Mike LaPointe tiene el envidiable trabajo de averiguar cómo llevar la exploración espacial al futuro de la ciencia ficción. Él y sus colegas financian proyectos de alto riesgo en el marco del programa de Conceptos Avanzados Innovadores de la NASA (NIAC por sus siglas en inglés), que la semana pasada anunció la concesión de subvenciones a 14 equipos que exploran ideas fantásticas. Muchas de ellas no prosperarán, pero algunas, como la tubería de oxígeno lunar o el espejo de telescopio espacial construido en el espacio, podrían cambiar las reglas del juego.
«Estamos estudiando desde ideas improvisados hasta cosas ya más conceptualizadas, pero aún no desarrolladas», afirma LaPointe. «Son cosas que se plantean a 20 o 30 años para ver cómo podríamos mejorar drásticamente o hacer posibles nuevos tipos de misiones de la NASA». Por ejemplo, aunque los esfuerzos para aumentar ligeramente la eficiencia de un motor de cohete químico serían loables, no se encuentra fuera del programa. Una propuesta de un sistema completamente nuevo que pudiera sustituir a los cohetes químicos encajaría perfectamente.
La NASA concede estas subvenciones anualmente, en su mayoría a investigadores académicos de Estados Unidos. Este nuevo lote de subvenciones se destina a proyectos de fase 1, cada uno de los cuales recibe 175.000 dólares para llevar a cabo un estudio de nueve meses que los investigadores utilizarán para exponer sus planes con más detalle, realizar pruebas y diseñar prototipos. Unos pocos proyectos prometedores pasarán a la Fase 2 y recibirán 600.000 dólares para un estudio de dos años. Después, la NASA concederá 2 millones de dólares a un único proyecto excepcional para financiar un estudio de fase 3 de dos años.
Algunos de los concursantes acabarán encontrando acomodo en la NASA o con un socio comercial; otros pueden tener un efecto indirecto en la exploración espacial al allanar el camino a tecnologías derivadas. Por ejemplo, la antena espacial hinchable de la start-up Freefall Aerospace comenzó como un proyecto NIAC. Una propuesta de NIAC para un helicóptero en el Planeta Rojo inspiró el helicóptero marciano Ingenuity, ambos ideas que sí se ejecutaron.
Increíbles proyectos que la NASA financía
Materiales de construcción hechos en Marte con hongos y bacterias
Uno de los proyectos ganadores de este año es una propuesta para diseñar un hábitat ensamblado con materiales de construcción cultivados en Marte: sustancias generadas por hongos y bacterias. Es difícil enviar al espacio objetos grandes y pesados, como una estructura de vivienda. El coste de lanzamiento lo hace imposible y, además, hay que meterlo en un cohete y aterrizar en Marte. Pero este proyecto, desarrollado por la ingeniera mecánica y de materiales, Congrui Jin, y sus colegas de la Universidad de Nebraska, explora la idea de los bloques de construcción autocrecientes.
Estos hongos o bacterias empiezan siendo pequeños, pero poco a poco crecen con filamentos y zarcillos para llenar el espacio de que disponen. «Los llamamos materiales autocurativos», explica Jin, cuyo grupo de investigación los ha utilizado para crear biominerales y biopolímeros que rellenan grietas en el hormigón. «Queremos dar un paso más para desarrollar materiales autocrecientes».
En un biorreactor en Marte, esos materiales crecerían hasta convertirse en ladrillos resistentes. El proceso sería costoso en la Tierra, pero como el Planeta Rojo carece de hormigón y de trabajadores de la construcción, allí podría tener más sentido económico. Durante su estudio en el NIAC, Jin planea determinar si el proceso de crecimiento podría acelerarse de meses a días y cuánto tiempo podrían sobrevivir los materiales en el duro entorno marciano.
No es la primera vez que el NIAC financia un experimento destinado a utilizar hongos para crear estructuras en el espacio: otro proyecto de «micotectura» fue uno de los ganadores del año pasado. Pero el proyecto de este equipo se centrará en utilizar un aspecto diferente del hongo: los minerales que forma en determinadas condiciones, como el carbonato cálcico, en lugar de los hilos parecidos a raíces llamados micelios.
Un conducto en la Luna para transportar oxígeno a los astronautas
Otro ganador del NIAC propone el diseño de un gigantesco conducto lunar que podría suministrar oxígeno a los astronautas de una futura base lunar. Gracias al programa Artemis de la NASA, los astronautas llegarán a la Luna en 2026. Las futuras misiones más largas requerirán suministros de oxígeno que duren semanas o meses y posiblemente se utilicen como combustible para cohetes. Transportar tanques de oxígeno al espacio es tan problemático como lanzar materiales de construcción, pero fabricar el gas en la Luna podría ser una opción mejor. El oxígeno puede obtenerse como subproducto de la extracción de hielo mediante un proceso llamado electrólisis.
Sin embargo, hay un problema logístico: una explotación minera lunar podría no estar justo al lado del campamento. El hielo lunar abunda en los cráteres permanentemente a la sombra, pero también son los lugares más fríos de la Luna y puede resultar difícil comunicarse con ellos. Según Peter Curreri, antiguo científico de la NASA y cofundador y director científico de la empresa Lunar Resources, una opción es fabricar el oxígeno en el cráter y transportarlo a la base en un vehículo explorador. Pero, señala, «producir oxígeno en un lugar y trasladarlo, utilizando bidones comprimidos o dewars con robots, es muy caro y poco manejable».
