Planeador Instantáneo -- Sólo Agregue Luz

Unas alas inflables, endurecidas por el sol y probadas por estudiantes este fin de semana, podrían algún día llevar a un planeador robótico por los cielos de Marte.

Mayo 2, 2003: Mañana, un globo de altitud se elevará hasta los confines del espacio, llevando con él a un pequeño planeador. Bajo el negro cielo espacial, a 33.000 metros (100.000 pies) sobre el nivel del suelo, el planeador desplegará desde sus costados un par de alas inflables. Los rayos ultravioleta del sol las endurecerán hasta dejarlas listas para volar.

Es un escenario que algún día podría ser utilizado para enviar un explorador planetario alado hacia Marte. Si así fuera, algunos de los más de 40 estudiantes de la Universidad de Kentucky que han diseñado y desarrollado este planeador podrían ayudar a lograrlo.

Arriba: Un planeador marciano podría algún día ofrecer a los científicos una prolongada y cercana mirada a la superficie del planeta rojo. Imagen cortesía de la NASA.

"Es posible. Algunos de los estudiantes que verdaderamente han disfrutado con este proyecto, podrían encontrarse en el futuro trabajando profesionalmente en una sonda planeadora para explorar el planeta rojo", dice Suzanne Smith, profesora asociada de ingeniería mecánica en la Universidad de Kentucky y uno de los consejeros de la facultad para el proyecto llamado BIG BLUE -- una abreviación en ingl&eacutes para Baseline Inflatable Glider Ballon Launched Unmanned Experiment ó Experimento de Lanzamiento No Tripulado de Globo Planeador Inflable.

Un planeador volando sobre la superficie de Marte podría ofrecernos una mirada mucho más cercana que la de un satélite en órbita, y a la vez cubrir mucho más territorio que los vehículos de terreno como el Sojourner.

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La atmósfera de Marte, sin embargo es muy tenue, con una densidad de menos del 1% de la de la Tierra, así que un planeador necesitaría alas muy largas y delgadas para mantenerse en vuelo. Con las alas rígidas tradicionales, aun un maestro de origami sería incapaz de plegarlas en forma lo suficientemente compacta. Para empacar al planeador en un paquete tan pequeño como fuera posible para su lanzamiento, algunos investigadores están explorando la idea de alas "inflables", que serían infladas cuando fuera necesario.

Es una solución elegante para el problema de tamaño, pero que a su vez genera su propio y diferente problema. El desdoble de las alas inflables durante el vuelo hace que el planeador sea inestable, y este desdoblamiento es particularmente nocivo para las largas y delgadas alas necesarias en Marte.

Para conseguir alas rígidas a partir de un paquete inflable, los estudiantes están utilizando algo de brujería química para hacer que las alas se endurezcan luego de inflarse.

Todo lo que necesitan es una pequeña ayuda del Sol.

Abajo: Las alas consisten en tubos paralelos inflables que pueden ser empacados dentro del fuselaje cuando están desinflados, como se ve a la izquierda. Fotografiados aquí están Scott Massa, Aaron Welch y Nathan Shewmaker, estudiantes de la Universidad de Kentucky que son miembros del equipo BIG BLUE. Foto cortesía de la Universidad de Kentucky.

"Estamos trabajando con la compañía ILC Dover, Inc., para diseñar un material epóxico especial que se endurezca cuando se exponga a la luz ultravioleta (UV), de forma que tenga una dureza adecuada a las temperaturas e intensidades UV a esa altitud", dice Smith, que supervisa el proyecto junto con los profesores Jamey Jacob, James Lumpp y William Smith, todos de la Universidad de Kentuky.

A la altura a la que el planeador desplegará sus alas, la radiación ultravioleta del sol es mucho más intensa que aquí en el suelo. Tanto la fuerte radiación como el aire escaso a 33.000 metros se asemejan a las condiciones en Marte, así que la prueba es una aproximación razonable a lo que podría suceder en una misión real al planeta rojo. La radiación sería peligrosa para los humanos, pero tiene la intensidad suficiente para transformar las alas parecidas a globos en superficies de vuelo estructuralmente rígidas.

"El proceso es semejante a las emplomaduras para dientes, endurecidas con rayos UV que los dentistas utilizan a veces", explica Smith. Los detalles son complejos, pero básicamente, cuando los fotones de luz UV golpean las moléculas del material epóxico, inducen un cambio químico que transforma al pegajoso compuesto en un sólido.

