Algún día, construir una nave espacial podría ser tan sencillo como hacer un avioncito de papel y dejar que la aerodinámica se ocupe del resto. Un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio simuló el lanzamiento de un avión de papel desde la Estación Espacial Internacional (ISS, en inglés) para ver si sobreviviría al reingreso en la atmósfera.
En un trabajo publicado en Acta Astronautica, los investigadores demostraron que el origami podría resolver el problema de la basura espacial que aumenta cada vez más en la baja órbita terrestre. En lugar de depender solo de metales para construir naves espaciales, el equipo que llevó a cabo el trabajo argumenta que una hoja común de papel podría cumplir la misma función y quemarse fácilmente en la atmósfera al reingresar. Para eso, crearon un avión de papel con cola de aluminio y lo pusieron en un túnel de viento para ver cómo andaría en el espacio. Es una idea simple que apunta a mostrar que los materiales orgánicos se pueden usar para crear un entorno orbital más sostenible.
El avión espacial de origami se hizo con una hoja de papel de tamaño A4 sin recubrimiento y con capas plegadas en la nariz del avión para correr su centro de masa y asegurar su estabilidad aerodinámica. “Una nave espacial como esta todavía no ha volado en el espacio. No sabemos si la dinámica de vuelo en la atmósfera altamente enrarecida de la baja órbita terrestre sería parecida a la de un avión de origami común aquí en la superficie de la Tierra, y si el avión sobreviviría o se incendiaría al entrar en la atmósfera”. Por supuesto, no toda la nave espacial sería solo de papel. Habría componentes específicos, como un ala o una vela, que se podrían construir con materiales basados en el papel.
Para la prueba los investigadores crearon una simulación del avión de papel, lanzado desde la ISS a una altitud de 400 km y una velocidad de 7.800 metros por segundo. El avión de papel permaneció estable y planeó en esas condiciones simuladas como las del espacio. Empezó a tambalearse a una altitud menor, 120 km sobre la superficie de la Tierra, y allí comenzó a girar fuera de control. A esa altura el tambaleo es esperable, y el severo calentamiento aerodinámico daría como resultado el incendio del avión de papel en la atmósfera a unos 90 o 100 km de altura, según este trabajo.
La teoría y la práctica
Luego, los investigadores pusieron un modelo físico en el Túnel de Viento Kashiwa Hipersónico y de Alta Entalpía, en la Universidad de Tokio, para ver cómo se comportaría en condiciones de reingreso. Lo sometieron a velocidades Mach 7 durante unos siete segundos, en los cuales la nariz del avión se dobló y las alas mostraron señales de chamuscado. No se desintegró del todo, sin embargo, y es probable que se hubiera destruido del todo si lo hubiesen dejado allí durante un período de tiempo más prolongado, afirmaron.
Al reingresar en la atmósfera las naves espaciales tradicionales dejan partículas metálicas y químicos que dañan la capa de ozono. Por otra parte, el avión de papel hecho de material orgánico, no representa un riesgo ambiental. Pero hay desafíos por resolver. Considerando el reducido tamaño del avión de papel, no refleja el radar con fuerza suficiente y sería difícil de seguir en la órbita. Los investigadores sugieren que se le equipe con un transceptor de posición, navegación y tiempo, todo en miniatura. También es extremadamente sensible al arrastre aerodinámico y por eso solo puede permanecer en órbita durante poco tiempo, de modo que se podría utilizar para misiones de corta duración, con cargas reducidas.
El avión espacial de origami probablemente no fuera adecuado para numerosos tipos de misiones, pero los investigadores sugieren que podría usarse una versión como sonda pasiva para medir la densidad atmosférica, o como plataforma para misiones cortas y de bajo costo en la baja órbita terrestre. “Debido al costo extremadamente bajo del avión espacial de papel, se podrían desplegar varios al mismo tiempo, con repeticiones a intervalos regulares, para mediciones distribuidas de manera simultánea”, explicaron en su trabajo.
La idea de un avioncito de papel como los de los niños planeando en la atmósfera tal vez suene demasiado simple. Pero usar papel para construir naves espaciales podría servir para resolver el problema de la sobrepoblación de metal que llena la baja órbita terrestre y que se desintegra formando pedazos de basura espacial.
