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El futuro de los trajes espaciales

Resumen: Los científicos están diseñando nuevos trajes espaciales, que proporcionarán una gran movilidad a los exploradores humanos en la Luna y Marte. Los nuevos trajes, menos voluminosos que los actuales, permitirán que los seres humanos viajen más fácilmente y que realicen experimentos científicos intrincados en la superficie de mundos distantes.

En los 40 años que los seres humanos han estado viajando en el espacio, los trajes que usan han cambiado muy poco. Los equipos presurizados de grandes dimensiones albergan a los astronautas en una burbuja de protección, pero su masa significativa y la presión que ejercen limitan seriamente la movilidad.

Los voluminosos trajes espaciales usados durante las misiones Apolo necesitarán ser modificados para las futuras misiones a la luna, con el objeto de aumentar la movilidad del astronauta. Crédito: NASA

Pero Dava Newman, una profesora de sistemas de ingeniería para aeronáutica y astronáutica en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), desea modificar esa condición.

Newman está trabajando en el diseño de un traje avanzado pensado para permitir una movilidad superior cuando los seres humanos eventualmente alcancen Marte o vuelvan a la Luna. Su traje, denominado BioSuit, hecho de spandex y nylon se parece más al traje del Hombre Araña que al de John Glenn. Los trajes espaciales actuales pueden causar problemas al diseñar misiones, porque los astronautas no pueden a veces realizar experimentos científicos intrincados al ser obstaculizados por los pesados trajes. Para los seres humanos que exploren la superficie de Marte y que realicen tareas como taladrar la superficie para buscar signos de vida pasada o actual, los nuevos trajes espaciales, con movilidad incrementada, son una necesidad.

Los voluminosos trajes espaciales tradicionales "no producen la capacidad de movilidad y de locomoción que los astronautas necesitan para las misiones de exploración en ambientes de gravedad parcial", dice Newman.

Newman, su colega Jeff Hoffman, sus estudiantes y una firma de diseñadores locales, Trotti and Associates, han estado trabajando en el proyecto aproximadamente siete años. Sus prototipos todavía no están listos para el viaje espacial, pero demuestran lo que ellos intentan alcanzar: un traje espacial liviano y ajustado a la piel que permitirá que los astronautas se conviertan en verdaderos exploradores lunares y marcianos.

Newman anticipa que el BioSuit podría estar listo para la época en que los seres humanos estén preparados para lanzar una expedición a Marte, posiblemente dentro de 10 años. Los trajes espaciales actuales no podrían afrontar los desafíos de una misión exploratoria de esas características, dice Newman.

Un nuevo concepto

Dava Newman modela su Biosuit en la escultura "Figura Reclinada", de Henry Moore, en el campus del MIT. Crédito: Donna Coveney/MIT

El traje prototipo de Newman es un revolucionario alejamiento del modelo tradicional. En vez de usar presurización con gas, que ejerce una fuerza en el cuerpo del astronauta para protegerlo contra el vacío del espacio, el nuevo traje confía en la presión mecánica, lo cual implica envolver apretadas capas de material alrededor del cuerpo. El truco es hacer un traje que se ajuste a la piel pero que se estire cuando el cuerpo se mueve, permitiendo libertad de movimientos.

Durante los últimos 40 años, los trajes espaciales progresivamente se han vuelto más pesados, y ahora pesan aproximadamente 140 kg. Ese peso —debido principalmente a las capas múltiples y al sistema de soporte de vida acoplado con la presurización con gas— limita seriamente los movimientos de los astronautas. Del 70 al 80 por ciento de la energía que consumen mientras usan el traje se gasta en el trabajo realizado contra el traje para doblarlo.

"No puedes flexionar mucho los brazos o las piernas en ese tipo de traje", dice Newman.

Cuando un astronauta se encuentra en un ambiente de microgravedad (por ejemplo, haciendo una caminata espacial fuera de la Estación Espacial Internacional), el trabajo en un traje tan masivo es manejable, pero, como dice Newman, "esto se convierte en un asunto totalmente distinto cuando se está en la Luna o en Marte y tenemos que caminar o correr".

Otra ventaja del BioSuit es su seguridad: si un traje tradicional es perforado por un micrometeorito u otro objeto, el astronauta debe volver a la estación espacial o a la base de origen inmediatamente, antes de que ocurra una descompresión peligrosa para la vida. Con el BioSuit, una perforación pequeña y aislada se puede envolver con un vendaje, y el resto del traje seguirá intacto.

La NASA se propone establecer la presencia humana en la luna antes de 2020. Los nuevos trajes espaciales podrían ser una parte importante de este plan, pues los seres humanos necesitarán pasar mucho tiempo en movimiento sobre la superficie lunar. Crédito: NASA

Newman dice que el BioSuit terminado podría ser un híbrido que incorpore algunos elementos de los trajes tradicionales, incluyendo una sección presurizada con gas para el torso y un casco. Un tanque de oxígeno se podría unir a la espalda.

Los investigadores del MIT están enfocados en las piernas y los brazos, que constituyen verdaderos desafíos para el diseño. En el laboratorio Man-Vehicle en el MIT, los estudiantes prueban varias técnicas para envolver las capas de material del traje, estas ténicas están basadas en los modelos en 3D —que ellos mismos han creado— del ser humano en movimiento, que muestran cómo la piel se estira durante la locomoción, al inclinarse, al escalar y al conducir un rover.

La clave del diseño es el patrón de líneas del traje, que corresponden a las líneas de no-extensión (las líneas en la piel que no se extienden cuando mueves las piernas o los brazos). Esas líneas proporcionan un "esqueleto rígido" de soporte estructural, a la vez que otorgan una movilidad máxima.

Para poder ser usado en el espacio, el BioSuit debe entregar cerca de un tercio de la presión ejercida por la atmósfera terrestre, aproximadamente 30 kPa(kilopascales). El traje prototipo actual ejerce cerca de 20 kPa, y los investigadores han conseguido nuevos modelos de hasta 25 a 30 kPa.

Permanecer en forma

Los exploradores humanos en Marte también se beneficiarían de la movilidad incrementada de los nuevos diseños de trajes espaciales. Los trajes actuales podrían restringir su capacidad de moverse sobre la superficie y de conducir experimentos científicos de campo. Crédito: NASA

Los nuevos trajes podrían también ayudar a los astronautas a mantenerse en forma durante el viaje de seis meses a Marte. Los estudios han demostrado que los astronautas pierden hasta 40 por ciento de su fuerza muscular en el espacio, pero los nuevos equipos se podrían diseñar para ofrecer niveles de resistencia variable, permitiendo que los astronautas se ejerciten contra los trajes durante el largo viaje a Marte.

Aunque llevar los nuevos trajes al espacio es la meta última, Newman también se está centrando en usos terrestres en un futuro próximo, por ejemplo, el entrenamiento atlético o la rehabilitación física.

El BioSuit se basa en ideas desarrolladas en los años 60 y 70 por Paul Webb, quien fue el primero en elaborar el concepto de un "traje para actividad espacial", y Saul Iberall, quien postuló las líneas de no-extensión del cuerpo. Sin embargo, ni la tecnología ni los materiales necesarios estaban disponibles en ese entonces.

"El Dr. Webb tuvo una gran idea, pero adelantada a su época. Ahora nosotros estamos tratando de hacerla factible", dice Newman.

El proyecto fue inicialmente financiado por el Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA.

Traducido al español por Leonardo Montero Flores
Fuente: Astrobiology Magazine