado, completaron con éxito un proyecto de Fase I en el que “analizaron un concepto de misión análogo al Lunar Gateway” que podría desplegarse en una estructura de un kilómetro de largo. Habiendo cumplido con las expectativas de la NASA como parte de ese programa, el equipo, encabezado por el profesor Zac Manchester de CMU y Jeffery Lipton de UW, fueron aceptados recientemente como becarios NIAC 2022.
Sin embargo, este no es el primer proyecto NIAC que aborda la idea de grandes estructuras en el espacio. NextBigFuture informó en 2021 sobre alrededor de una docena de proyectos financiados por NIAC que aprovecharían los nuevos metamateriales para expandir drásticamente su tamaño una vez en el espacio. La NASA tampoco está sola en su apoyo: la Fundación Nacional de Ciencias de China ha apoyado los esfuerzos para desarrollar un objeto del tamaño de un kilómetro por una suma de 2,3 millones de $ USA.
Estas grandes estructuras necesitan una gran inversión, pero también tienen grandes beneficios potenciales. Hay dos opciones para alcanzar la gravedad de la Tierra usando fuerzas centrífugas. O gira muy, muy rápido, o tiene un eje de rotación muy, muy grande. Desafortunadamente, a los humanos, siendo las bolsas blandas de agua que son, realmente no les gusta girar súper rápido durante largos períodos, como puede decir cualquiera que se haya puesto malo alguna vez en un atracción de feria. La ciencia pone ese límite de velocidad de rotación para la incomodidad en alrededor de 3 RPM. Entonces, para rotar a menos de 3 RPM y aún así tener el beneficio de la gravedad simulada de la Tierra, la estructura en sí debe tener un kilómetro de largo.
Colocar tanto material en un solo lanzamiento de cohete hasta ahora ha resultado imposible. Pero el Dr. Manchester y su equipo creen que han encontrado una posible solución al problema imposible: una “estructura desplegable de alta relación de expansión” o HERDS. Los propios HERDS utilizan dos innovaciones mecánicas novedosas: augética de corte y mecanismos de tijera ramificados.
Los augéticos de corte son un tipo novedoso de metamaterial que se expandirá cuando se estire en un patrón quiral. El nivel de quiralidad también puede controlar la rigidez del material. Parece que están ganando terreno en aplicaciones robóticas como actuadores lineales y pinzas, pero aún no se ha probado su uso en el espacio.
Los mecanismos de tijera ramificados son otra forma de desplegar una estructura más grande a partir de una compacta. Originalmente desarrollado por el Youtuber y artista Henry Segerman, los mecanismos de tijera ramificados encajan en estructuras mucho más grandes a partir de otras más compactas. Incluso puede comprar kit de demostración en Shapeways, pero una vez más, las estructuras aún no se han utilizado en el espacio.
Idealmente, uno o ambos de estos sistemas funcionarían para crear la estructura de un hábitat espacial a escala de un kilómetro capaz de rotar a una velocidad que simule suficientemente la gravedad de la Tierra. Los Dres. Manchester, Lipton y su equipo creen que pueden utilizar estas tecnologías para crear estructuras tubulares que pueden expandirse hasta 150 veces su tamaño cuando se empaquetan en el carenado de un cohete. Ese es un objetivo ambicioso, pero tienen el tiempo y algunos fondos para trabajar en ello. Al final del período de estudio de dos años del NIAC, si la idea está lo suficientemente desarrollada, estas nuevas tecnologías podrían incluso tener tiempo para integrarse en los planes para Lunar Gateway.
Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Andy Tomaswick, Universe Today
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