La industria espacial está viviendo una nueva era dorada, donde la carrera entre naciones se acelera y se diseñan misiones de gran complejidad. Entre los objetivos más ambiciosos está la creación de nuevas estaciones espaciales y hábitats para poblar nuevos territorios como la Luna o Marte. Para alcanzar estas metas, se requieren nuevas técnicas de construcción que no pongan en peligro la vida de los astronautas.

Ante el final inminente de la Estación Espacial Internacional (ISS), muchas agencias y empresas aeroespaciales planean contar con su propia estación espacial en órbita. También persiguen instalar las primeras comunidades de astronautas en la Luna, que en el futuro podrían vivir en edificios impresos en 3D o construidos por drones. El objetivo es que el trabajo de construcción más duro y peligroso no recaiga en los astronautas, sino en sistemas mecanizados. 

Entre las propuestas que se están poniendo a prueba actualmente en la Tierra o en la propia ISS está TESSERAE, una esfera como un balón de fútbol capaz de ensamblarse en el espacio por sí sola. Sus responsables, los investigadores del Aurelia Institute, incluso han construido un pabellón a gran escala para que los visitantes se imaginen cómo puede ser la vida en el espacio.

Formación

Las construcciones espaciales tienen una clara limitación. Sus componentes deben caber en los cohetes que los transportan más allá de la estratosfera, por ejemplo, las paredes. El proceso, por lo tanto, es lento, sin olvidar las dificultades del propio terreno, sin el oxígeno y la gravedad de la Tierra.

El trabajo es costoso y peligroso. Se requieren varios lanzamientos para llevar todo el material, que después debe ser montado por los humanos en el espacio usando trajes extravehiculares y arriesgando su vida en cada caminata espacial. Por estos motivos, los numerosos proyectos que proponen hábitats para futuras misiones tratan de simplificar la construcción y automatizarla al máximo para mejorar estas condiciones.

Actualmente, se buscan nuevas tecnologías con las que formar los componentes in situ, imprimiendo en 3D el edificio con hormigón formado a partir de polvo lunar, por ejemplo. Otra opción es el ensamblaje automático de piezas, como lo que promueve el MIT, con varios proyectos para la formación de estructuras gracias a robots y herramientas capaces de autoensamblarse.

El Instituto Aurelia, un laboratorio de arquitectura espacial sin fines de lucro con sede en Cambridge, Massachusetts (EEUU), está desarrollando una tecnología para lanzar a la órbita un conjunto de piezas capaces de ensamblarse solas una vez están en el espacio. El resultado es una estación modular que puede ampliarse fácilmente según se necesite más capacidad.

Las piezas se apilan y empaquetan en plano. Al llegar a su destino, se lanzan todas al vacío para que floten, mientras una red las contiene cerca de la nave para no perder ninguna mientras se ensamblan. Equipadas con potentes imanes en cada bloque, se van uniendo unas a otras. 

En caso de que se produzca algún fallo y algunas piezas no se unan correctamente, el equipo de astronautas puede reparar esa zona pasando una corriente por los imanes para soltarlos y volver a unirlos correctamente. Después del ensamblaje, los sistemas eléctricos y de tuberías se pueden montar a mano.

Pruebas en el espacio

No es una simple teoría. Este equipo de ingenieros ya ha puesto a prueba su prototipo con una versión a escala del tamaño de una mano durante la misión Ax-1 de Axiom Space a la ISS en 2022, comandada por Michael López-Alegría. A partir de aquí, el equipo liderado por Ariel Ekblaw tienen previsto aumentar la complejidad del prototipo en futuras misiones. Se pondrán a prueba placas más grandes y se realizará una demostración de ensamblaje en órbita fuera de la ISS. 

En paralelo, las nuevas generaciones de placas TESSERAE se están probando cada año en un vuelo de gravedad cero de Aurelia Horizon. Entre las mejoras añadidas se incluye un diseño algorítmico más avanzado para el autoensamblaje autónomo y modificaciones en la carcasa física para mejorar la reconfigurabilidad de la unión. También supone un incremento de tamaño de 9,52 cm de ancho hasta los 15,24 cm, con imanes electropermanentes (EPM) montados en el interior de los cojinetes para permitir que el sistema gestione mejor el ensamblaje en diferentes condiciones.

Cada una de estas piezas se imprimió en 3D mediante un método llamado estereolitografía (SLA), en el que un rayo láser solidifica resina líquida en geometrías sólidas. Luego se lava en un tanque de alcohol isopropílico y se cura mediante exposición a luz ultravioleta. 

El control de las placas está a cargo de una placa controladora que tiene la capacidad de activar los imanes en función de la información que reciban los sensores de las distintas placas. Cuando se activan, los EPM reciben un fuerte pulso de electricidad de un supercondensador. La energía eléctrica la proporciona una batería de a bordo, que se puede recargar en vuelo mediante un panel solar.

Masa madre en el espacio

Mientras esta tecnología crece hasta el tamaño deseado para acoger a los futuros astronautas, el Instituto Aurelia ha construido un hábitat espacial interactivo de tamaño natural en el Autodesk Technology Center de Boston. El pabellón icosaédrico truncado de 6 x 7,3 metros de tamaño muestra a sus visitantes la experiencia de vivir en un entorno como este.

A esta escala, las piezas de ensamblaje son de dos metros de alto y de ancho. El objetivo del proyecto es ofrecer una estación espacial con 123 m3 por persona, o lo que es lo mismo, capacidad para cuatro astronautas por cada esfera. Hay que tener en cuenta que la ISS cuenta con 168 m3 por persona con una tripulación habitual de seis astronautas, mientras la nueva estación china Tiangong cuenta con 113 m3 por persona, con una tripulación de tres taikonautas.

Esta tecnología no solo persigue ofrecer una estructura más fácil de montar en el espacio, ya que las placas también pueden tener diferentes usos en el interior del hábitat. Esto se ha demostrado en el pabellón a escala humana, donde se han instalado en las paredes diferentes bóvedas para cultivar vegetales en entornos de gravedad cero. 

Otro uso es la llamada Estación de Fermentación, donde los alimentos se procesan con microbios. Desarrollada en colaboración con CoFab Design, la placa mantiene la temperatura y el intercambio de gases para masas madre, encurtidos y otros alimentos fermentados en las cámaras del orbe.

Por el momento, aparte del trabajo de desarrollo y pruebas simuladas, el equipo de Aurelia Institute busca un socio para llevar la tecnología más lejos y convertir esta estación en realidad frente a las demás opciones propuestas por la industria aeroespacial.