Un nuevo material bioinspirado podría permitir construir hábitats espaciales y telescopios

Los investigadores han diseñado un material flexible que podría allanar el camino para el desarrollo de estructuras espaciales adaptables: se inspira en la flexibilidad de los componentes naturales y generaría una revolución en la industria espacial.

Científicos de la Agencia Espacial Europea (ESA) han dado un gran paso hacia el desarrollo de prometedores nuevos materiales inspirados en la naturaleza, que podrían conformar estructuras flexibles y muy funcionales en futuras misiones espaciales. Se trata de las llamadas redes totimórficas, que han pasado de una idea hipotética a aplicaciones prácticas.

Según informa Space.com y se indica en un estudio publicado en arXiv, los científicos se basaron en la investigación de estos nuevos metamateriales, que son estructuras que pueden cambiar su forma o propiedades mediante la aplicación de una simple fuerza externa, como por ejemplo un campo eléctrico o mediante compresión.

Este tipo de materiales son especialmente interesantes para aplicaciones en el espacio, ya que evitan los desafíos de probar reiteradamente estructuras grandes y complejas, como hábitats para la tripulación humana y telescopios, aportando la flexibilidad para cambiar esas estructuras si se actualizan las necesidades de una misión espacial con el paso del tiempo.

Nuevos materiales bioinspirados

Estos conceptos “copian” a las estructuras existentes en la naturaleza, que se construyen a partir de patrones simples y repetibles y pueden adquirir una variedad de formas, trabajando incluso en conjunto. Por ejemplo, las células óseas individuales o los esqueletos de pólipos de coral no son extremadamente fuertes en forma individual, pero cuando trabajan juntos pueden soportar el peso de enormes animales o gigantescas colonias submarinas.

Un tipo prometedor de metamaterial se conoce como red totimórfica: se trata de una estructura triangular con múltiples aristas que están unidas entre sí. Su configuración permite que la estructura se transforme en una amplia variedad de formas, aportando a la red totimórfica una flexibilidad increíble.

Los investigadores de la ESA buscan descubrir cómo reconfigurar una estructura grande en otra forma sin que la red totimórfica pierda su esencia, y cómo lograr esa transformación de la manera más eficiente posible. Esto permitiría avanzar hacia un material flexible, que podría allanar el camino para el desarrollo de estructuras espaciales adaptables.

Ensayos y pruebas

De acuerdo a un artículo publicado en Universe Today, una estructuran de estas características sería especialmente útil en varias aplicaciones, incluyendo la construcción de hábitats abovedados o la creación de un telescopio espacial con una distancia focal ajustable, que no dependa de actuadores complejos. Teniendo en cuenta esto, los investigadores desarrollaron un método para simular estas estructuras y aplicarlas a esos dos casos de uso.

Los especialistas configuraron una serie de ensayos que resuelven problemas de optimización asociados con ambas estructuras configurables, los hábitats y el telescopio. En ambos casos, se basaron en que la estructura totimórfica sea “análoga”: esto significa que puede moverse de forma continua y estable de un estado a otro, sin tener que “saltar” entre ellos. Aunque los resultados fueron prometedores, muestran que realizar físicamente este sistema será complejo y requerirá de nuevos esfuerzos hacia el futuro.

Referencia

Continuous Design and Reprogramming of Totimorphic Structures for Space Applications. Dominik Dold et al. arXiv (2024). DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2411.15266