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Científicos chinos han construido una luna artificial que posee una gravedad similar a la lunar para ayudarlos a preparar a los astronautas para futuras misiones de exploración. La estructura utiliza un poderoso campo magnético para producir el paisaje celestial, un enfoque inspirado en los experimentos que alguna vez se usaron para levitar una rana.

El componente clave es una cámara de vacío que alberga una luna artificial que mide 60 cm (unos 2 pies) de diámetro. Créditos de imagen: Li Ruilin, Universidad China de Minería y Tecnología

Preparándose para colonizar la luna

Simular la baja gravedad en la Tierra es un proceso complejo. Las técnicas actuales requieren volar un avión que entra en caída libre y luego vuelve a subir o saltar desde una torre de caída, pero ambos duran solo unos minutos. Con la nueva invención, el campo magnético se puede activar o desactivar según sea necesario, sin producir gravedad, gravedad lunar o gravedad a nivel de la tierra al instante. 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 equipos en el entorno simulado extremo para evitar errores costosos. 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 dramáticamente. Y en condiciones de baja gravedad, las rocas y el polvo pueden comportarse de una manera completamente diferente que en la Tierra, ya que están menos unidos entre sí.

Ingenieros de la Universidad de Minería y Tecnología de China construyeron la instalación (que planean inaugurar en los próximos meses) en la ciudad oriental de Xuzhou, en la provincia de Jiangsu. Una cámara de vacío, que no contiene aire, alberga una mini luna que mide 60 cm (unos 2 pies) de diámetro en su centro. El paisaje artificial consiste en rocas y polvo tan livianos como los que se encuentran en la superficie lunar, donde la gravedad es aproximadamente un sexto de la de la Tierra debido a los poderosos imanes que levitan la habitación sobre el suelo. Planean probar una gran cantidad de tecnologías cuyo objetivo principal es realizar tareas y construir estructuras en la superficie del único satélite natural de la Tierra.

El líder del grupo, Li Ruilin, de la Universidad de Minería y Tecnología de China, dice que es el primero de su tipo en el mundo que llevará la simulación lunar a un nivel completamente nuevo. Agregando que su luna artificial hace desaparecer la gravedad. Todo el tiempo que quieras, añade.

En una entrevista con el South China Morning Post, el equipo explica que algunos experimentos toman solo unos segundos, como una prueba de impacto. Mientras tanto, otros como las pruebas de fluencia (donde se mide la cantidad de deformación de un material bajo estrés) pueden llevar varios días.

Li dijo que los astronautas también podrían usarlo para determinar si es posible imprimir estructuras 3D en la superficie en lugar de desplegar equipos pesados ​​que no pueden usar en la misión. Él continúa:

Algunos experimentos realizados en el entorno simulado también pueden darnos algunas pistas importantes, como dónde buscar agua atrapada debajo de la superficie.

También podría ayudar a evaluar si se podría construir allí un asentamiento humano permanente, incluidos problemas como qué tan bien la superficie atrapa el calor.

De los anfibios a los cuerpos celestes artificiales

El grupo explica que la idea se origina en los experimentos del físico Andre Geims, nacido en Rusia y radicado en el Reino Unido, que lo vieron levitar una rana con un imán 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 un Premio Nobel de Física en 2010 por su trabajo sobre el grafeno.

La base de su trabajo involucra un fenómeno conocido como levitación diamagnética, donde los científicos aplican una fuerza magnética externa a cualquier material. A su vez, este campo induce una repulsión débil entre el objeto y los imanes, lo que hace que se aleje de ellos y flote en el aire.

Para que esto suceda, la fuerza magnética debe ser lo suficientemente fuerte como para magnetizar los átomos que componen un material. Esencialmente, los átomos dentro del objeto (o rana) actúan como pequeños imanes, sujetos a la fuerza magnética que existe a su alrededor. Si el imán es lo suficientemente potente, cambiará la dirección de los electrones que giran alrededor de los núcleos de los átomos, lo que les permitirá producir un campo magnético para rechazar los imanes.

Levitación diamagnética de un pequeño caballo. Créditos de imagen: Pieter Kuiper / Wiki Commons.

Diferentes sustancias en la Tierra tienen diversos grados de diamagnetismo que afectan su capacidad de levitar bajo un campo magnético; agregar 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 una tarea fácil, ya que la fuerza magnética necesaria es tan fuerte que podría romper componentes como los cables superconductores. También afectó a las numerosas piezas metálicas necesarias para la cámara de vacío, que no funcionan correctamente cerca de un imán potente.

Para contrarrestar esto, el equipo ideó varias innovaciones técnicas, incluida la simulación del polvo lunar que podría flotar mucho más fácilmente en el campo magnético y la sustitución del acero por aluminio en muchos de los componentes críticos.

La nueva carrera espacial

Este avance señala la intención de China de ocupar el primer lugar en la carrera espacial internacional. Eso incluye su programa de exploración lunar (llamado así por la mítica diosa lunar Change), cuyas misiones recientes incluyen aterrizar un rover en el lado oscuro de la luna en 2019 y 2020 que vio muestras de rocas traídas 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 en 2027.

El nuevo simulador ayudará a China a prepararse mejor para sus futuras misiones espaciales. Por ejemplo, la misión Change 5 regresó con muchas menos muestras de roca de lo planeado en diciembre de 2020, ya que el taladro encontró una resistencia inesperada. Las misiones anteriores dirigidas por Rusia y EE. UU. también han tenido problemas relacionados.

Los experimentos realizados en un simulador prototipo más pequeño sugirieron que la resistencia a la perforación en la luna podría ser mucho mayor que la predicha por 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 documento permita a los ingenieros espaciales de todo el mundo (y en el futuro, la Luna) modificar sus equipos antes de lanzar misiones multimillonarias.

El equipo insiste en que la instalación estará abierta a investigadores de todo el mundo, y eso incluye a Geim. Definitivamente le damos la bienvenida al profesor Geim para que venga y comparta más ideas geniales con nosotros, dijo Li.

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