Qué tiene en común el origami japonés --figuritas de papel-- con los cohetes espaciales? Pues por lo visto más de lo que nos imaginamos. Según los investigadores de Washington, una solución inspirada en este pliego de papel permite mejorar la resistencia al impacto de cohetes espaciales que vuelven a la Tierra de forma controlada para ser reutilizables.

Los expertos han producido un modelo en papel de un metamaterial que utiliza "pliegues plegables" para suavizar las fuerzas del impacto y promover fuerzas que relajan las tensiones en la estructura de un cohete espacial que vuelve a la Tierra para un aterrizaje, como es el caso del Falcon 9 de Space X.

"Si utilizaras un casco de fútbol (americano) hecho de este material y alguna cosa diera una vez en el casco, nunca sentirías el golpe en tu cabeza. Cuando la energía llega a ti, ya no está empujando. Está tirando", ha afirmado en un comunicado el profesor asociado de Aeronáutica de la Universidad de Washington, en Estados Unidos, Jinkyu Yang, autor de la investigación que se publica en Science Advances.

Yang y su equipo diseñaron este nuevo metamaterial para tener las propiedades que querían. "Los metamateriales son como Legos. Puedes hacer todo tipo de estructuras repitiendo un solo tipo de bloque de construcción, o célula unitaria como lo llamamos --detalla--. Dependiendo de cómo se diseñe su célula unitaria, puede crear un material con propiedades mecánicas únicas que no tienen precedentes en la naturaleza".

¿Y el origami, qué pinta?

Los investigadores recurrieron al arte del origami para crear esta célula unitaria en particular. "El origami es excelente para realizar la unidad celular", señala el coautor Yasuhiro Miyazawa, estudiante de Doctorado en Aeronáutica y Astronáutica de la Universidad de Washington. "Al cambiar el lugar donde introducimos los pliegues en materiales planos, podemos diseñar materiales que exhiben distintos grados de rigidez cuando se pliegan y despliegan. Aquí hemos creado una célula unitaria que suaviza la fuerza que se siente cuando alguien la empuja, y acentúa la tensión que sigue a medida que la célula vuelve a su forma normal".

Al igual que el origami, estos prototipos de células unitarias están hechos de papel. Los investigadores utilizaron un cortador láser para cortar líneas de puntos en papel para designar dónde doblar. El equipo dobló el papel a lo largo de las líneas para formar una estructura cilíndrica y luego pegó tapas de acrílico en cada extremo para conectar las células en una cadena larga.

Los investigadores alinearon 20 células y conectaron un extremo a un dispositivo que impulsó y desencadenó una reacción en toda la cadena. Usando seis cámaras GoPro, el equipo rastreó la onda de compresión inicial y la siguiente onda de tensión cuando las células de la unidad volvieron a la normalidad.

La cadena compuesta por las células de origami mostró el movimiento de onda contraintuitivo: aunque la fuerza de empuje compresiva del dispositivo inició toda la reacción, esa fuerza nunca llegó al otro extremo de la cadena. En su lugar, fue reemplazada por la fuerza de tensión que comenzó cuando las células de la primera unidad volvieron a la normalidad y se propagaron cada vez más rápido en la cadena. Así que las células unitarias en el extremo de la cadena solo sintieron la fuerza de tensión tirando de ellas hacia atrás.