Tecnología aeroespacial puntera de Japón

Lanzamiento del cohete H-IIA
Foto cortesía de Mitsubishi Heavy Industries/JAXA.

   Japón, que cuenta con una de las capacidades tecnológicas más avanzadas del mundo, ha desarrollado un conjunto de tecnologías innovadoras en el sector aeroespacial. El país ha conseguido traer, por primera vez en la historia de la humanidad, muestras de un asteroide a la Tierra, además de desarrollar el primer satélite ultracompacto del mundo, que cabe en la palma de una mano. Además, también contribuye en gran medida como uno de los 15 países que ayudan a dirigir la Estación Espacial Internacional (EEI).

Tecnología japonesa de lanzamiento de cohetes a gran altitud

   La historia de la tecnología aeroespacial japonesa comenzó en 1955, con el exitoso lanzamiento de un pequeño cohete de tan solo 23 cm. Más tarde, en 1970, Japón lanzó con éxito su primer satélite artificial con un cohete de 16,5 m de largo, el cuarto lanzamiento de este tipo de satélites en la historia mundial. La última versión del cohete Epsilon es el resultado de más de medio siglo de una investigación que sigue a día de hoy.

Foto cortesía de JAXA.

   En los últimos años, una empresa japonesa ha estado colaborando con la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) para construir su propio cohete y lanzar un servicio de transporte de satélites al espacio con fines de investigación, entre otros. Estas iniciativas, combinadas con las capacidades tecnológicas únicas de Japón, están rompiendo las barreras de entrada al espacio.

Tecnología japonesa utilizada en la Estación Espacial Internacional (EEI)

   Una de las formas en que Japón contribuye a las operaciones de la EEI es a través del Módulo Experimental Japonés, también conocido como "Kibo", que significa "esperanza" en japonés. Este módulo, que fue desarrollado, montado y operado más tarde por Japón, se utiliza en la EEI para realizar experimentos en el entorno de baja gravedad del espacio. El módulo Kibo está equipado con un mecanismo denominado JEM Small Satellite Orbital Deployer (J-SSOD), que pone satélites ultracompactos en órbita. Esta tecnología única en el mundo se utiliza para desarrollar el programa "KiboCUBE", mediante el cual los satélites se ponen en órbita en nombre de países en desarrollo que no disponen de sus propios medios para lanzar satélites, contribuyendo así al desarrollo de su tecnología aeroespacial.

Un nanosatélite lanzado mediante J-SSOD. (foto cortesía de JAXA/NASA.)

   Japón también dirige "Kounotori" (que significa "cigüeña" en japonés), un vehículo de transferencia automatizado que provee a la EEI con agua y alimentos. Entre 2011 y 2020, se lanzaron un total de nueve Kounotori, y todos ellos se acoplaron con éxito a la EEI sin producirse ni un solo fallo. Con sus capacidades avanzadas de precisión y suministro, Kounotori es un método de reabastecimiento del que la EEI no puede prescindir.

Izquierda: Un brazo robótico de la EEI intenta agarrar a Kounotori. (foto cortesía de JAXA/NASA.)
Derecha: Un astronauta con alimentos frescos entregados por Kounotori. (foto cortesía de JAXA/NASA.)

Hayabusa: El primer explorador espacial de la historia en traer con éxito muestras de un asteroide a la Tierra

   Hayabusa, que significa "halcón" en japonés, es un explorador espacial de JAXA que trajo por primera vez en la historia muestras de un asteroide a la Tierra. "Hayabusa2", sucesor de la primera sonda, demostró aún más la capacidad tecnológica de Japón.

Imagen del explorador de asteroides Hayabusa2 aterrizando en el asteroide Ryugu. (imagen cortesía de Ikeshita Akihiro.)

   Para que Hayabusa2 pudiera llevar a cabo con éxito el retorno de la muestra, fue esencial el uso de tres dispositivos: un dispositivo llamado "Small Carry-On Impactor" o SCI, un contenedor de muestras y una cápsula de reentrada. El "Small Carry-On Impactor" es el dispositivo que se utilizó para crear un cráter artificial en la superficie del asteroide. Dispara un proyectil de unos 5 g a alta velocidad contra la superficie del asteroide para pulverizarla en pequeños trozos que luego se recogen en el contenedor de muestras. Finalmente, las muestras del asteroide se cargan en la cápsula de reentrada para llevarse a la Tierra.
   El muelle helicoidal merece una mención especial, ya que es imprescindible para mover estos tres dispositivos. Esta pieza especial, desarrollada por una empresa japonesa, utiliza la fuerza elástica para mover los dispositivos con precisión. Por ejemplo, el muelle helicoidal es el encargado de desplegar el contenedor de muestras, que se pliega cuando no se usa para poder recoger las muestras del asteroide.

Imagen del contenedor de muestras del Hayabusa2. La fuerza del muelle helicoidal se utilizó para mover el contenedor de muestras, el dispositivo SCI y la cápsula de reentrada. (Imagen cortesía de JAXA.)

El muelle helicoidal consta de anillos circulares de aluminio unidos verticalmente con material elástico de fibra de vidrio. Cuando el muelle helicoidal se empuja hacia abajo, se contrae y gira. Cuando se deja de empujar, la fuerza elástica hace que recupere su forma original. Es muy fuerte y flexible. (foto cortesía de Nippi Corp.)

Los nanosatélites cambiarán el futuro del desarrollo espacial, empezando por los que caben en la palma de una mano

   En 2003, una universidad japonesa llevó a cabo la primera investigación para lanzar nanosatélites. Los nanosatélites se pueden desarrollar en mucho menos tiempo debido a su pequeña escala y a sus costes de desarrollo y lanzamiento relativamente bajos en comparación con los de los satélites convencionales, lo que facilita mucho la entrada en el campo de las universidades y las pequeñas empresas. Esto ha llevado a que cada vez más organizaciones participen en la investigación, y ha impulsado la creación de una tecnología exclusiva de Japón. Los nanosatélites están equipados con un propulsor iónico de 4 cm de diámetro para que puedan cambiar de orientación en el espacio, además de contar con el primer "propulsor de agua" del mundo, un propulsor seguro y compacto que utiliza el agua para la propulsión. Este propulsor de agua es una tecnología verdaderamente revolucionaria; por ejemplo, puede propulsar un satélite en órbita alrededor de la Tierra durante aproximadamente dos años, y puede viajar a la luna utilizando tan solo 200-300 g de agua. Estas tecnologías también han sido reconocidas por la NASA y se espera que cambien el futuro del desarrollo espacial.

Izquierda: propulsor iónico ultracompacto de 4 cm de diámetro desarrollado por la Universidad de Tokio. (foto cortesía de Koizumi Hiroyuki.)
Derecha: Un nanosatélite equipado con un propulsor de agua ultracompacto de 10 cm³ aproximadamente. (foto cortesía de Pale Blue.)

Imagen de la nave espacial "EQUULEUS" de Japón, cuyo lanzamiento tuvo lugar en el cohete de nueva generación Space Launch System (SLS) como parte de una misión de la NASA en noviembre de 2022. Se dirigirá a la Luna con su propulsor de agua ultracompacto. (foto cortesía de JAXA/NASA/Universidad de Tokio.)

   El nuevo campo de investigación del desarrollo espacial está avanzando en todo el mundo. La tecnología aeroespacial única de Japón contribuirá aun más a los avances futuros en el desarrollo espacial.