Cómo el Aurelia Institute está diseñando una estación espacial autoensamblable

El próximo boom inmobiliario se producirá sobre la Tierra. Los reemplazos de una Estación Espacial Internacional (EEI) envejecida, cuyo desmantelamiento está previsto para 2030, la misión Artemis de la NASA que devolverá a los humanos a la Luna y posiblemente a Marte, y una floreciente economía lunar están impulsando a equipos de ingenieros y diseñadores a reimaginar hábitats para vivir y trabajar más tiempo en el espacio.

La mayoría de las estaciones espaciales de próxima generación que compiten por ampliar la capacidad de 11 personas de la EEI y eventualmente reemplazarla, cuentan con módulos fijos, rígidos y cilíndricos. Pero esa arquitectura es cara y peligrosa porque requiere múltiples lanzamientos y caminatas espaciales para ensamblarla.

El Aurelia Institute, una organización sin fines de lucro de Boston, un laboratorio de investigación y desarrollo de arquitectura espacial y educador, espera superar esos problemas con un enfoque novedoso: mosaicos magnetizados computarizados que se autoensamblan en órbita en esferas geodésicas cambiantes llamadas TESSERAE. El nombre es la abreviatura de Estructuras Espaciales Electromagnéticas Teseladas para la Exploración de Entornos Reconfigurables y Adaptativos. Una esfera maximiza el volumen que se puede obtener por área de superficie, mientras que los entornos más espaciosos mejorarían el bienestar psicológico durante estadías prolongadas.

“Estaba obsesionada con la forma en que escalamos la presencia humana en el espacio”, dice la CEO Ariel Ekblaw, quien cofundó Aurelia con la diseñadora en jefe Sana Sharma y Danielle DeLatte, ahora miembro asesora, mientras las tres estaban en el MIT. “Incluso si el costo se redujera drásticamente mañana, solo tenemos espacio para una docena de personas en órbita. Por lo tanto, necesitamos una forma de hacer la construcción espacial que sea más rápida que tener que construir algo que solo puede ser tan grande como el carenado de carga útil de su cohete”.

En cambio, las baldosas hexagonales y pentagonales de TESSERAE están diseñadas para apilarse planas dentro del carenado, el cono frontal en la parte superior del cohete. Una vez en el espacio, se desplegarían suavemente en una red o un globo ligeramente inflado para mantenerlas lo suficientemente cerca para que los imanes a lo largo de sus bordes se atraigan entre sí. También pueden corregir desajustes de forma autónoma. Los sensores internos, magnetómetros, supercondensadores y tecnología de energía de batería solar determinan si una conexión es exitosa y, si no, pasan corrientes a través de los imanes para neutralizar sus cargas, lo que les permite separarse e intentarlo nuevamente. La estructura final se parecería a un balón de fútbol gigante.

“Tienen esa inteligencia incorporada en el sistema y luego pueden autocorregirse; no requiere control desde la Tierra ni supervisión por parte de un humano”, dice Ekblaw. “La idea es que se encuentren entre sí. Son como Legos espaciales que se construyen solos en órbita”.

La estructura también cambiaría según sea necesario. Una vez que las piezas estén en su lugar, una vejiga inflable mantiene la integridad del hábitat, por lo que las piezas pueden colocarse y quitarse para reemplazar segmentos, ventanas, puertos de acoplamiento o esclusas de aire. Con múltiples esferas, los astronautas pueden moverse a otra sección y despresurizar por completo la que está en reconstrucción.

“TESSERAE representa una nueva forma de pensar sobre el diseño del hábitat espacial”, señala Ekblaw en el sitio web de Aurelia. “Estamos dejando atrás los espacios utilitarios y confinados de las primeras estaciones espaciales. Nuestra visión es crear hábitats expandibles y reconfigurables que puedan crecer con las necesidades de la misión”.

Dando al público una muestra del futuro

El equipo de Aurelia (10 empleados a tiempo completo y ocho consultores y contratistas) ya ha probado con éxito siete piezas del tamaño de una mano en microgravedad durante vuelos parabólicos cortos y estancias más prolongadas en la EEI. El año que viene, enviará 32 piezas a la EEI para intentar un ensamblaje esférico a pequeña escala. También están abordando su próximo gran desafío: cómo sellar y presurizar una estructura que tiene numerosas costuras para que pueda reorganizarse.

“No queremos sellar permanentemente las costuras porque queremos poder poner y quitar las piezas”, dice. “Por lo tanto, estamos haciendo mucho trabajo de ingeniería para superar el desafío de todos estos sellos diferentes. Tenemos muchos diseños de pestillos diferentes o cosas para reforzar esas costuras”.

