Si quieres trabajar en la NASA, aprende origami: así se ha colado en la ingeniería el arte de doblar papel

Hace unos años, en su búsqueda de crear un escudo contra la radiación para proteger las naves espaciales tripuladas en misiones al espacio, la NASA publicó un sorprendente anuncio en el que buscaba expertos en una disciplina poco común: el arte del origami.

Querían crear un dispositivo que estuviera lo suficientemente plegado y compacto para que cuando aterrizara en un planeta pudiera expandirse y proporcionar la máxima eficiencia y protección. "El origami encaja naturalmente con muchos problemas relacionados con la capacidad de despliegue en el espacio", señaló Robert J. Lang, artista de origami y ex físico de la NASA.

Tras el anuncio, la gente aficionada a las figuras de papel empezó a mandar solicitudes acompañadas de sus diseños para poder formar parte del proyecto. Pero esta no iba a ser la primera ni la última que los ingenieros espaciales recurrieran al arte japonés en busca de inspiración. Entre otros proyectos anteriores, la NASA anunció también que junto a la Universidad Brigham Young estaba creando un radiador plegable inspirado en origami que permitiera controlar la tasa de pérdida de calor cambiando su forma.

Pero este arte centenario de doblar papel tiene muchas aplicaciones científicas más allá del espacio. La ciencia detrás de los patrones de pliegue ha abierto posibilidades sorprendentes para manipular la forma, el movimiento y las propiedades de todo tipo de materiales: filtros de máscaras faciales, bolsas de aire de los automóviles, robots, endoprótesis vasculares y hasta células vivas.

El arte del origami existe en Japón desde el siglo XVII, aunque hay estudios que establecen su origen mucho antes. Al principio, los modelos eran muy simples y, como el papel era demasiado caro, sólo se usaban para celebraciones importantes, como las mariposas de papel que adornan las botellas de sake en las bodas sintoístas. A medida que los precios del papel fueron bajando, los usos del origami se extendieron a otros usos como juguetes o para lecciones de geometría para niños.

Pero a mediados del siglo XX, el maestro del origami Akira Yoshizawa transformó esta disciplina en un arte, dando vida a diferentes diseños de animales, como gorilas, grullas o elefantes. Con la publicación de su primer libro en 1954, Yoshizawa hizo que esta forma de arte fuera más accesible, estableciendo un lenguaje comprensible de líneas de puntos, guiones y flechas que contribuyeron a los sistemas que todavía se utilizan en la actualidad.

Pero lo que más nos interesa hoy no es tanto su parte artística como la manera en la que el origami aprovecha patrones de pliegue que en realidad existen en todo el universo, en la naturaleza, como pueden ser hojas emergiendo de un capullo o insectos doblando sus alas. Sin embargo, para que estos pliegues sean científicamente útiles, los investigadores no sólo deben descubrir los patrones sino también comprender cómo funcionan.

Y para eso se necesitan matemáticas.

Son precisamente estos principios matemáticos los que lo hacen aplicable a la ciencia y la industria. Por ejemplo, la capacidad de plegar estructuras bidimensionales en formas tridimensionales complejas pero compactas es especialmente valiosa para las misiones espaciales, donde es esencial mantener las cargas útiles pequeñas.

Un equipo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana de Suiza diseñó un robot inspirado en origami llamado Mori3 que podía transformarse en casi cualquier objeto 3D. Los autores señalaron que necesitaban que fuera modular y permitiera a los astronautas usarlo para una variedad de propósitos en los viajes espaciales."Nuestro objetivo con Mori3 es crear un robot similar a un origami, que pueda ensamblarse y desmontarse a voluntad dependiendo del entorno y la tarea", dijo el equipo.

En la misma línea, también se han inspirado en origamis los paneles de los satélites, que deben poder plegarse en formas compactas para poder meterse en un cohete estrecho. y sólo desplegarse una vez que el cohete ha despegado hacia el espacio exterior. Se cree que el primer panel solar de origami fue empaquetado en una nave espacial japonesa que se lanzó en 1995. Esto se logró utilizando el pliegue Miura, un método para doblar una superficie plana en un área más pequeña y que lleva el nombre del astrofísico Koryo Miura.

Ahora, las aplicaciones del origami están dando incluso forma a dispositivos médicos. Ryan Geiser, quien perdió a su abuela a causa de Alzheimer, junto a investigadores del Centro de Enfermedades de Plegamiento Erróneo de la Universidad de Cambridge, están utilizando inteligencia artificial para comprender mejor el plegamiento de proteínas que podrían revelar secretos sobre la enfermedad de Alzheimer.

Lo hacen comparando las proteínas con el origami. "Así como el papel debe doblarse en una estructura particular para crear una forma de origami específica, en una célula se supone que las proteínas se pliegan de una manera específica, por lo que cada proteína puede llevar a cabo una función determinada, con puntos pegajosos dentro de la proteína que sostienen la estructura", explica Geiser.

Y también en el campo de la biomedicina. Un equipo del Laboratorio de Inteligencia Artificial y Ciencias de la Computación del Instituto Tecnológico de Massachusetts ha desarrollado un robot que puede plegarse para caber en una cápsula de pastilla. Una vez ingerida, el robot se despliega y puede dirigirse por el sistema digestivo mediante campos magnéticos programables. "Imagínese un futuro de cirugías sin incisiones, sin dolor y sin riesgo de infección", comentaba el equipo. Ya tiene un uso claro: extraer del estómago las pilas de botón ingeridas, un peligro mortal que experimentan miles de niños cada año.

Imagen: NASA / Commons

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