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2022-05-123 preguntas: Ariel Ekblaw sobre la construcción de una hermosa arquitectura en el espacio

MIT |El proyecto TESSERÁE, un diseño de estructuras y hábitats espaciales autoensamblados, ha enviado prototipos a la Estación Espacial Internacional.

Vivir en el espacio hoy en día es un esfuerzo limitado y utilitario. Los astronautas que llegan a la Estación Espacial Internacional (ISS) están preparados para una estadía en espacios reducidos, rodeados de cableado expuesto, dispositivos electrónicos voluminosos y paneles beige del piso al techo.

Pero, ¿y si los alojamientos en órbita pudieran ser más espaciosos, habitables e incluso hermosos? Esa es una pregunta que impulsa a TESERAE, un ambicioso proyecto de arquitectura espacial dirigido por Ariel Ekblaw SM ´17, PhD ´20, el fundador y director de la Iniciativa de Exploración Espacial en el Laboratorio de Medios del MIT.

TESERAE (acrónimo de Tessellated Electromagnetic Space Structures for the Exploration of Reconfigurable, Adaptive Environments) es el diseño exclusivo de Ekblaw para futuros hábitats espaciales, basado en un sistema de placas magnéticas autoensamblables. La idea básica es que, una vez desplegados en el espacio, los mosaicos del tamaño de una pared se conectarían de forma autónoma para crear estructuras espaciosas, habitables y reconfigurables.

En abril, el proyecto superó un hito reciente cuando las muestras de TESSERAE volaron a la ISS con Axiom Space AX-1, la primera misión con destino a la ISS en volar con una tripulación totalmente privada. Durante su estadía de 15 días, los astronautas que pagaron realizaron pruebas en TESERAE, junto con otros proyectos científicos a bordo de la estación espacial.

Después de la misión, MIT News se comunicó con Ekblaw para ver cómo le fue a TESERAE y qué podría deparar el futuro de los hábitats espaciales.

P: ¿Cuál es su visión de TESERAE? ¿Cómo podría esta arquitectura cambiar la forma en que construimos y vivimos en el espacio?

R: Nuestra visión a largo plazo es poder escalar la presencia de la humanidad en órbita, lo que significa poder construir una arquitectura espacial inspiradora a gran escala que realmente deleite a las personas mientras flotan en el interior, esa sensación de piel de gallina que se siente cuando entras. una hermosa catedral impresionante o una sala de conciertos.

¿Cómo sería poder construir estructuras a gran escala como esa en órbita? ¿Cómo podemos construir para que ya no estemos limitados por el tamaño del cohete que estamos enviando a la órbita? Eso nos llevó a considerar el autoensamblaje de placas modulares que se pueden empacar planas para su viaje a la órbita, y que se pueden construir y autoensamblar de manera autónoma en una estructura a mayor escala una vez que se liberan.

La primera estructura que hemos diseñado se basa en una geometría buckyball, que tiene una de las mejores relaciones de área de superficie a volumen. Queremos maximizar el volumen para el área de superficie dada, que es el material costoso que debe enviarse a la órbita.

Dentro de este buckyball en mosaico, esperamos que pueda ser una habitación individual, aproximadamente del tamaño de los alojamientos de la tripulación, o la cocina para una cocina, o un laboratorio de ciencias. Y luego podría apilar varios módulos uno encima del otro para crear una estación. Más adelante, en el futuro, podríamos ser capaces de tener una gran bola de buckey en órbita que tenga mucho más espacio abierto, y que sea algo más como una catedral espacial, una sala de conciertos o un espacio de reunión.

P: Guíenos a través de la tecnología: ¿qué hace que TESERAE funcione?

R: Los mosaicos en sí mismos están diseñados a medida, por lo que la geometría de los mosaicos cuando se acoplan forma una forma de destino particular. La forma en que se acoplan depende de imanes electropermanentes personalizados y de diseño novedoso. Estos son imanes que siempre están encendidos y siempre quieren juntar objetos sin requerir energía, lo cual es bueno para los presupuestos de energía en órbita. Pero luego, cuando quieres que los mosaicos se separen, pasas una corriente a través de los imanes y se pueden desacoplar de forma autónoma. La pieza final es el código y la detección que permite que estos mosaicos detecten su propio estado con sus vecinos y tomen decisiones sobre si deben permanecer juntos o separarse.

P: ¿Cómo les fue a las estructuras en las pruebas de la ISS?

R: Tuve mucha suerte con mi doctorado, ya que pude probar TESERAE en un par de vuelos parabólicos, un lanzamiento suborbital con Blue Origin y una misión de 30 días a bordo de la Estación Espacial Internacional. Pero lo diferente de esa última misión fue que las fichas quedaron atrapadas en una caja relativamente pequeña. Entonces, esta nueva misión con Axiom es una gran mejora nueva y un hito importante en el proyecto porque pudimos probar los mosaicos en un volumen contenido mucho más grande llamado MWA, el área de trabajo de mantenimiento dentro del Nodo 2 en la ISS. Y aún mejor, los astronautas recibieron la aprobación para sacar las tejas de la contención y se les permitió flotar completamente libremente y autoensamblarse en el pasillo.

Esta fue una gran oportunidad para nosotros de probar tres cosas. El primero fue la calibración. Queríamos demostrar una buena unión entre dos baldosas y observar una mala unión y ver si las baldosas se separaban de forma autónoma como se suponía que debían hacerlo, y eso fue un éxito. En segundo lugar, queríamos ver cuántas fichas podían juntarse con precisión por sí solas en un breve período de unos pocos minutos; rutinariamente vimos dos díadas y tríadas unirse. Y tercero, los astronautas ayudaron a juntar los mosaicos en un domo, y queríamos ver si ese domo tenía una configuración estable. Era posible que la densidad de los imanes activara por error los sensores, lo que provocaría que las baldosas se separaran unas de otras. Pero no lo hicieron, mantuvieron esa formación y pudimos obtener una foto de esa cúpula estable frente a la cúpula.

Estos mosaicos son una plataforma de banco de pruebas en miniatura, del tamaño de mi palma. Estamos trabajando en paralelo en varias pistas adicionales para llegar a la escala de habitación humana. Nos gustaría escalar iterativamente esta tecnología, desde mosaicos del tamaño de la palma de la mano hasta del tamaño de un plato, y empacarlos en un CubeSat donde se apilarían como un dispensador de Pez en una gran jaula inflable. Los mosaicos se distribuirían en un gran espacio y se permitiría realizar un autoensamblaje completo fuera de la estación espacial. También estamos construyendo un mosaico a escala humana. Necesitamos averiguar dónde irán los imanes y cuánta arquitectura de energía se requiere, que eventualmente fusionaremos en un despliegue a escala de hábitat.

Hay mucho trabajo de desarrollo de ingeniería por hacer, y me considero muy afortunado de haber comenzado este proyecto en el MIT, donde existe esta increíble historia histórica de la industria aeroespacial y mentores y colaboradores increíbles. Absolutamente dentro de mi vida, nuestra intención es que esta sea una técnica de autoensamblaje de estructuras espaciales en órbita en las que los humanos puedan vivir.

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