Un traje para viajar al Espacio Profundo

Por Eric Sofge
Popsci.com

Para que los seres humanos puedan viajar más lejos en el Sistema Solar, a un asteroide, a una luna de Marte, o incluso a Marte en sí, necesitarán un traje espacial nuevo: uno que les permita viajar a través del espacio profundo, moverse con facilidad en superficies extraterrestres , y sobrevivir a una amplia gama de riesgos potencialmente letales.

Incluso los equipos más sofisticados de hoy en día están limitados para un uso en la órbita terrestre baja y nunca para dejar la nave. La NASA comenzó a usar el traje Advanced Crew Escape (ACES) después del desaste del Challenger en 1986 para proteger astronautas del transbordador durante el lanzamiento y la reentrada. Pero apenas era apto para el servicio, dado que con él no se podían manejar adecuadamente los controles de la lanzadera, los pilotos volaban sin sus voluminosos guantes, siendo vulnerables de esta manera a una pérdida rápida de la presión. Ahora que el programa de transbordadores ha terminado, los astronautas usan el equivalente ruso del ACES, el traje espacial SOKOL, introducido en 1973.

Otro traje de la NASA, la Unidad de Movilidad Extravehicular (UEM), es menos un traje que una millonaria nave espacial excesivamente caro y lleno de plomo y sistemas de refrigeración líquida que sigue estando en uso. La mayoría de los materiales con los que estaba fabricado eran de vanguardia durante la Guerra Fría y, aunque el fabricante del traje, ILC Dover, ha estado experimentando estos años con polímeros de autosanación, y aunque la NASA ha promovido el desarrollo de materiales avanzados como los aerogeles de aislamiento térmico ultra fino, estas tecnologías aún no se han implantado en la UEM.

La nueva era de los vuelos espaciales no debería tener que conformarse con estos equipos con la riqueza de materiales y diseños que se están gestando en laboratorios de todo el mundo.Con la aparición de la inversión y las empresas privadas en lanzamientos orbitales y suborbitales, y con los primeros ecos de una misión tripulada a Marte, es seguro que habrá mucha más gente que vaya al espacio, y algunos de ellos recorreran grandes distancias. Merecen por tanto trajes que no sólo les mantengan a salvo sino que también estén a la altura de sus necesidades por multiples que sean.

EL TRAJE DE LANZAMIENTO
Los nuevos trajes serán primero sucesores simplificados del ACES, diseñados para un nuevo grupo de pilotos y pasajeros que pagarán cientos de miles de dólares para ser llevados al espacio. Estos trajes llamados de intra-actividad o de lanzamiento y entrada, llevarán máscaras de oxígeno desplegables y dispositivos cuya función será la presurización y el mantenimiento del soporte vital cuando entren en acción en caso de emergencia.

Los diseñadores de trajes espaciales, al trabajar con nuevos clientes se verán obligados a asumir nuevos retos, pero también obstáculos y dificultades.

Este es el objetivo de las empresas de diseño de trajes espaciales: satisfacer las necesidades de los nuevos clientes comerciales, lo que significa lograr la supervivencia en un traje logrando un ahorro de costes, innovaciones en la estructura y en la selección y uso de materiales. El traje-3G es el primero que está programado para la entrega en enero del 2013, esta fabricado por zero2infinity (una industria aeroespacial española) y elimina algunos componentes metálicos. La empresa Final Frontier está considerando reemplazar algunas partes metálicas por plástico de alto rendimiento. Para el traje IS3 que Orbital Outfitters está proporcionando a XCOR Aerospace para su uso en su vehículo suborbital de dos plazas "lince", la compañía está explorando elementos desechables.