La propuesta de su equipo consiste en averiguar cómo construir una tubería de 5 kilómetros que conecte dos zonas. Se construiría en segmentos mediante robots, utilizando metales como el aluminio extraído del suelo lunar. Los segmentos se soldarían entre sí y la tubería discurriría en una zanja o sobre un soporte, lo que no difiere mucho de las tuberías de petróleo en la Tierra. Permitiría un flujo de oxígeno de 2 kilogramos por hora, suficiente para las necesidades de los futuros astronautas de la NASA. Curreri y sus colegas están llevando a cabo un estudio de viabilidad, considerando los costes potenciales, la mejor arquitectura para la tubería y si las reparaciones podrían ser realizadas por vehículos exploradores.
Espejos líquidos creados en el espacio para telescopios más potentes: FLUTE
Algunos de los otros becarios tienen una inclinación más astronómica. Por ejemplo, Edward Balaban, científico del Centro de Investigación Ames de la NASA en California, está investigando el uso de la gravedad casi nula del espacio para moldear fluidos que sirvan de espejos o lentes para telescopios espaciales gigantes. Éstos serían más potentes que los espejos de los telescopios actuales, que suelen estar hechos de un tipo especial de vidrio y son vulnerables a los impactos de micrometeoroides y a las sacudidas durante el proceso de lanzamiento. El diámetro de un espejo también determina la distancia a la que un telescopio puede resolver un objeto en el espacio profundo, pero hoy en día eso está limitado por el tamaño del cohete de lanzamiento.
«El espejo del telescopio espacial James Webb, de 6,5 metros de diámetro, es un milagro de la ingeniería. Se necesitó mucha creatividad y riesgo técnico para doblarlo en forma de origami para que cupiera en la cubierta del vehículo de lanzamiento», dice Balaban, y luego la delicada estructura tuvo que sobrevivir a la violencia del lanzamiento. «Si intentamos ampliarlo, se vuelve más caro y complejo».
En cambio, con su concepto de «telescopio fluídico» que por sus siglas en inglés sería FLUTE, basta con lanzar una estructura de armazón -como una antena parabólica con forma de paraguas- y un depósito de líquido para espejos, como aleaciones de galio y líquidos iónicos. Tras el lanzamiento, el líquido se inyectaría en el armazón. En el espacio las gotas se adhieren entre sí gracias a la tensión superficial y la fuerza de gravedad terrestre no se interpone ni distorsiona su forma, el resultado será un espejo increíblemente liso sin necesidad de procesos mecánicos como el esmerilado y el pulido, que se utilizan para los espejos de cristal tradicionales. Después, se fijaría a los demás componentes del telescopio mediante un proceso automatizado.
Mediante pruebas en un avión y en la Estación Espacial Internacional, su equipo ya ha aprendido a fabricar lentes con polímeros líquidos y han determinado que el volumen del líquido fija el grado de aumento. Con el financiamiento del NIAC, se prepararán para el siguiente paso: realizar una prueba de un pequeño espejo líquido en el espacio a finales de esta década. Su objetivo es diseñar finalmente un espejo de 50 metros, pero dado que esta tecnología es escalable, Balaban afirma que se podrían utilizar los mismos principios físicos para diseñar un espejo de kilómetros de ancho. El gran espejo del James Webb lo convierte en uno de los telescopios más sensibles jamás construidos, pero, afirma Balaban, para seguir avanzando puede ser necesario construir espejos más grandes con este nuevo método.
Un reflector para un satélite en órbita alta que vigile tormentas y precipitaciones
Zachary Cordero, investigador en astronáutica del MIT, dirige otro nuevo proyecto para desarrollar una técnica de fabricación en el espacio denominada «bend-forming». Consiste en doblar una sola hebra de alambre en nodos y ángulos específicos, añadiendo después juntas para crear una estructura rígida. Cordero y su equipo trabajan en una aplicación concreta: el diseño de un reflector para un satélite en órbita alta, que podría vigilar tormentas y precipitaciones midiendo los cambios de humedad en la atmósfera.
Como varios de los otros ganadores, su propuesta se enfrenta al reto de construir cosas realmente grandes en el espacio, a pesar de las limitaciones de tamaño y peso de los viajes en cohete. «Con los reflectores convencionales, cuanto más grandes se hacen, peor es la precisión de la superficie y acaban siendo inservibles. Hace décadas que se habla de cómo fabricar reflectores espaciales de 100 metros o un kilómetro de tamaño», explica. Con su proceso, se podría lanzar material suficiente para una antena parabólica de 100 metros en un solo cohete, afirma.
Entre los otros 14 ganadores se encuentra una propuesta para desplegar un hidroavión que vuele en Titán, la mayor luna de Saturno, y otra para que una sonda calentada penetre en el océano de su vecina, Encélado, encerrada por una gruesa capa exterior de hielo que se comporta como roca, gracias a las temperaturas bajo cero.
Aunque algunos de estos proyectos no tendrán éxito, el programa ayuda a la NASA a probar los límites de lo factible, afirma LaPointe: «Si un proyecto fracasa, sigue siendo útil para nosotros. Si funciona, podría transformar futuras misiones de la NASA».
(Con información de Wired)
