Publicado: 
11 de junio de 2007

Soga Origami


Un ingenioso dispositivo, similar a una soga hecha de papel plegado, ayudará a la NASA a coordinar grupos de satélites y a recuperar cohetes usados.

NASA

Junio 11, 2007: La NASA se suma a un equipo japonés en un experimento espacial que utiliza una suerte de origami (arte japonés del plegado de papel, también conocido como papiroflexia) inverso con el fin de hallar una manera de ayudar a mantener los satélites en sus órbitas o de hacer regresar fases de cohetes usados de forma rápida a la Tierra.

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Les Johnson, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA, está trabajando con el profesor Hironori A. Fujii, de la Universidad Metropolitana de Tokio, en un Sistema de Despliegue de Satélite por medio de una Soga Plana Plegada (Foldaway Flat Tether Deployment System, en idioma inglés) —o Fortissimo, como algunas veces se lo llama. "Es un nuevo método para desenrollar sogas en el espacio", dice Johnson. La misión está patrocinada por la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (ISAS/JAXA).

Derecha: Concepto artístico de un satélite atado a un transbordador espacial.

Fortissimo —que en música se abrevia "ff"— significa "muy fuerte" en italiano. Esta soga tendrá que ser fuerte teniendo en cuenta su delicada construcción. Mientras que la soga tiene una longitud de 1 km (3280 pies), solamente mide 0,05 mm de grosor y 50 mm (cerca de 2 pulgadas) de ancho. "Se parece a una tira de papel de aluminio, muy similar a una cinta de medir", dice Johnson. Esta soga se diferencia de las anteriores en "que siempre se había utilizado algún tipo de cable trenzado".

Johnson dice que se deben resolver muchos detalles antes del lanzamiento, el cual está planeado para 2009, en un cohete sonda tipo S-520.

"El equipo japonés ha diseñado un lanzador que tiene una forma parecida a la del aparato con que los bomberos guardan las mangueras. Es muy diferente de cualquier cosa que hayamos utilizado antes", continúa Johnson. El origami invertido funciona de la siguiente manera: Al comienzo del proceso, el producto está plegado; luego es jalado desde su parte superior para producir lo que sería prácticamente una línea recta. Los investigadores creen que de este modo se puede extender la soga 1 km en apenas algunos minutos.

Las primeras sogas espaciales fueron las líneas en forma de telaraña que conectaron a las naves espaciales Gemini 11 y 12 con los objetivos para acoplamiento de Agena, durante misiones separadas, en 1966. Estas misiones demostraron que las sogas podrían utilizarse para conectar naves espaciales, creando gravedad artificial, o bien para estabilizarlas.

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Arriba: (Izq.) Un diagrama esquemático del concepto de Fortissimo. (Der.) Un sistema de prueba en tierra.

El siguiente gran logro fue el Sistema de Satélite Anclado, un esfuerzo conjunto de la NASA e Italia, de 20 km de largo, que fue probado en vuelo en 1992 (TSS-1) y, posteriormente, en 1996 (TSS-1R). En esta oportunidad, se usó un sistema complejo de carretes similar a un cabrestante.(TSS-1 experimentó un atascamiento mecánico al iniciar su despliegue. TSS-1R alcanzó a obtener un gran volumen de datos antes de que otro contratiempo produjera el corte de la soga.)

La NASA comenzó a utilizar un Pequeño Sistema Desechable de Propulsión (ProSEDS, por su sigla en idioma inglés: Propulsive Small Expendable Deployer System), el cual fue construido tomando como base las versiones de prueba SEDS-1 y SEDS-2, que fueron más simples pero muy exitosas. El ProSEDS usaba una soga de 20 km (12 millas) desplegada en una bobina de la segunda fase del Delta II. Este sistema iba a volar en el año 2003, pero después de la tragedia del Columbia, la NASA evaluó nuevamente diversas misiones y decidió que el ProSEDS representaba un alto riesgo para la Estación Espacial Internacional.

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Como escribiera Robert Goddard cuando sus conceptos sobre viajes espaciales fueron ridiculizados: "El sueño no caerá". Otras naciones han realizado experimentos con sogas en más de 20 misiones en total, incluyendo la participación japonesa en los experimentos llevados a cabo con los cohetes Charge 1 y 2, en 1983 y 1984.

Recientemente, Fujii invitó a Johnson y a George Khazanov, un miembro investigador de la NASA, a participar en el proyecto como colaboradores. Ellos ayudarán al equipo japonés a buscar la manera de emplear la soga como medio de propulsión y, en particular, colaborarán para crear un modelo de la reacción de la soga al campo magnético terrestre.

El principio es similar a lo que sucede con una dinamo eléctrica en la Tierra: Si un alambre se mueve en un campo magnético, producirá una corriente eléctrica en el alambre. En una órbita baja, la soga Fortissimo se moverá a través del campo magnético de la Tierra y también de la ionosfera, que es una capa conductora de gas ionizado, ubicada en la parte alta de la atmósfera. La corriente resultante desacelerará a la nave. (La desaceleración producida por las sogas será una herramienta muy útil para bajar de sus órbitas a la basura espacial. También es posible producir aceleración bombeando corriente en la dirección contraria a través de la soga, aunque este tipo de experimento no es un objetivo particular de esta misión, destaca Johnson.)

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"Esperamos una corriente baja, un promedio de 1 a 3 amperios", continúa. Este valor variará, según la hora del día en que se lance la misión. La ionosfera se contrae por la noche y la soga transmitiría una cantidad de electrones 10 veces mayor durante el día que si se lanzara de noche.

Derecha: La esfera azul es la Tierra; las líneas rojas representan el campo magnético terrestre. Una soga que atraviesa este campo está sujeta a corrientes electrodinámicas.

También hay incertidumbre respecto de la fricción, la carga electrostática y otras fuerzas involucradas en el despliegue de la soga. Un modelo ha sido probado en tierra pero, antes de llevar a cabo experimentos orbitales, se debe realizar un experimento en el vacío y en caída libre desde el espacio para verificar las predicciones.

Asimismo, una diferencia con las sogas anteriores será la manera en la que se llevará a cabo el experimento: Durará solamente cinco minutos, se lo hará desde una altura de aproximadamente 100 km (62 millas), justo arriba de la atmósfera terrestre, a un máximo de 300 km (186 millas), y hasta que el dispositivo se destruya al ingresar nuevamente a la atmósfera de la Tierra.

Una vez en el espacio, la sonda lanzará un satélite que sube y luego baja a la misma velocidad que ella, pero que se mueve hacia afuera, jalando con delicadeza la cinta de aluminio y, se espera, revelando nuevas oportunidades en el espacio.