¡Presto! Planeador instantáneo.

Trabajando con los Profesionales

Más allá del desarrollo de un potencial tecnológico de exploración para Marte, un segundo objetivo es dar a los estudiantes universitarios un incentivo para interesarlos en trabajos reales que se llevan a cabo para ambiciosos proyectos aeroespaciales.

"Las pruebas y los exámenes son una cosa, pero este proyecto permite a los estudiantes de último año de ingeniería y de informática experimentar las complejidades y el trabajo en equipo de un proyecto real", dice Smith. La NASA está financiando este trabajo como parte de su Programa de Becas para el Desarrollo de la Fuerza de Trabajo Aeroespacial (Grant Aerospace Workforce Development Program).

El planeador es mucho más que alas llamativas y fuselaje. Autopilotaje computarizado, rastreo electrónico y equipos de comunicaciones, así como medición óptica de la forma del ala y de su rendimiento durante el vuelo, son solamente una pequeña parte de la complejidad de un planeador funcional diseñado para recolectar datos científicos sobre sí mismo.

Derecha: Los circuitos electrónicos y el equipo óptico de medición de superficie se suman a la complejidad del planeador. Foto cortesía Universidad de Kentucky.

Los más de 40 estudiantes han trabajado junto a científicos e ingenieros profesionales en varios centros de la NASA, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (National Oceanic and Atmospheric Administration - NOAA) e ILC Dover, la compañía que fabrica los trajes espaciales de los astronautas y que se especializa en tejidos fuertes inflables.

ILC Dover está fabricando las alas inflables de auto-endurecimiento para el proyecto, cumpliendo con las especificaciones proporcionadas por los estudiantes. El lanzamiento del globo está siendo manejado por Edge of Space Sciences (Ciencias del Límite Espacial), un grupo sin fines de lucro con base en Denver, Colorado.

"Todos estos profesionales tratan a los estudiantes como iguales, trabajando en un proyecto conjunto, no cómo participantes en clase fuera del salón", dice Smith.

Por ejemplo, el Centro Langley de Investigación de la NASA trabajó con estudiantes para incorporar tecnologías avanzadas de medición superficial utilizando haces de luz para medir la formas de las alas durante el vuelo (un proceso llamado fotogrametría). Es la misma tecnología que los ingenieros de la NASA están usando para desarrollar velas solares y otras astronaves estilo "telaraña". Otros equipos de estudiantes trabajaron con NOAA para predecir las intensidades UV para determinadas altitudes, localizaciones y época del año cuando se realizan los vuelos.

Izquierda: La meta del proyecto BIG BLUE es elevar un planeador hasta unos 33.000 metros (100.000 pies) utilizando un globo de altitud; inflar y endurecer las alas, y luego regresar volando al suelo. Imagen cortesía de la Universidad de Kentucky.

El vuelo de prueba que se llevará a cabo sobre Colorado comprobará solamente el despliegue de las alas y la operación de la electrónica a bordo; un paracaídas traerá el aparato de regreso a tierra. En el otoño, un nuevo grupo de estudiantes reiniciará el proyecto y mejorará el diseño.

Todo este duro trabajo culminará en un vuelo de prueba completo el próximo enero, cuando el planeador realmente regrese volando. Para los estudiantes que no puedan asistir a los vuelos de prueba, y para cualquier otra persona que esté interesada en observar el progreso de los vuelos, los datos telemétricos serán transmitidos en vivo por Internet.

Será ciertamente una experiencia inolvidable para los estudiantes y sus colaboradores en la NASA ver que su creación desarrolle alas y vuele a casa desde los confines del espacio. Y quizás un día podrán ver a su concepto extender las alas sobre un planeta de tono más rojizo.

Enlaces a la Red (en inglés)

BIG BLUE -- Portal de la Universidad de Kentucky

Ciencias del Límite Espacial -- Información detallada sobre el lanzamiento del globo de gran altitud que transportará el planeador a los confines del espacio.

Rastreo de Vuelo en Vivo -- Del portal de EOSS

El Prototipo del Planeador de Marte de la NASA completa vuelo de prueba Centro de Investigaciones Ames (Ames Research Center) de la NASA.

Diseñe su propio Planeador Marciano -- Actividad educativa de NASA Quest.

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