Colonizar el Sistema Solar sin levantarnos del sofá: una máquina ya es capaz de imitar la vida

Qué dificil es definir la vida, ¿verdad? Sobre todo sin mirar ninguna definición en la Wikipedia, que dice que la vida «implica las capacidades de nacer, crecer, metabolizar, responder a estímulos externos, reproducirse y morir». Aunque sea un concepto difícil, sabemos lo que es vida y lo que no, y los robots no lo son, de momento.

Pero justamente son esos mismos puntos que definen la vida los que formuló John von Neumann para su máquina, la máquina de von Neumann, que nos ayudará a conquistar el Sistema Solar sin necesidad de levantarnos del sofá.

Conquistar el espacio es duro, realmente duro. Primero, porque todo lo interesante, incluso lo que está aparentemente cerca, está realmente lejos. Segundo, porque llevar humanos a otros mundos es complicado y muy caro. De ahí que tengamos que enviar máquinas replicantes, las de von Neumann, para hacer el trabajo duro.

Un robot casi vivo: el robot de von Neumann

Imagina un robot pequeño, pongamos del tamaño del perro-bot de la Boston Dynamics, capaz de horadar el suelo en busca de materiales con los que construir una copia de sí mismo. Tras semanas, meses o años de pasearse por la superficie, podría “dar a luz” o construir otro robot idéntico que haría lo mismo.

Cuando el robot esté en las últimas, sus compañeros clones podrían desmontarlo y reciclarlo, aprovechando los materiales para hacer otra copia.

La autorreplicación es la idea clave tras las máquinas de von Neumann, y también fue la clave de la vida hasta que surgieron los sexos. Los humanos no nos replicamos, sino que tenemos hijos que no son idénticos a nosotros. Este robot podría tener otro robot exactamente igual que él… siempre que tenga energía.

Para que este robot pueda metabolizar distintos materiales y componer con ellos otra máquina idéntica, es necesario que obtenga energía de algún lugar. Los animales y las plantas usamos energía química quemando oxígeno y otros compuestos, pero las máquinas de von Neumann probablemente usen placas solares ya que los fotones estén en todo el Sistema Solar.

La importancia del tamaño del robot

maquina de von neumann robot espacio

En la imagen de arriba puede verse la idea original de Neuman: dos brazos mecánicos idénticos cooperan para construir un tercer brazo igual que ambos, y se presupone que el segundo de ellos fue construido por el primero. El dibujo fue realizado en 1982 por la NASA como concepto de una máquina autoreplicante orientada a la exploración espacial. ¿Para qué enviar personas, susceptibles tener accidentes, cuando podemos enviar máquinas? Los robots son prescindibles.

En la actualidad se ha descartado una máquina de von Neuman más grande que una uña, y es que la idea es poder enviar al espacio una andanada de miles de ellas en un solo cohete, o en un par. La fuerza de la gravedad terrestre es demasiado fuerte como para enviar miles de robots del tamaño de un brazo industrial y que salga rentable. De modo que se buscan soluciones pequeñas, quizá similares a insectos.

La replicación exponencial gracias a la impresión 3D

La replicación exponencial gracias a la impresión 3D

La idea de los insectos caló hace tiempo en la NASA, especialmente por cómo se comportan las especies invasoras al llegar a un nuevo terreno: se multiplican. Como hemos dicho, la idea es enviar una andanada de miles de ellos, pongamos 2.000, contra algún cuerpo celeste.

Debido al poco peso, no pasará nada si se chocan contra él (los insectos pueden caer desde alturas enormes sin sufrir daños), y basta con que unos pocos sobrevivan al impacto. En ese momento extenderán sus “velas solares” y se pondrán a captar energía como si fuesen pequeños paneles con patas.

El siguiente paso es el de buscar materia que metabolizar. Metales, distintos polímeros, CO2, etc, y usar la energía almacenada para lograr una reacción química. Esto puede sonar a ciencia ficción, pero hemos hecho avances significativos en máquinas.

