Ilustración artística de un hábitat ampliable de Max Space en la Luna.(Crédito de la imagen: Max Space)
¡Ya es hora de subir el volumen en el espacio! Ese es el grito de varias empresas privadas que quieren ver un factor de inflación para el futuro.
En la actualidad, se está evaluando y probando el uso de «materiales blandos» para crear esclusas hinchables/expandibles y hábitats fuera de la Tierra, no sólo para la órbita terrestre baja, sino también para proporcionar un alojamiento cómodo a los futuros exploradores de la Luna y Marte.
Pero antes hay que hacer un viaje por la memoria de esta idea, que también subraya lo mucho que han evolucionado las cosas.
El proyecto de globos Echo de la NASA en los años 60 probó las comunicaciones por relé. (Crédito de la imagen: NASA)
Las raíces de la tecnología espacial inflable
Por ejemplo, el Proyecto Echo, en el que participaron dos naves espaciales estadounidenses, la primera lanzada en 1960 y la segunda en 1964. Eran satélites globo Mylar de piel fina. Estos globos gaseados -el Echo 1 se expandió hasta 30,48 metros, mientras que el Echo 2 se infló hasta 41 metros- probaron la reflexión de señales de microondas de un punto a otro de la Tierra.
En marzo de 1965, el cosmonauta soviético Alexei Leonov utilizó una esclusa inflable acoplada a su nave Voskhod 2 para realizar el primer paseo espacial de la humanidad. Pero ese hito no fue un paseo por el parque.
El traje del caminante espacial soviético atado se endureció tanto en el vacío del espacio, que Lenov tuvo que purgar parte de la presión de su traje, lo que le permitió finalmente doblar las articulaciones del traje espacial para volver clamorosamente a su nave nodriza.
El Módulo de Actividad Expandible Bigelow (BEAM), la estructura expandible de Bigelow Aerospace que está unida a la Estación Espacial Internacional desde 2016. (Crédito de la imagen: NASA)
Bigelow birthright
Entra en el siglo XXI y en el trabajo pionero de Robert Bigelow y su equipo de Bigelow Aerospace, con sede en Las Vegas.
La empresa construyó dos módulos prototipo expansibles de vuelo libre sin tripulación que se lanzaron a la órbita terrestre en 2006 y 2007, respectivamente, en el marco de su programa Génesis. A día de hoy siguen dando vueltas alrededor del globo.
Aunque se inspiró en el proyecto TransHab de la NASA, la empresa Bigelow Aerospace fue un centro creativo que impulsó la tecnología de los módulos espaciales expansibles.
Un fruto de su trabajo está ahora unido a la Estación Espacial Internacional (ISS). El módulo de actividad ampliable de Bigelow, abreviado BEAM, llegó a la ISS y sigue unido a su módulo Tranquility.
Bigelow Aerospace y su trabajo pionero en módulos expandibles incluyeron el uso de extensiones patentadas de tejido de blindaje Vectran, una alternativa más resistente al Kevlar. Vectran es una fibra de polímero de cristal líquido de alto rendimiento que ofrece atributos superiores al Kevlar.
Bigelow ya no opera -la empresa cerró sus puertas en 2020-, pero su influencia puede seguir dejándose sentir en el futuro.
Competencia en expansión
Hoy en día, varias empresas punteras impulsan las estructuras expandibles en el espacio, como la nueva startup Max Space, que trabaja en hábitats hinchables para la órbita terrestre, la Luna y Marte.
Y Sierra Space también está implicada, desarrollando un hábitat denominado Large Integrated Flexible Environment (LIFE).
Del mismo modo, Lockheed Martin está probando conceptos de estructuras inflables que ofrecen ventajas sobre sus homólogos totalmente metálicos.
Todos los grupos se interesan por el prometedor potencial de la tecnología extensible. Y cada empresa tiene su propia «salsa secreta» incorporada a sus productos.
Megaestructuras
«El futuro del espacio está limitado por el espacio», explica Maxim de Jong, cofundador de Max Space, con sede en Jacksonville (Florida) y oficinas de diseño en Vancouver (Canadá).
No es ajeno a las estructuras espaciales expandibles, de Jong diseñó los cascos de contención de la presión de los Génesis 1 y 2 de Bigelow, las primeras naves espaciales en órbita que incorporaron con éxito una arquitectura inflable de gran volumen y alta tensión.
«Nos estamos preparando para volar nuestra misión inaugural en 2026», declaró de Jong a universeexpedition.com. Dentro de ese proceso, el grupo ha realizado recientemente con éxito pruebas de despliegue de un nuevo diseño de escudo contra desechos espaciales. «Eso es un verdadero discriminador de progreso, dado lo desafiante que es, en términos de diseño, tiempo y coste, el desarrollo de escudos contra desechos».
El objetivo de Max Space es disponer de una familia de hábitats escalables en el espacio, de 20 metros cúbicos (700 pies cúbicos) a 100 metros cúbicos (3.500 pies cúbicos) y 1.000 metros cúbicos (35.000 pies cúbicos) hasta 2030. Existe la posibilidad de escalar hasta «megaestructuras» de 10.000 metros cúbicos (350.000 pies cúbicos) que podrían lanzarse al espacio en un solo vuelo, utilizando la Starship megarocket de SpaceX o el New Glenn de Blue Origin, «una vez que estén en línea», afirma el sitio web de Max Space.
