La humanidad pronto podría ver la construcción de grandes estructuras en el espacio de una pieza a la vez, la forma en que las arañas tejen sus telas en la Tierra.
Una compañía llamada Tethers Unlimited está desarrollando un sistema de fabricación en el espacio llamado «SpiderFab», que utilizaría robots “arácnidos” para armar grandes objetos en órbita o más allá.
SpiderFab podría ayudar a construir antenas de radio gigantes y extensiones de la nave y paneles solares en la próxima década, dijo Rob Hoyt, director ejecutivo y jefe científico de Tethers Unlimited. Pero él tiene una visión aún más grandiosa de la tecnología (y proyectos asociados que la compañía está trabajando) en el largo plazo.
«Nuestro objetivo en realidad a largo plazo para todo este trabajo es permitir finalmente, el uso de los recursos in-situ para la construcción de la infraestructura en el espacio que se necesita para apoyar la expansión de la humanidad en todo el sistema solar», dijo Hoyt el 4 de marzo durante una presentación acerca del futuro de la NASA del grupo de Trabajo de Operaciones Espaciales (FISO).
Bajar los costos
Hoyt cree que el actual modelo de fabricación de nave espacial – en el que todo está construido y montado en el suelo, y se pone en marcha después de una sola pieza – deja mucho margen a la mejora.
«Es un proceso muy costoso y consume mucho tiempo, y también, el tamaño de los sistemas es un poco limitado por el tamaño de los entregables que son posibles de plegar y encajar dentro de un sudario de lanzamiento», dijo.
SpiderFab es un esfuerzo para disminuir los costos y aumentar la eficiencia. La idea es lanzar materias primas, como la fibra de carbono, a la órbita. Allí, los robots podrían transformar estos materiales en subestructuras entramadas, y luego armar e integrar estas piezas en sistemas más grandes.
Los beneficios potenciales de este enfoque son sustanciales, dijo Hoyt.
«Lo principal será que podemos desplegar aberturas y líneas de base que son mucho más grandes de lo que podemos corresponder en la actualidad en sudarios de lanzamiento», dijo. «La recompensa será mayor poder, mayor resolución, mayor sensibilidad y mayor ancho de banda para una amplia gama de la NASA, el Departamento de Defensa y misiones comerciales en el espacio.»
Además, los objetos construidos en el espacio pueden ser más elegantes y más simples que los que son lanzados desde el suelo, ya que no necesitan sobrevivir a los rigores de lanzamiento. Esto debería conducir a reducciones en la complejidad del diseño y de la masa del sistema, lo que podría dar lugar a ahorros de costes significativos, agregó Hoyt.
Estudios de caso
SpiderFab ha recibido dos rondas de financiación del programa de la NASA de Conceptos Avanzados Innovadoras NIAC, cuyo objetivo es fomentar el desarrollo de las tecnologías espaciales que potencialmente cambian el juego.
Según Hoyt, el estudio del caso de los análisis realizados en el marco del premio Phase 1 NIAC indicó que SpiderFab podría lograr mejoras de magnitud de rendimiento en los sistemas en los componentes en que «más grande es mejor» – tales como paneles solares y piezas del telescopio.
Como ejemplo del potencial del SpiderFab, Hoyt citó la propuesta del telescopio espacial, (NWO) que utilizaría una enorme «sombrilla estelar» para bloquear la mayoría de la luz de una estrella determinada, permitiendo así obtener imágenes directamente de los exoplanetas que le orbitan.
La sombrilla estelar más grande convencionalmente construida sería de unos 203 pies (62 metros) de ancho, dijo Hoyt. El empleo en órbita fabricaría con la misma cantidad de masa 406 pies (124 m), lo que permite a NWO dos veces más acercar a las estrellas que apunta – y por lo tanto observar más planetas, agregó Hoyt.
Además, el lanzamiento de la sombrilla estelar en forma de materia prima, en lugar de en forma acabada, reduce su volumen por un factor de 30, permitiendo así un cohete más pequeño (y por lo tanto más barato) que se utilizará para la misión potencial, dijo Hoyt.
«Todos estos beneficios se combinan para permitir a la NASA detectar básicamente 16 veces más planetas habitables por dólar de los contribuyentes», dijo.
Tethers Unlimited ya ha construido una máquina que hace las estructuras de soporte de truss aquí en la Tierra usando un proceso similar a la impresión 3D.
¿Cómo funcionaría?
En el corazón del concepto de SpiderFab es un robot multiarmed que fabricaría elementos estructurales con una «hilera» y utiliza otro para unirse a estas piezas, ya que se arrastra sobre la cada vez mayor «web».
Tethers Unlimited, está basada en Bothell, Washington, y está trabajando para desarrollar las diversas tecnologías necesarias para lograr una visión tan ambiciosa, dijo Hoyt.
Por ejemplo, en un proyecto financiado por el programa de la NASA Small Business Innovation Research (SBIR), la empresa ya construyó una máquina que crea cerchas estructurales ligeras de carretes de fibra de carbono, utilizando un proceso similar a la impresión 3D.
Este «trusselator», que es aproximadamente del tamaño de un horno de microondas, puede batir a cabo la armadura – el tipo de cosas que se podrían poner juntas para formar un auge de las naves espaciales y otros sistemas – a razón de 2 pulgadas (5 centímetros) por minuto , dijo Hoyt.
«En el marco del trabajo de NIAC y SBIR, creo que ya hemos validado la viabilidad básica de los procesos clave necesarios» para el concepto amplio SpiderFab, dijo.
El equipo está trabajando actualmente en un trusselator de segunda generación, y espera tener un prototipo listo a principios del verano. Tethers quiere poner en marcha un pequeño «MakerSat» un par de años a partir de ahora para demostrar el proceso en órbita. Esta nave puede terminar siendo un CubeSat desplegado desde la Estación Espacial Internacional, dijo Hoyt.
La compañía también ha comprado un robot Baxter disponibles comercialmente, y está usando la máquina para aprender a ensamblar armazones robóticamente. Hoyt y sus colegas seguirán desarrollando y perfeccionando este proceso en el suelo, y luego tratarán de poner en marcha un «MakerSat 2» para probarlo en el espacio – tal vez para la construcción de la estructura de celosía para una gran sombrilla estelar.
«En un mundo perfecto – si los fondos fluyen y el proceso de contratación no se acabara nunca – pensamos que podíamos llegar a ser capaces de construir grandes estructuras de soporte para antenas y paneles solares, y ese tipo de componentes, a principios de los años 2020 «, dijo Hoyt.
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