El cinturón de asteroides está lleno de oportunidades e incógnitas, rico en recursos y misterios científicos.
¿Cómo aterrizas y te mueves de forma segura en estos pequeños cuerpos? Ésta es una cuestión que muchos ingenieros se han planteado. Cuando los robots de hardware convencionales aterrizan en la superficie de un asteroide frágil, existe un alto riesgo de que destruyan la estructura de la superficie, haciendo imposible obtener muestras válidas o realizar una detección sostenida.
Un nuevo tipo de "robot blando" podría suponer un gran avance para las misiones a asteroides.
01 Un frágil asteroide enfrenta un problema de aterrizaje forzoso
Aterrizar una nave espacial robótica de forma segura en la luna o en un planeta ya es muy difícil. Aterrizar en un asteroide es aún más difícil.
A diferencia de los planetas gigantes. La gravedad superficial de los asteroides es extremadamente débil, quizás incluso unas pocas millonésimas de la de la Tierra. El entorno de microgravedad plantea grandes desafíos para el aterrizaje y las actividades de naves espaciales. El método tradicional de "aterrizaje forzoso" que depende de propulsores es difícil de lograr un control preciso y es fácil destruir la estructura superficial suelta del asteroide, lo que afectará seriamente el estudio de la composición y la historia de evolución del asteroide.
La misión OSIRIS-REx de la NASA adoptó un enfoque muy conservador hacia el asteroide Bennu. "No queríamos lidiar con la incertidumbre del contacto real con la superficie por más tiempo del necesario", dijo Moreau. Entonces idearon un plan para espiar el asteroide en 16 segundos con un largo brazo de muestreo.
Con la tecnología actual, todavía estamos muy lejos de un verdadero "aterrizaje" de asteroides.
02 Aterrizaje Lento: La visión de un robot blando
Teniendo en cuenta las características del entorno de microgravedad, el equipo del profesor Jay McMahon de la Universidad de Colorado ha propuesto una idea audaz: el desarrollo de "robots blandos", AoES, para lograr un aterrizaje suave de asteroides. Este robot aprovecha al máximo fuerzas débiles como la adsorción electromagnética y la adhesión electrostática para el aterrizaje y las actividades en la superficie, no necesita depender de propulsores ni anclajes mecánicos y puede lograr un aterrizaje relajante de "colisión cero".
El robot blando está diseñado con forma de múltiples pétalos, similar a los nenúfares. Los pétalos están hechos de material elástico que puede cubrir grandes áreas de la superficie del asteroide sin dañar la topografía de la superficie, y también pueden girar y estirarse, utilizando la velocidad orbital y la presión de la radiación solar para ajustar su órbita y disminuir la velocidad.
Los robots blandos pueden utilizar la distribución de carga superficial de los asteroides para la adsorción electromagnética. La superficie del asteroide está llena de diversas partículas de polvo, que crean complejas distribuciones de carga y campos eléctricos, así como los geckos utilizan interacciones moleculares para adherirse a la pared, los robots blandos también pueden adherirse a la superficie del asteroide controlando la nube de carga de algunos pétalos.
Otra forma de fijación es utilizar fuerza electrostática. Aunque la fuerza electrostática sobre la superficie del asteroide es débil, el robot blando puede acumular suficiente adherencia electrostática a través de su enorme superficie. Ajustar la carga de algunos pétalos permite que el robot blando se mueva. Este modo de movimiento no requiere propulsión de combustible y no causa contaminación secundaria del asteroide.
03 Monitoreo a largo plazo y utilización de recursos
Si el aterrizaje suave tiene éxito, los robots blandos podrán operar en la superficie del asteroide durante mucho tiempo para llevar a cabo diversas exploraciones científicas. Puede estar dotado de sensores en la superficie para monitorear los campos magnéticos, el flujo de calor, la distribución de carga y otra información para revelar el mecanismo de formación y la historia de evolución del asteroide. A largo plazo, esto es de gran importancia para el desarrollo y utilización de los recursos de asteroides.
04 Dificultades técnicas: navegación, potencia y control.
El concepto de utilizar robots blandos para aterrizar en asteroides es muy atractivo, pero también enfrenta muchos desafíos técnicos, los más críticos son la navegación y el control.
Para lograr un aterrizaje y una navegación en superficie precisos en el complejo y desconocido entorno de los asteroides, los robots blandos deben tener capacidades de planificación autónoma y para evitar obstáculos. En comparación con el cuerpo rígido, la dinámica y el sistema de control del robot blando es más complejo. Cada deformación del brazo del pétalo cambiará la distribución general de masa y los parámetros dinámicos. El algoritmo de control debe ser eficiente y preciso, y tener suficiente adaptabilidad a un entorno desconocido.
Los vuelos espaciales de larga duración también plantean serios desafíos a los materiales y estructuras de los robots blandos. Debe ser capaz de soportar altas radiaciones y diferencias extremas de temperatura, y tener la capacidad de autorrepararse en caso de fallo.
Reducir la masa y mejorar la resistencia estructural es otro desafío que debe superarse en este campo. Para operar en entornos de microgravedad extrema, los robots blandos deben ser delgados y livianos, pero una estructura demasiado débil es difícil para impulsar tareas de movimiento y muestreo, por lo que debe garantizar la resistencia y rigidez necesarias para realizar la tarea sin agregar demasiada masa.
05 El futuro se puede esperar
A pesar de los desafíos, el sueño de un aterrizaje suave sigue impulsando el progreso y la innovación en este campo. El equipo de la Universidad de Colorado, que ha recibido una subvención de investigación de la NASA desde 2017, está explorando actualmente si parte de su tecnología de robótica blanda podría servir para el mantenimiento de satélites en órbita y la limpieza de basura espacial.
Queda por ver si los robots blandos podrán ser pioneros en la exploración de asteroides para humanos.