Dos científicos se inspiran en un juguete para aterrizar en un asteroide

Nota del editor: Paul Gabrielsen es un escritor de ciencia de Santa Cruz, California, Estados Unidos. Se graduó en Comunicación Científica en la Universidad de California y ha escrito para ScienceNOW, The San Jose Mercury News, Geospace y mongabay.com.

(CNN)— Los científicos quieren hacer viable, en el futuro, el envío de naves espaciales para estudiar asteroides como el que  se acercó a la Tierra este viernes.  La idea de estos equipos de aterrizaje podría ser familiar para cualquiera que haya crecido en la década de 1970.

Los aterrizadores —prototipos diseñados para una posible misión de la agencia espacial estadounidense NASA—  tienen forma de huevo y peso en la parte inferior; se tambalean, pero no se caen (como los Weebles).

El artefacto es todavía pura simulación por computadora y falta una década para que esté listo para su lanzamiento, pero su diseño simple supera algunos de los mayores retos para la exploración de asteroides en terrenos desconocidos.

Los científicos planetarios Naor Movshovitz y Erik Asphaug crearon estos equipos de aterrizaje, a los cuales nombraron pods.

El programa de  Objetos Cercanos a la Tierra  de la  NASA  financió el trabajo que surgió de la investigación doctoral de Movshovitz sobre el desvío de los asteroides de la órbita de la Tierra.

Movshovitz es estudiante de doctorado en la Universidad de California, Santa Cruz, en Estados Unidos; Asphaug, su consejero, recientemente se mudó a la Universidad Estatal de Arizona.

Ya sea que intenten desviar un asteroide o aterrizar a un astronauta en él, los científicos necesitan conocer las características básicas de la superficie.

Los aterrizadores pequeños y de bajo costo (menos de un millón de dólares, con ninguna parte movible) pueden viajar a un asteroide y proporcionar la información necesaria, si logran tocar tierra de manera exitosa. 

Pero los asteroides son lugares complicados para lograr que una nave espacial aterrice de forma correcta. El hecho de que giren en el espacio, sus terrenos irregulares y pequeños, así como su gravedad desigual y extremadamente débil hacen que los conceptos de "arriba" y "abajo" sean relativos. 

Las técnicas que han permitido que los rovers aterricen de manera segura en Marte —bolsas de aire que rebotan para el Spirit y el Opportunity, así como una "grúa espacial" para el Curiosity— simplemente no funcionan en un asteroide.

"Los asteroides son lugares extraños y extravagantes, tenemos que estar preparados para cualquier situación", dijo Asphaug.

Su primer diseño era cuadrado, como el de una baraja con un lado recubierto por una goma similiar a la de las pelotas que rebotan. La idea era que estos aterrizadores rebotaran alrededor del asteroide antes de apoyarse en el lado sin goma.

Ya que los asteroides son escasos en Santa Cruz, los científicos probaron sus diseños en un modelo por computadora, al utilizar un simulador de animación física —que es casi tan buena como los modelos científicos físicos—, cuyas tarjetas gráficas modernas pueden ejecutar las simulaciones 100 veces más rápído, dijo Asphaug. 

Movshovitz lanzó los equipos de aterrizaje cuadrados hacia un asteroide simulado por computadora. El lado de goma rebotó, como fue diseñado, pero hubo muchos aterrizadores no cayeron de forma correcta.

Entonces desarrollaron un nuevo prototipo: un equipo de aterrizaje con forma de huevo pesado en la parte inferior, justo como los juguetes de la infancia de Asphaug.

"Estaba fascinado con los Weebles", dijo Asphaug. Los juguetes, fabricados por primera vez en 1971, podían ser lanzados en cualquier dirección y aún así caían derechos. Asphaug apostó a Movshovitz que los pods funcionarían mejor que los aterrizadores en forma de sándwich, incluso en  microgravedad .

Movshovitz hizo que la mitad más baja del pod fuera nueve veces más pesada que la mitad de arriba. En su simulación, la mitad inferior era de color rojo y la mitad superior verde. Al descender, los equipos de aterrizaje lucían como tomates que caían del cielo.

Cada aterrizador que rebotaba terminaba derecho, incluso uno que cayó de cabeza. Asphaug ganó la apuesta.

Movshovitz también utilizó animación física para estudiar cómo los asteroides se separan en la órbita de un planeta. La física será clave para entender el balance entre la fricción que une al asteroide y la fuerte gravedad planetaria capaz de fragmentarlo, dijo. 

Asphaug quiere seguir sacando ventaja del poder de computación desarrollado por la industria de  los videojuegos  para hacer que la ciencia progrese.

Después de todo, es un negocio de 65,000 millones de dólares obsesionado con acelerar las gráficas y hacerlas más realistas cada vez. En comparación, el presupuesto de la NASA es menor a 18,000 millones de dólares.

Movshovitz utiliza una computadora de juego de alto rendimiento que tiene una tarjeta gráfica con aproximadamente 500 procesadores. Su teclado metálico negro tiene líneas marcadas y anguladas. Con una máquina así, ¿aún hay tentación para jugar videojuegos?

"Después del trabajo", dice el científico con una sonrisa.

Los investigadores presentaron estas ideas en la  Reunión de Otoño de la Unión Estadounidense de Geofísica  2012 en San Francisco, Estados Unidos, en diciembre.

El equipo de la Universidad Estatal de Arizona de Asphaug ahora trabaja en prototipos de pod para la vida real, aproximadamente del tamaño de dos pelotas de beisbol de extremo a extremo, para prepararse para la próxima misión de asteroides de la NASA, que será lanzada en 2022.

"El tiempo vuela", dijo Asphaug. "Estaremos listos".