Por un lado, ya es posible desde hace tiempo imprimir metal en 3D usando polvo de metal y energía; y por otro también es posible usar energía para hacer transformaciones químicas simples en el interior de un microrobot, como el RoboBee (abajo), que transforma H2O en HHO y llena con ello un depósito.

Microrrobot-RoboBee

Un robot que haya almacenado suficiente energía podría “comerse” una roca o parte de ella y procesarla para obtener los materiales que necesita a la hora de construir otro igual. Pongamos que tarda un mes en hacerlo. Al segundo mes habría 2.000 robots de von Neumann, y al tercero, 8.000, 16.000, 32.000, etc.

Esta progresión geométrica o exponencial es la clave de la exploración espacial: el esfuerzo está en lanzar la primera nave con la primera tanda de robots. Luego, la idea es esperar a que sean un número suficiente para… ¿para qué, llenar el Sistema Solar de robots?

De asteroide en asteroide, evitando Marte

asteroide von neumann maquina

A Marte, Venus, Mercurio o Ceres, entre otros planetas y planetas enanos, les ocurre lo mismo que a la Tierra: su gravedad es muy alta. Esto significa que si enviamos allí a nuestras máquinas, estas no podrán salir del planeta. Quedarán atrapadas. Ojo, esto no es malo si buscamos construir una base en Marte.

Sin embargo, es improbable que se envíen allí primero. Lo realmente interesante ocurre en el Cinturón de Asteroides. A medida que nuestros telescopios se hacen más potentes descubrimos más y más asteroides a nuestro alrededor. Hoy se piensa que hay miles de millones de ellos compuestos por metales y hielo.

De modo que tenemos una gran mina “a cielo abierto” entre Marte y Júpiter formada por rocas a la deriva que pueden ser explotadas por robots que salten de una a otra, usando sus recursos para copiarse hasta que formen una masa crítica que les permita construir infraestructuras para nosotros.

Los robots replicantes nos construirán otra ISS, más grande y barata

Pensemos en un satélite, en una nave espacial o en una sonda planetaria. Cerca del 90% del combustible necesario y del coste de la misión espacial está orientado a salir de la Tierra. Pero una sonda construida en el espacio no tendría este coste.

Aunque Elon Musk ha abaratado mucho los cohetes, estos siguen siendo costosos. ¿No sería magnífico tener una horda con billones de diminutos robots capaces de imprimirnos en 3D una estación espacial como las que vemos en las películas de ciencia ficción, y a bajo coste?

ISS configuracion

Pensemos en el esfuerzo que ha costado hasta la fecha la construcción de la Estación Espacial Internacional (ISS), subiendo pieza a pieza a lo largo de décadas para acabar formando una estructura pequeña y de pasillos angostos.

Usando la capacidad reproductiva de las máquinas de von Neumann, estas tardarían meses en llegar al Cinturón de Asteroides, y quizá varios años antes de que su número sea suficiente como para empezar a construir una gran estación. Esta seguramente requeriría varias décadas de robots pululando por el Sistema Solar cogiendo materiales de aquí y allá.

Aún así, pensemos que la ISS empezó a construirse en 1998 (han pasado 20 años), tiene una masa de “solo” 419.455 kg y la tripulación máxima es de seis astronautas. A este ritmo en 2038 podrán subir 12 personas, y ni siquiera contarán con gravedad artificial. Debido a todo esto se hace necesario seguir estudiando las impresoras 3D y nuevos materiales para dar con estas máquinas de von Neumann.

Alex Ellery, profesor asociado en el Departamento de Mecánica e Ingeniería Aeroespacial en la Universidad Carleton en Ottawa, lleva años abordando el problema, y confirmó a Space.com que «las máquinas autorreplicantes transformarán la exploración espacial».

 

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Imágenes | iStock/Volodymyr Horbovyy, iStock/archy13, Harvard, iStock/dottedhippo, NASA

Marcos Martínez @euklidiadas