El ingeniero y su hijo que idearon cómo traer a la Tierra un trozo de asteroide

Hace 10 años, Jim Harris, ingeniero aeroespacial, probó a ensamblar un vaso de plástico boca abajo con un pequeño compresor. Lo hizo en su casa, en Denver, con ayuda de su hijo, en educación secundaria por entonces, y lo utilizo para disparar aire comprimido contra la gravilla de la entrada a su garaje. La semana que viene, el día 8 de septiembre, una versión (muy) mejorada de su invento, bautizada como TAGSAM (Touch And Go Sample Acquisition Mecanism) partirá de la Tierra en dirección al asteroide Bennu. Su tarea dentro de la misión OSIRIS-REx de la NASA será la de extraer y recoger una muestra del material de la superficie del asteroide para traerla a la Tierra.

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La sonda tardará dos años en llegar a Bennu, y no estará de vuelta hasta 2023. Los científicos esperan que lo haga con unos 60 gramos de muestras que nos ayuden a entender mejor cómo nació el sistema solar.

Bennu ha sido el asteroide elegido para esta misión por varios motivos. Por un lado, pasa periódicamente cerca de la Tierra, lo cuál facilitaba la excursión. Por otro está cubierta por una capa de regolito, o materiales no consolidados de la superficie, como fragmentos de roca y granos de arena, que permiten recoger muestras sin tener que 'romper' el suelo. Además, esa capa serían restos de cuándo nació el asteroide, en los inicios de nuestro sistema solar.

¿Cómo trabajar en microgravedad?

Eso no quiere decir que recoger esas muestras vaya a ser fácil. De hecho, es uno de los desafíos a los que los ingenieros de esta misión han tenido que dar respuesta: cómo extraer un trocito (o varios) de un asteroide en movimiento y en condiciones de microgravedad. Un golpe más fuerte de la cuenta o un trozo de gravilla volando podrían mandar a la sonda, y la misión, al traste.

¿Cómo extraer un trocito (o varios) de un asteroide en movimiento y en condiciones de microgravedad?

Ahí es donde entraron en acción Harris y su hijo. Harris es ingeniero en Lockheed Martis, empresa de ingeniería aeroespacial que colabora con la NASA y otras instituciones estadounidense. Tratando de responder a las necesidades de esta misión, Lockheed Martis hizo un llamamiento interno a sus trabajadores. Quería todas las ideas, las mejores, para resolver esta cuestión.

Se pusieron manos a la obra, pero las primeras opciones implicaban utilizar un taladro, una pala o unas pinzas de algún tipo, todo ello demasiado difícil de utilizar en microgravedad, donde un puñado de gravilla suelta puede comportarse como una máquina de pimball enloquecida.

Un vaso y un compresor de aire

Harris tuvo otra idea. ¿Cómo podía atrapar una pila de arenilla sin gravedad? Harris tuvo una idea, y para probarla usó a su hijo como ayudante. Comenzó a experimentar en el camino hacia su garaje que haría las veces de superficie del asteroide.

Extendieron una hoja de papel sobre el suelo, hicieron algunos agujeros y atravesaron el papel con el vaso de plástico, con la apertura contra el suelo. Con este montaje, utilizaron un compresor para lanzar aire comprimido contra la tierra, y comprobaron como esto levantaba el polvo del suelo y lo introducía en el interior del vaso.

De esa primera idea nació el actual TAGSAM, un equipo que utilizará un flujo de nitrógeno para levantar y aspirar muestras de la superficie de Bennu. La presión del gas y las partículas de regolito fluyendo sobre la superficie abre las aletas de los depósitos, que vuelven a cerrarse cuando las muestras están dentro e impiden que se vuelvan a escapar. Este proceso se llevará a cabo en periodos de cinco segundos sin desestabilizar la sonda ni su posición sobre el asteroide. Por el camino han elaborado distintas versiones y las han probado en vuelos de gravedad cero, parábola tras parábola, así como ensayos sobre roca volcánica, arena de playa, Si en un intento, TAGSAM no consigue los 60 gramos de muestras que busca, podrá llevar a cabo varias intentonas más.

Una vez recogida la cantidad de regolito, el brazo robótico del equipo se plegará para depositar las muestras en la cápsula SRC (Sample Return Capsule), que volverá a la Tierra, entrará en la atmósfera a 12 km/s y aterrizará en Utah el 24 de septiembre de 2023.

OSIRIS-REx tardará por tanto siete años en ir, recoger sus muestras y traerlas de vuelta. El hecho de recolectarlas y traerlas consigo es un desafío técnico pero también una ventaja para superar una situación paradójica habitual en este tipo de misiones: aunque son un ejemplo de tecnología punta y avance científico, requieren de mucho tiempo para llegar a su destino (en el caso de Rosetta, por ejemplo, el viaje duró nada menos que una década), de forma que cuando llegan, sus instrumentos científicos ya están algo desactualizados, arrojando resultados admirables pero pobres comparados con los que se obtendrían usando los equipos actuales.

En el caso de OSIRIS-REx, este problema no será tal, ya que las muestras llegarán a la Tierra donde se les podrán aplicar todos los avances científicos que se desarrollen en los próximos años.