Enviar 1 kilogramo a Marte costará aproximadamente 2,4 millones de dólares, a juzgar por el coste de la misión Perseverance. Si desea empacar suministros y equipo para cualquier contingencia imaginable, necesitará muchos de esos kilogramos.
Pero, ¿qué pasaría si te saltaras casi todo ese peso y en su lugar solo tomaras una navaja suiza? Eso es exactamente lo que los científicos del Centro de Investigación Ames de la NASA y la Universidad de Stanford están probando con robots, algoritmos y materiales de construcción altamente avanzados.
Exploración masiva cero
“El concepto de exploración de masa cero tiene sus raíces en las máquinas autorreplicantes, un concepto de ingeniería que John von Neumann concibió en la década de 1940”, afirma Kenneth C. Cheung, investigador de NASA Ames. Participó en el nuevo estudio publicado recientemente en Science Robotics que cubre metamateriales autorreprogramables: materiales que no existen en la naturaleza y tienen la capacidad de cambiar su configuración por sí solos. «Es la idea de que un sistema de ingeniería no sólo puede replicarse, sino también mantenerse en el medio ambiente», añade.
Basado en este concepto, Robert A. Freitas Jr. propuso en la década de 1980 una nave espacial interestelar autorreplicante llamada sonda Von Neumann que visitaría un sistema estelar cercano, encontraría recursos para construir una copia de sí misma y enviaría esta copia a otra estrella. sistema. Enjuague y repita.
“La tecnología de los metamateriales reprogramables [has] avanzado hasta el punto en que podemos empezar a pensar en cosas así. No puede producir todo lo que necesitamos todavía, pero puede producir una gran parte de lo que necesitamos”, dice Christine E. Gregg, investigadora de NASA Ames y autora principal del estudio.
Bloques de construcción para el espacio
Uno de los problemas clave con las sondas de Von Neumann fue que tomar elementos encontrados en el suelo de mundos alienígenas y procesarlos en componentes de ingeniería reales requería muchos recursos y enormes cantidades de energía. El equipo Ames de la NASA resolvió esto utilizando «voxels» prefabricados: bloques de construcción estandarizados y reconfigurables.
El sistema deriva sus principios operativos de la forma en que funciona la naturaleza en un nivel muy fundamental. «Piense en cómo la biología, uno de los sistemas más escalables que jamás hayamos visto, construye cosas», dice Gregg. «Lo hace con bloques de construcción. Hay del orden de 20 aminoácidos que el cuerpo utiliza para producir proteínas y producir 200 aminoácidos». «Hay diferentes tipos de células y luego combina billones de esas células para formar órganos tan complejos como mi cabello y mis ojos. Estamos usando la misma estrategia», añade.
Para demostrar esta tecnología, construyeron un conjunto de 256 de esos bloques: estructuras 3D extremadamente fuertes hechas con un polímero reforzado con fibra de carbono llamado StattechNN-40CF. Cada bloque tenía interfaces de sujeción en cada lado que podían usarse para unirlos de manera reversible a otros bloques y formar una estructura de armadura fuerte.
Una estructura de celosía de 3×3 hecha con estos vóxeles tenía una carga de falla promedio de 900 Newtons, lo que significa que podría soportar más de 90 kilogramos a pesar de ser increíblemente liviana (su densidad es de solo 0,0103 gramos por centímetro cúbico). “Llevamos estos voxels en mochilas y construimos un bote, un refugio, un puente por el que se podía caminar. Las mochilas pesaban alrededor de 18 kilogramos. Sin tecnología como esa, ni siquiera se podría pensar en meter un barco y un puente en una mochila”, dice Cheung. «Pero lo importante de este estudio es que implementamos este sistema reconfigurable de forma autónoma con robots», añade.