Un huevo contra la encimera de una cocina no parece precisamente la mejor demostración de resistencia estructural. Basta un pequeño golpe para romperlo. Sin embargo, hay una diferencia enorme entre golpear una cáscara aislada y colocar decenas de esas geometrías juntas para obligarlas a deformarse una detrás de otra.
Un equipo de la Universidad Tecnológica de Dalian, en China, decidió llevar esa idea bastante más lejos: fabricó mediante impresión 3D pequeñas estructuras huecas de aluminio con forma de huevo, las rellenó de agua y las colocó entre dos placas metálicas.
El objetivo no es proteger algo en la Tierra. Quieren convertirlas en un futuro blindaje contra basura espacial. La propuesta, publicada en Journal of Applied Physics, llega con un problema creciente de fondo. Las estimaciones utilizadas por los investigadores apuntan a cerca de un millón de fragmentos orbitales de más de un centímetro, objetos suficientemente pequeños para resultar difíciles de seguir pero capaces de provocar daños importantes cuando golpean una nave a varios kilómetros por segundo.
El secreto no está en que el huevo sea duro, sino en cómo se rompe
La intuición sería construir una pared cada vez más gruesa. En el espacio, eso tiene un inconveniente enorme: cada kilogramo adicional hay que lanzarlo hasta la órbita.
Por eso las naves ya emplean soluciones como los escudos Whipple, que colocan una primera capa separada de la pared principal para romper un proyectil antes de que toda su energía llegue a la estructura presurizada. NASA lleva décadas experimentando con distintas configuraciones precisamente buscando la máxima protección con la menor masa posible.
Los investigadores chinos añadieron algo diferente entre esas capas: una matriz de pequeñas “cáscaras” metálicas. Y ahí aparece el truco. Un único huevo sometido a una fuerza localizada puede romperse fácilmente. En una matriz de huevos de aluminio, sin embargo, el impacto hace que las unidades empiecen a colapsar y deformarse de forma secuencial. La energía deja de concentrarse exclusivamente alrededor del punto de choque y comienza a repartirse por una región mayor de la estructura.
El equipo comparó tres orientaciones diferentes de estas piezas, una placa convencional de aluminio y otra estructura formada por elementos esféricos. La configuración más eficaz terminó colocando los huevos verticalmente, con el extremo estrecho en contacto con la placa frontal.
Y entonces aparece el agua
Dejar las estructuras huecas ya permitía deformarlas para consumir energía. Pero los investigadores descubrieron que llenarlas de agua mejoraba todavía más el comportamiento.
Cuando llega el impacto, el líquido comienza a desplazarse violentamente dentro de cada cavidad. Ese movimiento interfiere con la propagación de las ondas de choque y transforma otra parte de la energía del proyectil en movimiento y deformación interna.
Las simulaciones del estudio utilizaron proyectiles esféricos viajando a 7,5 kilómetros por segundo, unos 27.000 km/h. La mejor matriz inspirada en huevos redujo la velocidad residual del proyectil en aproximadamente un 64,9%.
Una placa de aluminio convencional alcanzó alrededor del 51%. La diferencia puede parecer pequeña hasta recordar qué significa un impacto hiperveloz. NASA ha realizado ensayos en los que una esfera de aluminio de apenas 10 milímetros y 1,5 gramos golpea un blindaje similar al de la Estación Espacial Internacional a 5,67 km/s. A esas velocidades, incluso objetos diminutos pueden producir daños extraordinarios.
Todavía no veremos huevos metálicos pegados a una nave
El diseño sigue siendo experimental. Los propios investigadores quieren modificar el grosor de las paredes, las proporciones de cada huevo y la distribución de las piezas para mejorar la absorción de energía sin convertir la solución en un lastre demasiado pesado.
También queda por resolver cómo funcionaría el relleno líquido bajo las condiciones térmicas y de vacío reales de una misión espacial y frente a impactos de diferentes tamaños, formas, ángulos y velocidades. Pero la idea introduce una paradoja bastante atractiva en uno de los problemas más violentos de la ingeniería espacial.
Para proteger una nave de pequeños proyectiles que atraviesan la órbita a decenas de miles de kilómetros por hora, quizá no haga falta inventar una geometría completamente nueva. Puede bastar con copiar una que las aves llevan utilizando millones de años, imprimirla en aluminio y llenarla de agua.