EL TRAJE DE EXPLORACIÓN
Para ir más allá de la órbita baja de la Tierra, los astronautas necesitarán más que un nuevo traje de lanzamiento/entrada. Van a necesitar un traje de múltiples usos para la exploración. La NASA dio a conocer recientemente su traje Z-1, el primero de una serie de diseños aún en pruebas. El Z-1 contiene rodamientos en las articulaciones que hacen que sea mucho más móvil que el UEM. También cuenta con un puerto de entrada trasera que permite que se pueda acoplar a un puerto igual de un hábitat para que el astronauta entre en el mismo y evitar meter dentro el abrasivo y corrosivo regolito lunar o marciano. En breve, la agencia comenzará a trabajar en el Z-2, y las mejores características de ambos trajes se incorporarán al Z-3. Si todo va según lo previsto, el Z-3 hará su paseo espacial inaugural desde la Estación Espacial Internacional en el 2017.

Pero el Z-3 es probable que no incluya materiales más vanguardistas que los existentes hoy en día, o que resuelva el mayor inconveniente de los trajes actuales: seguirán siendo personas con forma de dirigibles, llenos del oxígeno suficiente para mantener una presión de supervivencia. Al moverse, los astronautas queman el 75 por ciento de su energía luchando contra sus propios trajes, y sólo el 25 por ciento en el negocio actual de la exploración.

Newman del MIT quiere dar la vuelta a esa relación. Desde 1999, ha estado desarrollando el BioSuit, un traje espacial que sustituye el sistema de presurización mediante el llenado con gas por un sistema diferente: la contrapresión mecánica (MCP). En vez de aire, el MCP ejerce una comprensión completa y uniforme en todo el cuerpo a través de la fuerza mecánica. El resultado es una mayor facilidad de movimientos y una mayor duración del traje ya que la contrapresión mecánica puede ser restaurada facilmente en caso de que resulte dañada.

Para hacer realidad el sistema MCP es necesario un nuevo material que aunque sea resistente y este fuertemente unido, siga las intrincadas curvas de la fisiología humana y mientras permita también el movimiento. En los dos últimos años han reducido el número de potenciales candidatos de 14 a 3 materiales, una de las opciones son los elastómeros dieléctricos que se expanden o contraen mediante la corriente eléctrica. Otra de las opciones son las aleaciones de materiales con memoria de forma, son metales flexibles que pueden recuperar su forma y propiedades originales como puede ser por ejemplo la aleación entre níquel y titanio (Nitinol). Según el MIT con el dinero suficiente se podría tener un equipo real en 3 o 5 años.

EL TRAJE SOÑADO
Esta claro que un viaje al espacio profundo hoy en día no es viable por los múltiples obstáculos que conlleva, sobretodo de tipo económico. Quizá no se haga el próximo año, ni la próxima década, pero cuando llegue el momento de la verdadera exploración espacial, los astronautas necesitarán un traje que pueda hacer frente a una gran variedad de entornos, desde la superficie de un asteroide a una tormenta en Marte. Para construirlos los diseñadores dispondrán, seguramente, de un arsenal de nuevos materiales cada uno de ellos con capacidades diferentes.

Nanocables conductores y polímeros electroactivos rodearán todo el traje para obtener energía de los movimientos de los astronautas, la visera del casco sera una pantalla translucida de fibra óptica que funcionará mediante comandos de voz donde podrán verse superpuestos mapas locales y rutas preestablecidas. Otros datos podrían provenir de biosensores epidérmicos, filtrados a través de algoritmos recomendarían los ritmos más adecuados para optimizar la energía y el suministro de aire.

Dependiendo del destino del viaje, los diseñadores pueden cambiar los componentes y equipos. Un traje para un asteroide podría tener las suelas de las botas como la piel seca, lo que les permitiría adherirse a las superficies en casi cualquier condición, incluyendo una gravedad cercana a cero sobre un cuerpo celeste de rotación rápida. También podría tener estabilizadores montados en los brazos y piernas: giroscopios miniaturizados que proporcionarían una resistencia capaz de crear la impresión de la gravedad de la Tierra y de esa manera reducir la desorientación en gravedad cero.