Mayor volumen y menor masa
Los expertos de Lockheed Martin explican que las estructuras hinchables ofrecen mayor volumen por menos masa. Eso se traduce en mayores volúmenes habitables capaces de ser lanzados al espacio, metidos dentro de carenados de carga útil de tamaño razonable.
Recientemente, una unidad Pathfinder construida para aplicaciones de esclusas se sometió a comprobaciones de presurización y despresurización. El diseño de la esclusa se sometió a múltiples ciclos para evaluar los factores de «fluencia» de su composición de material Vectran.
Lockheed Martin, en colaboración con el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Alabama, inició una prueba de «fluencia» de 100 horas en la que la unidad de materiales blandos se presuriza hasta un porcentaje de su presión de rotura final de 285 libras por pulgada cuadrada (PSI) y se mantiene a esta presión hasta que se produce un fallo de rotura como resultado de la fluencia.
Creep es la deformación permanente del material.
«El tiempo hasta el fallo previsto para esta prueba era de unas 100 horas», declaró Uy Duong, ingeniero jefe de habitabilidad de Lockheed Martin. «Esta prueba ya ha superado la marca de las 1.500 horas sin fallos, y continuaremos la prueba hasta la explosión o hasta mediados de diciembre si no se produce ningún evento de explosión de aquí a entonces.»
Duong y sus colegas de empresa tienen en mente grandes hábitats hinchables para su uso en la Luna y Marte, así como en la órbita terrestre baja.
Sierra Space trabaja en el hábitat Large Integrated Flexible Environment (LIFE) y aspira a construir estructuras cada vez mayores. (Crédito de la imagen: Barbara David)
Mucho espacio
Shawn Buckley es vicepresidente de Destinos Espaciales e Infraestructura en el Espacio de Sierra Space en Louisville (Colorado). Anteriormente, fue arquitecto clave de BEAM en Bigelow Aerospace.
Ahora, en Sierra Space, Buckley y su equipo trabajan intensamente en el hábitat LIFE, diseñando una línea de evolución del producto que podría desembocar en un módulo de 5.000 metros cúbicos de volumen, con más de 22 metros de longitud y 19 metros de diámetro.
El primer producto de la hoja de ruta de Sierra Space es una gran estructura ampliable de tres pisos y 27 pies (más de 8 m) de diámetro. Se puede colocar en órbita terrestre con un cohete convencional equipado para albergar a cuatro astronautas, con espacio «amplio» para experimentos científicos, equipo de entrenamiento, un centro médico y un invernadero especial que cultive alimentos para los exploradores en misiones de larga duración.
«En poco más de dos años y medio, hemos podido construir y probar siete artículos, y ahora vamos por el octavo. Avanzamos a gran velocidad», declaró Buckley a universeexpedition.com. «La tecnología realmente está ganando impulso, y nos estamos moviendo muy rápido».
Buckley dijo que la repetición de las pruebas es esencial. «Eso es lo que da confianza a la NASA y a nuestros clientes. Al fin y al cabo, cuantos más datos podamos obtener, mejor informados estaremos», afirmó.
Concept art to reality is being scoped out by Lockheed Martin, foreseeing expandable habitats on the moon. (Crédito de la imagen: Lockheed Martin)Según Brent Sherwood, conocido arquitecto espacial y director del área espacial del Instituto Estadounidense de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA), «los sistemas de estructuras de hábitats inflables son una de nuestras herramientas para ampliar, por así decirlo, los vuelos espaciales tripulados a nuevos mercados y misiones». Entre sus cargos anteriores figura el de vicepresidente senior de desarrollo de sistemas espaciales en Blue Origin.
«Como todas las herramientas, lo mejor es utilizarlas para un fin concreto», explicó Sherwood a universeexpedition.com. Las estructuras extensibles pueden resultar especialmente útiles como «elementos conectores», añadió.
«Por ejemplo, en la superficie lunar, muy pronto necesitaremos formas físicamente compatibles de conectar módulos de hábitat separados», dijo Sherwood.
«Cumplimiento significa acomodar diferentes niveles de suelo -por ejemplo, de un módulo de aterrizaje a un rover presurizado-, posicionamiento impreciso de la superficie, como en la construcción temprana de la base, y la expansión y contracción térmica debido a los ciclos lunares día/noche», dijo Sherwood.
Un poco de conformidad puede contribuir en gran medida a simplificar la arquitectura general del sistema, dijo Sherwood. «Así que puede que uno de los mejores usos sean los elementos conectores comparativamente pequeños en lugar del objetivo de ‘hacer módulos grandes más grandes’», señaló.
«Con el tiempo, tendremos que aprender a fabricar recipientes a presión supergrandes en el espacio, pero de aquí a entonces nos queda mucho por crecer en el mercado y validar», concluyó Sherwood.
