Începe ca o întrebare pe care ar pune-o un copil în timp ce privește stelele: ce s-ar întâmpla dacă ai lansa un avion de hârtie de pe Stația Spațială Internațională? Într-un mediu dominat de titan, fibră de carbon și tehnologie de miliarde de dolari, ideea pare un capriciu. Totuși, o echipă de cercetători a luat această întrebare extrem de în serios, iar concluziile lor, publicate în prestigioasa revistă Acta Astronautica, ar putea schimba modul în care explorăm spațiul apropiat.
O problemă orbitală aglomerată
Înainte de a lansa avioane de hârtie, trebuie să înțelegem de ce spațiul din jurul planetei noastre a devenit un loc periculos. Orbita joasă a Pământului este din ce în ce mai ticsită cu „gunoi” – sateliți scoși din uz și fragmente de la misiuni vechi. Marea teamă este declanșarea „sindromului Kessler”: un singur impact, cum ar fi explozia unui satelit, generează un nor de resturi care, la viteze orbitale, lovesc alți sateliți, creând o reacție în lanț catastrofală.
Scenariul ar putea semăna cu filmul Gravity, dar cu mai puțin George Clooney salvând situația cu farmecul său și cu mult mai multe șanse să te trezești întrebând „Ce s-a întâmplat cu GPS-ul meu?”. În cel mai negru scenariu, acest câmp de resturi ne-ar putea bloca pe Pământ, transformând orbita într-o barieră de netrecut.
Căutarea soluțiilor sustenabile
În timp ce unii ingineri proiectează „remorchere” spațiale pentru a curăța orbita, alții abordează problema de la sursă, căutând să facă navele spațiale mai prietenoase cu mediul la finalul vieții lor. „O direcție de cercetare este reprezentată de materialele organice ca substitut pentru cele metalice tradiționale,” explică echipa în studiu. O altă idee este folosirea unor „pânze de frânare” care se deschid la finalul misiunii unui satelit pentru a-i grăbi căderea și arderea în atmosferă.
Și aici, între aceste două tendințe, apare eroul nostru neașteptat: avionul spațial origami (din japonezul „hârtie pliată”). Ar putea oferi o cale complet nouă pentru explorarea durabilă a spațiului?
Avion de hârtie lansat din spațiu: 3 zile de la glorie la cenușă
Pentru a afla, cercetătorii au simulat ce s-ar întâmpla dacă un avion de hârtie standard, pliat dintr-o coală A4, ar fi eliberat de pe Stația Spațială Internațională (SSI), de la o altitudine de 400 de kilometri. Folosind modele computerizate și teste într-un tunel aerodinamic hipersonic (cu un model ușor modificat, din hârtie și aluminiu), echipa a analizat totul: cum se degradează orbita, cum se orientează avionul și, cel mai important, cât de fierbinte va deveni la reintrarea în atmosferă.
Rezultatele inițiale au fost surprinzătoare. Avionul s-a dovedit a fi remarcabil de stabil. „Acest lucru sugerează că ar putea să mențină pasiv alinierea cu direcția orbitală în timpul zborului în atmosfera rarefiată,” scrie echipa. Practic, ar zbura corect, ca un planor, chiar și la limita spațiului.
Dar nu pentru mult timp. Orbita sa s-ar degrada extrem de rapid, iar în doar 3,5 zile, ar începe plonjonul final în atmosfera Pământului. Deși testele au arătat că forțele aerodinamice nu l-ar deforma semnificativ, soarta i-a fost pecetluită de un alt factor.
De ce un eșec arzător este, de fapt, un succes colosal
„Avionul spațial din hârtie suferă o încălzire aerodinamică severă de ordinul a 105 W/m² timp de câteva minute. În consecință, se așteaptă combustie sau piroliză în timpul intrării în atmosferă.”, notează studiul.
Cu alte cuvinte, avionul va arde complet. Și exact aceasta este vestea bună.
Faptul că este atât de simplu, ieftin și sortit dispariției curate îl face instrumentul perfect pentru un anumit tip de misiune. Sensibilitatea sa extremă la frecarea cu aerul rarefiat din orbita joasă înseamnă că poate fi folosit ca o sondă pasivă de o eficiență incredibilă.
„Densitatea aerului poate fi calculată prin inginerie inversă pe baza mișcării sale orbitale,” concluzionează autorii. Pentru că reintrarea în atmosferă este atât de rapidă, datele sunt colectate aproape instantaneu. Datorită costului practic zero, se pot lansa roiuri întregi de astfel de avioane simultan, obținând măsurători precise ale densității atmosferice pe zone vaste – o sarcină scumpă și complexă pentru sateliții tradiționali.
Mai mult, echipa sugerează că, echipate cu sisteme miniaturale, cum ar fi camere pe film subțire, aceste avioane de unică folosință ar putea îndeplini o varietate de misiuni cu costuri reduse. Ceea ce a început ca o fantezie se dovedește a fi o soluție elegantă, demonstrând că, uneori, pentru a rezolva problemele complexe ale viitorului, trebuie doar să ne amintim de cele mai simple idei ale trecutului.
