La gravedad artificial sigue siendo materia de ciencia ficción.Pero lidiar con la ingravidez causa serios problemas a muchos astronautas, desde el deterioro de los huesos hasta la pérdida de la visión.Otra forma de deshacerse de algunos de estos problemas es la “gravedad simulada”, que utiliza una estructura giratoria para crear una fuerza centrífuga en el cuerpo que tiene el mismo efecto que la gravedad.Queda por ver si esto puede resolver el problema de la falta de gravedad.Sin embargo, la NASAapasionado por las ideas– Se otorga una subvención de la Fase 2 del Laboratorio de Conceptos Avanzados (NIAC) de la NASA de $ 600,000 a un equipo de la Universidad Carnegie Mellon (CMU) y la Universidad de Washington (UW) que buscan desarrollar estructuras capaces de simular la gravedad total de la Tierra. Se lanza con un solo cohete.
El proyecto en cuestión es una “estructura espacial a escala de un solo kilómetro” aprobada por primera vez para el programa NIAC el año pasado.Durante el año pasado, completaron con éxito un proyecto de fase 1 para “analizar un concepto de misión similar al Lunar Gateway” que se puede implementar en una estructura de 1 km de largo.Como parte de este programa que cumple con las expectativas de la NASA, un equipo dirigido por el profesor Zac Manchester de CMU y Jeffery Lipton de UW fue aceptado recientemente como becario NIAC 2022.
Sin embargo, este no es el primer proyecto NIAC que aborda la idea de una gran estructura en el universo.Próximo gran futuroReportado en 2021En aproximadamente una docena de proyectos financiados por NIAC que aprovechan metamateriales novedosos para escalar drásticamente en tamaño.No es solo el apoyo de la NASA. Fundación Nacional de Ciencias de Chinaobjeto del tamaño de un kilómetroHasta $2,300,000.
Aunque estas grandes estructuras requieren una gran inversión, también tienen grandes beneficios potenciales.Hay dos opciones para usar la fuerza centrífuga para alcanzar la gravedad de la Tierra.O la rotación es muy rápida, o el eje de rotación es muy grande, o ambas cosas.Desafortunadamente, los humanos son bolsitas húmedas y, como sabrá cualquiera que se haya enfermado en un carnaval, no les gusta girar a velocidades súper rápidas por mucho tiempo.La ciencia establece un límite de velocidad de rotación para la incomodidad en torno a las 3 RPM.Por lo tanto, la estructura en sí debe tener 1 km de largo para beneficiarse del equivalente total de la Tierra de la gravedad simulada mientras gira a menos de 3 RPM.
Hasta ahora, ha resultado imposible poner tanto material en un solo lanzamiento de cohete.Sin embargo, el Dr. Manchester y su equipo creen que han encontrado una posible solución a un problema imposible: “estructuras de despliegue de alta tasa de expansión” o HERDS.HERDS en sí utiliza dos nuevas innovaciones mecánicas: una ayuda de corte y un mecanismo de tijera bifurcado.
Las ayudas de corte son un nuevo tipo de metamaterial que se expande cuando se tira en un patrón quiral.El nivel de quiralidad también puede controlar la rigidez del material.Aunque parece estar ganando terreno en aplicaciones robóticas como actuadores lineales y pinzas, aún no se han probado los casos de uso en el espacio.
El mecanismo de tijera bifurcada es otro método para distribuir estructuras más grandes a partir de estructuras compactas.Desarrollado originalmente por Youtuber y el artista Henry Segerman, el mecanismo de tijera bifurcada se ajusta de estructuras más pequeñas a estructuras mucho más grandes.También puede comprar el kit de demostración directamente de Shapeways, pero nuevamente, la estructura aún no se ha utilizado en el espacio.
Idealmente, uno o ambos de estos sistemas podrían usarse para crear estructuras de hábitat espacial a escala de kilómetros que podrían rotar a velocidades suficientes para simular la gravedad de la Tierra.doctorManchester, Lipton y su equipo creen que estas tecnologías podrían usarse para crear estructuras tubulares que pueden escalar hasta 150 veces su tamaño cuando se empaquetan en carenados de cohetes.Es un objetivo ambicioso, pero tienen el tiempo y el dinero para trabajar para lograrlo.Al final del período de estudio de NIAC de dos años, puede haber tiempo para que estas nuevas tecnologías se incorporen a las iniciativas de Lunar Gateway si las ideas se han materializado lo suficiente.
Aprende más:
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Evolución automática –Las estructuras espaciales de casi una milla de largo podrían desplegarse en Falcon Heavy
Enfoque científico –¿Por qué China quiere construir una nave espacial de 1 km de largo?¿Y es posible?
Lipton et al.Estructuras espaciales a escala de kilómetros en un solo lanzamiento
Imagen principal:
Representación gráfica de un sistema de 1 km de largo lanzado desde un solo cohete.
Créditos – Jack Manchester