Por ahora, las placas están hechas de resina impresa en 3D, fabricada en el Centro de Tecnología de Autodesk en Boston como parte del Programa de Residencia de Investigación de Autodesk. Pero las placas a escala real de 11.2 metros estarán hechas principalmente de aleación de aluminio.

En el futuro, esperan seguir haciendo pruebas en las estaciones espaciales de próxima generación, como las que están desarrollando el colectivo global Starlab Space, la empresa Blue Origin/Sierra Space Orbital Reef y la Axiom Station de Axiom Space, cuyo primer módulo está programado para lanzarse en 2026 para acoplarse a la EEI. Aurelia, que ahora cuenta con el apoyo de 2 millones de dólares anuales en subvenciones de la NASA, patrocinios corporativos y donaciones privadas, necesitaría un socio para construir una TESSERAE operativa de tamaño real en la órbita baja de la Tierra, que Ekblaw tiene en la mira para la próxima década.

Para despertar el interés, Aurelia ha comenzado a mostrar al público una muestra de este futuro con una maqueta itinerante de 6 x 7.3 metros con un interior moderno que invita a la gente a imaginar una vida más hospitalaria en el espacio. Tras una presentación discreta en su espacio de coworking el verano pasado, TESSERAE ahora está en exposición en la exposición Home Beyond Earth del Museo de Vuelo de Seattle, con futuras exposiciones previstas para Boston y Europa el año que viene.

Diseñado por los diseñadores arquitectónicos de Aurelia con el aporte de astronautas y cosmonautas, el interior abierto, concebido como un área de hábitat común, ofrece detalles extravagantes que explotan la microgravedad. Incluyen redes anudadas para que los residentes se arrastren por la cúpula, un sofá de pared inspirado en las anémonas de mar hecho de tubos inflables que mantienen a las personas en su lugar y una ventana de múltiples cámaras para algas productoras de oxígeno.

La sección de cocina muestra una pared verde aeropónica que cultiva productos frescos y un panel de elementos de cocina probados en la EEI: una caldera sous-vide Cero-G y esferas de fermentación con placas térmicas controlables e intercambio de gases para guiar el proceso de fermentación de alimentos como masa madre, kimchi y miso.

Si esto suena como una mezcla de 2001 y Architectural Digest, ten en cuenta que la entrada de Aurelia a los servicios espaciales se produce a través de una fusión creativa de arquitectos, diseñadores e ingenieros aeroespaciales, con una pizca de filosofía.

Diseño bioinspirado

Aurelia surgió de la tesis doctoral de Ekblaw en el MIT Media Lab, y surgió de la Iniciativa de Exploración Espacial del MIT, un laboratorio que fundó para desarrollar tecnologías que democraticen el acceso y la sostenibilidad en el espacio. Durante ese tiempo, se fascinó con el diseño bioinspirado y el autoensamblaje en la naturaleza (desde los ácidos nucleicos que forman proteínas más complejas hasta las hormigas que construyen un puente) y se preguntó si esto podría aplicarse a una escala macro.

Se inspiró aún más en la filosofía y el diseño de Buckminster Fuller, el difunto arquitecto y futurista que mejoró la cúpula geodésica y popularizó el concepto de la Nave Espacial Tierra, que exige que las personas trabajen juntas para lograr un planeta sostenible. También se interesó en el Módulo de Actividad Expandible Bigelow (BEAM) experimental, un hábitat inflable lanzado en 2016 para acoplarse a la Estación Espacial Internacional y que se utilizó con éxito para el almacenamiento.

En colaboración con Sharma, entonces afiliado de investigación en arquitectura espacial, y DeLatte, estudiante de ingeniería aeroespacial, cofundó Aurelia para aplicar estas ideas en pos de un hábitat espacial viable. Aurelia (una antigua palabra inglesa para crisálida) se incorporó finalmente en 2021, un año después de que Ekblaw obtuviera su doctorado. “El nombre subraya el hecho de que nosotros, la humanidad, estamos en la cúspide de nuestra próxima metamorfosis en una especie espacial”, dice.

Parte de su trabajo en TESSERAE ya ha dado lugar a investigaciones complementarias, como prototipos de botas magnéticas, que han probado en vuelos de simulación de microgravedad en gravedad cero, que podrían usarse en el hábitat en una pista magnética para la resistencia. Su visión a largo plazo es desarrollar estructuras que giren para crear gravedad artificial.

“Estoy tratando de crear una organización dentro de la industria espacial que realmente valore esa interacción entre el arte, la ciencia, el diseño y la ingeniería, donde los diseñadores e ingenieros estén en igualdad de condiciones”, dice Ekblaw. “Como organización sin fines de lucro, tenemos un poco más de libertad y flexibilidad para ser lúdicos y exploratorios, y llevar estas diferentes disciplinas al sector aeroespacial, que tradicionalmente ha sido un campo muy centrado en la ingeniería”.