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| Y está inspirado en un experimento de rana levitante. |
Científicos chinos han construido una "luna artificial" con una gravedad similar a la lunar para preparar a los astronautas para futuras misiones de exploración. La estructura utiliza un potente campo magnético para producir el paisaje celestial, un enfoque inspirado en los experimentos utilizados en su día para hacer levitar una rana.
Simular la baja gravedad en la Tierra es un proceso complejo. Las técnicas actuales exigen pilotar un avión que entra en caída libre y luego vuelve a subir o saltar desde una torre de caída, pero ambas cosas duran apenas unos minutos. Con el nuevo invento, el campo magnético puede activarse o desactivarse según sea necesario, produciendo gravedad nula, gravedad lunar o gravedad a nivel terrestre de forma instantánea. También es lo suficientemente fuerte como para magnetizar y hacer levitar otros objetos contra la fuerza gravitatoria durante el tiempo que sea necesario.
Todo esto significa que los científicos podrán probar los equipos en el entorno extremo simulado para evitar costosos errores. Esto es beneficioso, ya que pueden surgir problemas en las misiones debido a la falta de atmósfera en la Luna, lo que significa que la temperatura cambia rápida y drásticamente. Además, en condiciones de baja gravedad, las rocas y el polvo pueden comportarse de forma completamente distinta a la de la Tierra, ya que están más ligados entre sí.
Ingenieros de la Universidad de Minería y Tecnología de China construyeron la instalación (que planean poner en marcha en los próximos meses) en la ciudad oriental de Xuzhou, en la provincia de Jiangsu. Una cámara de vacío, que no contiene aire, alberga en su corazón una mini "luna" de 60 cm (unos 2 pies) de diámetro. El paisaje artificial está formado por rocas y polvo tan ligeros como los que se encuentran en la superficie lunar -donde la gravedad es aproximadamente una sexta parte de la de la Tierra- gracias a potentes imanes que hacen levitar la sala por encima del suelo. Planean probar una serie de tecnologías cuyo objetivo principal es realizar tareas y construir estructuras en la superficie del único satélite natural de la Tierra.
El jefe del grupo, Li Ruilin, de la Universidad China de Minería y Tecnología, afirma que es el "primero de su clase en el mundo" que llevará la simulación lunar a un nivel completamente nuevo. Añade que su luna artificial hace que la gravedad "desaparezca". Durante "todo el tiempo que quieras", añade.
En una entrevista con el South China Morning Post, el equipo explica que algunos experimentos duran apenas unos segundos, como una prueba de impacto. En cambio, otros, como las pruebas de fluencia (en las que se mide la cantidad de material que se deforma bajo tensión), pueden llevar varios días.
Li afirma que los astronautas también podrían utilizarlo para determinar si es posible imprimir estructuras en 3D en la superficie, en lugar de desplegar equipos pesados que no pueden utilizar en la misión. Continúa:
"Algunos experimentos realizados en el entorno simulado también pueden darnos algunas pistas importantes, como dónde buscar agua atrapada bajo la superficie".
También podría ayudar a evaluar si se podría construir allí un asentamiento humano permanente, incluyendo cuestiones como lo bien que la superficie atrapa el calor.
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| El componente clave es una cámara de vacío que alberga una luna artificial de 60 cm de diámetro. Créditos de la imagen: Li Ruilin, Universidad China de Minería y Tecnología |
El grupo explica que la idea tiene su origen en los experimentos del físico de origen ruso afincado en el Reino Unido Andre Geim, que hizo levitar una rana con un imán, lo que le valió un satírico Premio Ig Nobel en 2000, que celebra la ciencia que "primero hace reír a la gente, y luego pensar". Geim también ganó el Premio Nobel de Física en 2010 por su trabajo sobre el grafeno.
La base de su trabajo consiste en un fenómeno conocido como levitación diamagnética, en el que los científicos aplican una fuerza magnética externa a cualquier material. A su vez, este campo induce una débil repulsión entre el objeto y los imanes, haciendo que se aleje de ellos y "flote" en el aire.
Para que esto ocurra, la fuerza magnética debe ser lo suficientemente fuerte como para "magnetizar" los átomos que componen un material. Esencialmente, los átomos del interior del objeto (o rana) actúan como pequeños imanes, sometidos a la fuerza magnética existente a su alrededor. Si el imán es lo suficientemente potente, cambiará la dirección de los electrones que giran alrededor de los núcleos del átomo, lo que les permitirá producir un campo magnético que repelerá a los imanes.
En la Tierra, las diferentes sustancias tienen distintos grados de diamagnetismo que afectan a su capacidad de levitar bajo un campo magnético; añadir un vacío, como se hizo aquí, permitió a los investigadores producir una cámara aislada que imita un entorno de microgravedad.
Sin embargo, simular el duro entorno lunar no fue tarea fácil, ya que la fuerza magnética necesaria es tan fuerte que podría destrozar componentes como los cables superconductores. También afectaba a las numerosas piezas metálicas necesarias para la cámara de vacío, que no funcionan correctamente cerca de un imán potente.
Para contrarrestarlo, el equipo ideó varias innovaciones técnicas, como la simulación de polvo lunar que podía flotar con mayor facilidad en el campo magnético y la sustitución del acero por el aluminio en muchos de los componentes críticos.
Este avance señala la intención de China de ocupar el primer puesto en la carrera espacial internacional. Eso incluye su programa de exploración lunar (que lleva el nombre de la mítica diosa lunar Chang'e), cuyas misiones recientes incluyen el aterrizaje de un rover en la cara oscura de la Luna en 2019 y 2020 que vio cómo se traían muestras de rocas a la Tierra por primera vez en más de 40 años.
A continuación, China quiere establecer una base de investigación lunar conjunta con Rusia, que podría comenzar tan pronto como en 2027.
El nuevo simulador ayudará a China a preparar mejor sus futuras misiones espaciales. Por ejemplo, la misión Chang'e 5 regresó con muchas menos muestras de roca de las previstas en diciembre de 2020, ya que la perforadora encontró una resistencia inesperada. Las misiones anteriores lideradas por Rusia y EE. UU. también han tenido problemas relacionados.
Los experimentos realizados en un prototipo de simulador más pequeño sugieren que la resistencia del taladro en la Luna podría ser mucho mayor de lo previsto por los modelos puramente computacionales, según un estudio del equipo de Xuzhou publicado en el Journal of China University of Mining and Technology. Los autores esperan que este trabajo permita a los ingenieros espaciales de todo el mundo (y en el futuro, de la Luna) modificar sus equipos antes de lanzar misiones multimillonarias.
El equipo insiste en que la instalación estará abierta a los investigadores de todo el mundo, y eso incluye a Geim. "Definitivamente, damos la bienvenida al profesor Geim para que venga a compartir más ideas geniales con nosotros", dijo Li.