Marte presenta sus propios desafíos, incluyendo temperaturas que oscilan entre 70 °C y -225 °F. "En Marte, hay estaciones", dice Amy Ross, un ingeniero de la NASA involucrado en el diseño del Z-1. "En realidad, puede ser que necesiten una chaqueta de primavera luz y un abrigo de invierno mas pesado." Podrían ser monos de cuerpo entero de diferentes pesos o un abrigo real, compuesto de aerogel de unos pocos milímetros de grosor impregnado con gases de aislamiento para soportar las peores temperaturas marcianas.

Final Frontier investiga compuestos nanoestructurados o en polvo para obtener pesos ligeros y un blindaje flexible contra la radiación, uno de los mayores desafíos para los trajes futuros. Los Trajes extravehiculares en la actualidad no tienen ninguna protección contra la radiación, lo que obligó a la NASA a limitar el número de caminatas espaciales durante la "vida laboral" de un astronauta.

Los trajes espaciales están llenos de sutilezas invisibles. Cada gramo de masa, y cada posible interacción entre los materiales, añade mas complejidad a un sistema que ya es alucinantemente intrincado. Pero el futuro del traje espacial aún no lo conocemos, debido a que hay numerosos frentes de investigación con mucho que ofrecer en este campo. Lo que está claro es que la capacidad de explorar el Sistema Solar estará definida por los materiales que los investigadores pongan a disposición de los astronautas.

 El traje espacial del futuro. Kris Holanda

EL TRAJE DE FUTURO
Para los astronautas que exploren el espacio profundo, los trajes deben ser más elegantes, más inteligentes y mucho más maniobrables. Muchos de los materiales que podrían hacer que esto suceda se están investigando actualmente en los laboratorios.

Ajustes personalizados
En lugar de la presurización mediante gas, los trajes futuros podrían usar aleaciones de materiales con memoria de forma, tales como un tejido de alambre de Nitinol, en el que se aplicaría contrapresión mecánica constante.

Visión aumentada
Las viseras del futuro podrían ser de un material llamado ALON, más delgado que el vidrio y a prueba de balas. Estas viseras llevarían incorporada una pantalla de realidad aumentada a todo color.

Tampones de espuma
Algunas áreas cóncavas del cuerpo pueden requerir otro material con memoria de forma para regular la contrapresión del traje. Nanofibras de carbono producirían calor cuando fueran activadas por electricidad, provocando que una espuma se expandiera a una forma preestablecida.

Sistema de refrigeración
Los trajes actuales tienen metros de tubería por donde circula el agua para quitar el calor corporal. Los ingenieros de la Universidad de Purdue han creado una tecnología que podría aislar los tubos y también producir energía: fibras de vidrio (en el futuro, polímeros) recubiertas con nanocristales termoeléctricos que absorben el calor y la electricidad.

Materiales autoreparables
Hasta el momento, la mejor defensa contra un desgarrón es blindar el traje y los guantes con fuertes capas. La solución sería que estos equipos estuvieran compuestos con materiales autoreparables, tales como polímeros integrados con productos químicos microencapsulados.Cuando las cápsulas se rompen, la espuma de los productos químicos sale y arreglan el traje desgarrado.

Sistemas de aislamiento
Aerogeles de sílice, compuestos por cerca de un 95% de aire, podrían aislar contra los cambios de temperatura severos o bloquear los niveles peligrosos de radiación.

Gravedad Artificial
La exposición prolongada a la baja gravedad provoca pérdida de masa ósea y atrofia muscular, por lo que los astronautas para defenderse deben hacer ejercicio 2,5 horas cada día. Incorporar giroscopios miniaturizados a las extremidades de los trajes podría proporcionar una resistencia similar a la fuerza de la gravedad en la Tierra.

Adherencia
Adhesivos secos estratégicamente colocados en los trajes espaciales, podrían ayudar a los astronautas aferrarse a las superficies y sujetar herramientas.

Energía extra
Las baterías que alimentan los sistemas de soporte vital deben ser repetidamente cargadas. Unos nanocables de óxido de zinc que están desarrollando en la Universidad Tecnológica de Michigan pueden llegar a convertir el movimiento en electricidad. Incrustando estos cables en el tejido sobre las rodillas y los codos podrían proporcionar un extra de energía muy valioso en el espacio.