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Origami y Satélites

La NASA está trabajando en conjunto con un equipo de científicos japoneses en un experimento espacial que usa una técnica origami inversa para ayudar a mantener a los satélites en sus órbitas correctas, o hacer que etapas de cohetes ya utilizadas regresen rápidamente a la Tierra.

Les Johnson, del Centro de Vuelo Espacial Marshall, está trabajando con el Profesor Hironori A. Fujii, de la Universidad Metropolitana de Tokio, en el proyecto Foldaway Flat Tether Deployment System; o Fortissimo, como se lo llama a veces. "Es un nuevo método para desplegar lazos (líneas de conexión o amarras electrodinámicas, como se los conoce en algunos ámbitos) en el espacio", dice Johnson. La misión está patrocinada por la Agencia Aeroespacial Japonesa (ISAS/JAXA).

Concepto artístico de un satélite enlazado a un transbordador espacial.

Fortissimo significa fuerte en italiano. Este lazo espacial será plano y tendrá que, efectivamente, ser fuerte considerando su delgada constitución. Mientras que la longitud del lazo es de 1 kilómetro (3280 pies), su grosor es de apenas 0,05 mm y su ancho de 50 mm (casi 2 pulgadas). "Parece una tira de papel aluminio, algo así como una cinta métrica", dice Johnson. Este tipo de lazo es un alejamiento del diseño de los anteriores, "que eran alambres trenzados de cierta forma".

Johnson dice que muchos detalles deben ser resueltos antes del lanzamiento previsto para el 2009 en la proa de un cohete sonda S-520.

"El equipo japonés ha diseñado un desplegador de lazo que se parece a los que usan los bomberos para almacenar las mangueras contra incendios. Es muy diferente a cualquier cosa que hayamos usado antes", continúa Johnson. Esta es la parte del origami inverso: El artefacto al principio está doblado y luego es desenrollado desde la cubierta para producir una línea casi recta [N.T.: Es como si en vez de armar una grulla con papel, la desarmáramos]. De este modo, creen los investigadores, el lazo podrá ser desplegado a 1 km en sólo pocos minutos.

Los primeros lazos espaciales eran las líneas tejidas que conectaron las naves espaciales Gemini 11 y 12 con sus objetivos de acoplamiento (cohetes Agena) en misiones llevadas a cabo en 1966. Estas misiones demostraron que los lazos espaciales podrían usarse en la conexión con naves espaciales para estabilizarlas o para crear una cierta gravedad artificial.

A la izquierda se puede apreciar un diagrama esquemático del concepto utilizado en Fortissimo. A la derecha se observa una prueba en tierra del sistema.

Posteriormente, el mayor esfuerzo fue el Sistema de Satélite Enlazado NASA-Italia de 20 km (NASA-Italy Tethered Satellite System, TSS-1), que voló en 1992 y 1996. Este proyecto usaba un complejo sistema de carrete que se asemejaba a un malacate. (El TSS-1 experimentó un temprano atasco mecánico en su despliegue. No obstante, recogió un gran volumen de datos antes de que se cortara el lazo).

Luego la NASA se enfocó en el ProSEDS, acrónimo de Propulsive Small Expendable Deployer System, el cual se desarrolló y construyó sobre las pruebas más simples y exitosas SEDS-1 y SED-2. El proyecto ProSEDS implicaba el despliegue de un lazo de 20 km (12 millas) desde una bobina ubicada en la segunda etapa de un cohete Delta II. Iba a volar en 2003, pero luego de la tragedia del Columbia, la NASA reevaluó algunas misiones y decidió que ProSED planteaba un gran riesgo para la Estación Espacial Internacional.

No obstante, como Robert Goddard escribió cuando sus conceptos de viajes espaciales fueron ridiculizados: "El sueño no morirá". Otras naciones han experimentado con lazos en más de 20 misiones, incluyendo la participación japonesa en los cohetes experimentales Charge 1 y 2 en 1983 y 1984.

Recientemente, Fujii invitó a Johnson y al investigador de la NASA George Khazanov a unirse al proyecto como co-investigadores. Ellos ayudarán al equipo japonés a definir el posible uso del lazo como medio de propulsión y, en particular, asistir en el modelado de la reacción del lazo ante el campo magnético de la Tierra.

El principio es similar a lo que sucede en un dínamo eléctrico en la Tierra: Un alambre moviéndose a través de un campo magnético producirá una corriente eléctrica en el alambre. En una órbita terrestre baja, el lazo Fortissimo se moverá a través del campo magnético terrestre y también a través de la ionosfera, una capa conductiva de gas ionizado en la atmósfera superior. La corriente resultante desacelerará la nave espacial. (La desaceleración por lazos espaciales es un treta que vendría bien para desorbitar chatarra espacial. La aceleración también es posible por el bombeo de la corriente en la dirección opuesta a través del lazo, pero testear la aceleración no es uno de los objetivos de nuestra misión, señala Johnson).

"Esperamos una corriente de valor medio bajo, aproximadamente de 1 a 3 amperes", continúa Johnson. Eso variará, dependiendo de la hora del día en que se realicen los lanzamientos. La ionosfera se contrae de noche y, por lo tanto, a través del lazo pasarían diez veces más electrones durante el día que en un lanzamiento nocturno.

La esfera azul es la Tierra; las líneas rojas indican el campo magnético terrestre. Una línea conductora orbitando a través de este campo está sujeta a corrientes electrodinámicas.

También existe incertidumbre sobre la fricción, carga electrostática, y otras fuerzas involucradas en el despliegue del lazo. Un modelo ha sido evaluado en tierra, pero un experimento en el vacío y en caída libre es necesario para verificar predicciones antes de posibles experimentos orbitales.

Además, diferente será la forma de llevar adelante el experimento comparado con las anteriores pruebas de lazos: El experimento durará apenas cinco minutos, (desde una altura de 100 km, justo por encima de la mayor parte de la atmósfera terrestre, hasta una cima de 300 km) antes de que el lazo se destruya durante la reentrada a la atmósfera.

Una vez en el espacio, la sonda desplegará un satélite que orbitará a la misma velocidad que ella, pero moviéndose lateralmente, tirando suavemente de la cinta de aluminio que los unirá y revelando nuevas oportunidades en el espacio.

Si tienes deseos de conocer interesantes aplicaciones geométricas y matemáticas del origami visita wikipedia con este link: ORIGAMI

La imagen NASA de la semana

Crédito: NASA

Comparación entre una tormenta de polvo marciana y otra terrestre. ¿Adivinen cuál es cuál? Sí, adivinaron, la de arriba es la marciana, ¿se dieron cuenta por el color rojizo?
La primavera en Marte, en cualquiera de sus hemisferios, es el tiempo propicio para las tormentas de polvo, grandes tormentas de polvo rojo. Estas tormentas se forman debido a la sublimación de las escarchas de dióxido de carbono que se encuentran en ambos polos.
La fotografía marciana fue obtenida con la sonda Mars Global Surveyor (MGS), en órbita alrededor de Marte, en el año 2000. En comparación, la nave SeaStar, en una órbita terrestre, obtuvo la foto inferior también en el 2000.
La tormenta marciana se extiende por más de 800 km desde el polo norte marciano, y la tormenta terrestre casi 1.800 km contados desde la costa noroeste de Africa, cerca de la línea ecuatorial. Ambas imágenes son mostradas en la misma escala, 4 km por pixel.