China está investigando cómo construir naves espaciales ultragrandes

Por Hermes Lavallen

Entre las directrices para el primer lote de proyectos importantes del «XIV Plan Quinquenal» publicado recientemente por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, hay un proyecto que atrae especial atención: «Dinámica de montaje espacial y control de estructuras aeroespaciales supergrandes».

China está investigando cómo construir naves espaciales ultragrandes de hasta 1 kilómetro de largo. Pero, ¿qué tan factible es la idea y cuál sería el uso de una nave espacial tan masiva?

El proyecto es parte de una convocatoria más amplia de propuestas de investigación de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, una agencia de financiación administrada por el Ministerio de Ciencia y Tecnología del país.

Un esquema de investigación publicado en el sitio web de la fundación describía naves espaciales tan enormes como «importantes equipos aeroespaciales estratégicos para el uso futuro de los recursos espaciales, la exploración de los misterios del universo y la vida a largo plazo en órbita».
La fundación quiere que los científicos realicen investigaciones sobre nuevos métodos de diseño livianos que podrían limitar la cantidad de material de construcción que debe colocarse en órbita, y nuevas técnicas para ensamblar de manera segura estructuras tan masivas en el espacio. Si se financia, el estudio de viabilidad duraría cinco años y tendría un presupuesto de 15 millones de yuanes (2,3 millones de dólares).

El proyecto puede parecer ciencia ficción, pero el ex jefe de tecnología de la NASA, Mason Peck, dijo que la idea no es del todo descabellada y que el desafío es más una cuestión de ingeniería que de ciencia fundamental.
«Creo que es completamente factible», dijo Peck, ahora profesor de ingeniería aeroespacial en la Universidad de Cornell. «Yo describiría los problemas aquí no como impedimentos insuperables, sino como problemas de escala».
El mayor desafío sería el precio, señaló Peck, debido al enorme costo de lanzar objetos y materiales al espacio. La Estación Espacial Internacional (ISS), que tiene solo 361 pies (110 metros) de ancho en su punto más ancho según la NASA , costó aproximadamente $ 100 mil millones para construir, dijo Peck, por lo que construir algo 10 veces más grande afectaría incluso al plan nacional y al más generoso presupuesto.
Sin embargo, mucho depende del tipo de estructura que planeen construir los chinos. La ISS está repleta de equipos y está diseñada para adaptarse a los humanos, lo que aumenta significativamente su masa. «Si estamos hablando de algo que es simplemente largo y no demasiado pesado, entonces es una historia diferente», dijo Peck.
Las técnicas de construcción también podrían reducir el costo de llevar una nave espacial gigante al espacio. El enfoque convencional sería construir componentes en la Tierra y luego ensamblarlos como Legos en órbita, dijo Peck, pero la tecnología de impresión 3D podría potencialmente convertir materias primas compactas en componentes estructurales de dimensiones mucho más grandes en el espacio.
Una opción aún más atractiva sería obtener materias primas de la luna, que tiene una gravedad baja en comparación con la Tierra, lo que significa que lanzar materiales desde su superficie al espacio sería mucho más fácil, según Peck. Aún así, eso primero requiere una infraestructura de lanzamiento en la luna y, por lo tanto, no es una opción a corto plazo.

Lucas film

Gran nave espacial, grandes problemas
Una estructura de proporciones tan masivas también enfrentará problemas únicos. Cada vez que una nave espacial está sujeta a fuerzas, ya sea por maniobras en órbita o por acoplarse con otro vehículo, el movimiento imparte energía a la estructura de la nave espacial que hace que vibre y se doble, explicó Peck. Con una estructura tan grande, estas vibraciones tardarán mucho en disminuir, por lo que es probable que la nave espacial requiera amortiguadores o control activo para contrarrestar esas vibraciones, dijo.

Los diseñadores también tendrán que hacer concesiones cuidadosas al decidir a qué altitud debe orbitar la nave espacial, dijo Peck. En altitudes más bajas, el arrastre de la atmósfera exterior ralentiza a los vehículos, lo que les obliga a impulsarse constantemente de nuevo a una órbita estable. Esto ya es un problema para la ISS, señaló Peck, pero para una estructura mucho más grande, que tiene más resistencia y requeriría más combustible para regresar a su lugar, sería una gran preocupación.
Por otro lado, el lanzamiento a mayores altitudes es mucho más caro y los niveles de radiación aumentan rápidamente cuanto más lejos de la atmósfera terrestre se aleja un objeto, lo que será un problema si la nave espacial alberga humanos.
Pero si bien construir una estructura de este tipo podría ser técnicamente posible, no es factible en ningún sentido práctico, dijo Michael Lembeck, profesor de ingeniería aeroespacial en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign que ha trabajado en programas espaciales comerciales y gubernamentales.

«Es como si estuviéramos hablando de la construcción de la nave espacial Enterprise». «Es fantástico, no factible y divertido de pensar, pero no muy realista para nuestro nivel de tecnología», dado el costo, dijo.

Dado el pequeño presupuesto del proyecto de investigación, es probable que solo sea un pequeño estudio académico para trazar los contornos más tempranos de dicho proyecto e identificar las brechas tecnológicas, dijo Lembeck. A modo de comparación, el presupuesto para construir una cápsula para llevar astronautas a la ISS fue de $ 3 mil millones. «Así que el nivel de esfuerzo aquí es extremadamente pequeño en comparación con los resultados deseados», agregó.

También hay preguntas sobre para qué se utilizaría una nave espacial tan grande. Lembeck dijo que las posibilidades incluyen instalaciones de fabricación espacial que aprovechan la microgravedad y la abundante energía solar para construir productos de alto valor como semiconductores y equipos ópticos, o hábitats a largo plazo para la vida fuera del mundo. Pero ambos conllevarían enormes costes de mantenimiento.

«La estación espacial es una empresa de $ 3 mil millones al año», agregó Lembeck. «Multiplique eso para instalaciones más grandes y rápidamente se convierte en una empresa bastante grande y costosa de llevar a cabo».

China también ha expresado interés en construir enormes conjuntos de energía solar en órbita y enviar la energía de regreso a la Tierra a través de rayos de microondas, pero Peck dijo que los aspectos económicos de un proyecto de este tipo simplemente no se acumulan. Peck ha hecho algunos cálculos al revés y estima que costaría alrededor de $ 1,000 por vatio, en comparación con solo $ 2 por vatio de energía generada a partir de paneles solares en la Tierra.

Quizás la aplicación más prometedora para una estructura espacial tan grande sería científica, dijo Peck. Un telescopio espacial de esa escala podría potencialmente ver características en la superficie de planetas en otros sistemas solares. «Eso podría ser transformador para nuestra comprensión de los planetas extrasolares y potencialmente la vida en el universo», agregó.

Comparación de tamaño de las naves espaciales.
Estas son solo algunas de las naves espaciales de varias películas, animaciones y programas de televisión, que incluyen Star Wars, Star Trek, Robotech, Macross, Starship Troopers, Halo, Buck Roger, Battlestar Galactica e Interstellar, por nombrar algunas.