Nuevo concepto del MIT: un plato volador podría estudiar la Luna

Por Hermes Lavallén

El Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha compartido que algunos de sus  ingenieros están trabajando en un nuevo concepto: construir un plato volador para estudiar la superficie de la Luna. El vehículo ligero estaría alimentado por el campo eléctrico que se acumula debido a la exposición directa al sol y al plasma circundante.

El artículo fue publicado en la revista Journal of Spacecraft and Rockets. Este es un resumen  de las conclusiones que acaban de publicarse:

“Este artículo presenta un estudio de viabilidad inicial sobre el uso de fuentes de iones iónico-líquido para la actuación electrostática en cuerpos planetarios sin atmósfera. La carga natural en la superficie de los cuerpos planetarios sin atmósfera se ha estudiado como la causa del transporte de regolito a través de la superficie y de la levitación electrostática de una nave espacial en las proximidades de pequeños asteroides. La baja magnitud del campo eléctrico de la superficie natural limita severamente la capacidad de un vehículo para aprovechar la levitación electrostática como su estrategia de maniobra, particularmente en grandes cuerpos planetarios, como la Luna.

Las fuentes de iones de líquido iónico se consideran un actuador para cargar tanto el vehículo como la superficie local del cuerpo planetario. Al irradiar la superficie con iones, el campo eléctrico de la superficie puede incrementarse mucho más allá de su valor natural y podría permitir la levitación electrostática en cuerpos planetarios tan grandes como la Luna con la tecnología actual. Se desarrolla un modelo analítico de baja fidelidad del proceso de carga para estimar los requisitos sobre la densidad de carga de la superficie local y las limitaciones en la altura de levitación y la velocidad de traslación del vehículo. Los experimentos se llevan a cabo en un entorno de laboratorio para demostrar la viabilidad de utilizar fuentes de iones iónico-líquidos para la carga combinada del vehículo y la superficie mediante la creación de una fuerza electrostática a través del transporte de carga. Estos experimentos están razonablemente de acuerdo con el modelo de baja fidelidad que describe la física fundamental de este concepto”.

Foto: EL plato volador del MIT que sería capaz de utilizar las propiedades únicas de carga positiva de la superficie de la luna como medio de propulsión. (Cortesía de Paulo Lozano, Oliver Jia-Richards)

El equipo de ingenieros, formado por Oliver Jia-Richards, Paulo Lozano y Sebastian Hampl, intentó simular un escenario del mundo real y probó su concepto en el laboratorio de Lozano. Para ver si sus cálculos estaban bien, fabricaron un vehículo de prueba con forma hexagonal. Era realmente pequeño, pesaba solo 60 gramos, pero los ingenieros intentaron crear una réplica semi-fiel del disco volador en el que habían estado trabajando.

El vehículo hexagonal tenía un propulsor de iones apuntando hacia arriba y cuatro apuntando hacia abajo. Una vez creado, se colocó dentro de una cámara de vacío, sobre una superficie de aluminio. Se suspendió sobre la superficie mediante el uso de dos resortes calibrados junto a una varilla de tungsteno.

Foto: Cortesía de los investigadores del MIT

La prueba implicó aplicar varios voltajes a los propulsores del pequeño vehículo y luego medir las fuerzas resultantes. Los ingenieros del MIT en general estaban contentos con los resultados: parece que su escenario inicial de usar un rover flotante en la luna y grandes asteroides podría resultar realista.

Los investigadores del MIT creen que el estudio tiene beneficios reales. Ser capaz de navegar por superficies rocosas sin arriesgarse a dañar el vehículo podría algún día revolucionar la exploración de asteroides y la luna.

Foto: Modelo del vehículo de prueba sin envoltura de papel de aluminio.

El  modelo actual está diseñado para predecir las condiciones requeridas para lograr simplemente la levitación, que resultó estar a aproximadamente 1 centímetro del suelo para un vehículo de 2 libras. Los propulsores de iones podrían generar más fuerza con un voltaje mayor para levantar un vehículo más alto del suelo. Pero Jia-Richards dice que el modelo necesitaría una revisión, ya que no tiene en cuenta cómo se comportarían los iones emitidos en altitudes más altas.

«En principio, con un mejor modelado, podríamos levitar a alturas mucho más altas», dice.

En ese caso, Lozano dice que futuras misiones a la luna y asteroides podrían desplegar rovers que usan propulsores de iones para flotar y maniobrar de manera segura sobre terreno desconocido e irregular.

“Con un rover levitando, no tiene que preocuparse por las ruedas o las piezas móviles”, dice Lozano. «El terreno de un asteroide podría ser totalmente irregular, y siempre que tuvieras un mecanismo controlado para mantener flotando tu rover, podrías atravesar un terreno inexplorado y muy accidentado, sin tener que esquivar el asteroide físicamente». 

“Al carecer de atmósfera, la Luna y otros cuerpos sin aire, como los asteroides, pueden crear un campo eléctrico gracias a la exposición directa al Sol y al plasma circundante», abunda Jennifer Chu, experta en ingeniería espacial y astrofísica del MIT”.  

“La electricidad generada por el terreno lunar es tan fuerte que es capaz de hacer levitar el polvo a más de un metro por encima del suelo, de la misma manera que la electricidad estática puede hacer que a una persona se le pongan los pelos de punta”, señala Chu. 

El rover aún está en su etapa de diseño y prototipo, pero promete grandes cosas en un futuro cercano para la exploración espacial, según el MIT.

Esta investigación fue apoyada, en parte, por la NASA.