El origamista y físico Robert J. Lang realizó esta grulla a partir de un único trozo de papel cuadrado. La complejidad de esta figura –des...
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| El origamista y físico Robert J. Lang realizó esta grulla a partir de un único trozo de papel cuadrado. La complejidad de esta figura –desde las patas largas y delgadas hasta las alas plumadas– se creía prácticamente imposible, pero Lang, pionero en el uso de las matemáticas en el origami, diseñó el ave a partir de conceptos geométricos en el marco de un programa informático llamado TreeMaker, que él mismo desarrolló en 1993 para averiguar si los ordenadores podían ayudar a crear diseños de papiroflexia. |
30 abril 2023.- El arte del origami existe en Japón desde al menos el siglo XVII, pero hay indicios de que la papiroflexia se practicaba mucho antes. Al principio los modelos eran sencillos y, dado que el papel salía caro, se utilizaban sobre todo con fines ceremoniales, como es el caso de las mariposas de papel que engalanan las botellas de sake en las bodas sintoístas. Conforme el precio del papel fue bajando, el origami empezó a colonizar la envoltura de regalos, los juguetes e incluso las clases infantiles de geometría.
A mediados del siglo XX, el maestro origamista Akira Yoshizawa contribuyó a elevar la papiroflexia a la categoría de una bella arte. Insuflaba vida y personalidad a cada criatura que diseñaba, desde un gorila que clavaba la mirada de sus ojos hundidos hasta un bebé elefante que balanceaba alegremente la trompa. Con la publicación de su primer libro sobre el origami en 1954, Yoshizawa también democratizó este arte, estableciendo un lenguaje fácilmente comprensible de líneas de puntos, rayas y flechas que enriqueció los sistemas todavía en uso.
A finales de los años cincuenta, las delicadas formas de Yoshizawa inspiraron a Tomoko Fuse, hoy una de las origamistas más destacadas de Japón. Siendo niña, mientras se recuperaba de una difteria, su padre le regaló el segundo libro de Yoshizawa. Fuse confeccionó todos los modelos, y la fascinación por el origami ya no la abandonaría jamás. «Es como magia –dice–. Un simple papel plano se convierte en algo maravilloso».
Entre los muchos hitos de su currículum, Fuse es famosa por sus avances en el origami modular, que usa unidades entrelazadas para crear modelos con mayor flexibilidad y complejidad potencial. Pero ella concibe su trabajo no tanto como una creación, sino como el descubrimiento de algo que ya está ahí, «como un buscador de tesoros», dice. Describe su proceso como si observase desde lejos, siguiendo el camino por el que la lleva el papel. «De repente surgen patrones bellísimos».
Ciertamente el origami se nutre de patrones que se repiten en todo el universo, materializados en formas naturales como las hojas que emergen de una yema o los insectos que repliegan las alas. Pero para que estas exquisitas dobleces adquieran utilidad científica, los investigadores no solo deben descubrir sus patrones, sino también entender su funcionamiento. Y eso pasa por las matemáticas.
Este disco expandible ocupa el centro del prototipo a media escala de una sombrilla estelar (o starshade) del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que podría ser esencial en futuras búsquedas de mundos habitables. Nuestra galaxia tiene casi tantos planetas como estrellas, pero a menudo los científicos no logran verlos directamente, cegados por el fondo estrellado del espacio. Volando por delante de un telescopio espacial para bloquear la luz de las estrellas, la sombrilla estelar podría ayudarlos a ver mejor esos nuevos mundos. La estructura de la sombrilla, basada en un patrón inspirado en el origami, le permite enrollarse en un cilindro para el lanzamiento. Una vez desplegada, la sombrilla se vería como un disco plano con pétalos, como una flor.
Analizar matemáticamente los intrigantes patrones de la papiroflexia es desde hace años el objetivo de Thomas Hull, matemático de la Universidad de Nueva Inglaterra Occidental en Springfield, Massachusetts. Hace tiempo que le fascinan los patrones, y aún recuerda cuando a los 10 años desplegó una grulla de papel y se maravilló ante los ordenados dobleces de esa hoja plana. Para que eso funcione tiene que haber unas reglas, recuerda que pensó. Hull y otros estudiosos llevan décadas tratando de dilucidar las matemáticas que rigen el mundo del origami.
Esta serie de montañas y valles posee una propiedad asombrosa: puede compactarse o aplanarse con un solo movimiento. Lang confeccionó este ejemplo de origami teselado con una hoja de papel, pero el patrón también se ha utilizado para compactar el conjunto de paneles solares del satélite SFU de Japón, que se abrió tras el lanzamiento de la nave en 1995. La repetición de pliegues angulares permite que la hoja plegada se alargue y expanda al mismo tiempo. El patrón, conocido como Miura-ori, fue descrito por el astrofísico Koryo Miura en la década de 1970 y es similar a otros diseños que existen en la naturaleza, como las hojas de haya.
Desde entonces el origami se ha aplicado a múltiples materiales diferentes, entre ellos diminutas láminas de células. Este inusual medio recubre la estructura autoplegable creada por Kaori Kuribayashi-Shigetomi en la Universidad de Hokkaido. Al tocarlas, las células se contraen, y transforman las estructuras planas en «bloques de Lego» celulares –así los describe su creadora– que algún día podrían utilizarse para cultivar órganos.
Aunque actualmente el origami goza de una incontestable popularidad en los campos de la ciencia y la tecnología, las primeras incursiones de los investigadores en la papiroflexia se toparon con resistencias. Hull no ha olvidado la discusión que mantuvo en 1997 con un responsable de programas de la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF), una agencia gubernamental estadounidense de apoyo a la investigación y la educación. Hull estaba exponiendo un posible proyecto de investigación y el funcionario lo interrumpió para decirle que la NSF jamás financiaría «un proyecto con la palabra origami en el título».
Ese escepticismo no era exclusivo de Estados Unidos. Tomohiro Tachi, destacado ingeniero origamista de la Universidad de Tokio, baja la mirada y se sonríe cuando le pregunto si alguna vez han puesto su trabajo en tela de juicio. En Japón, dice, el origami suele verse como un juego de niños. Pero esa percepción ha cambiado en las dos últimas décadas, y la NSF ha encabezado gran parte de esa transformación. Desde 2009, mientras ocupaba un puesto interino en la NSF, Glaucio Paulino presionó para que se financiase la investigación del origami. «Fue un martirio –recuerda–. Nos pasábamos la vida sometidos al tercer grado».
Pero el esfuerzo dio sus frutos. En 2011 la NSF publicó la primera de dos convocatorias de proyectos de investigación que combinasen origami y ciencia, y recibió una avalancha de candidaturas. Aquel paso dotó de legitimidad al incipiente campo de investigación; fue el principio del romance entre el origami y la ciencia.
Los pliegues en espiral de este pequeñísimo robot le permiten girar al compactarse o expandirse. Conocidos a menudo como patrón Kresling, en alusión a la diseñadora y arquitecta Biruta Kresling, han inspirado la invención de estructuras cilíndricas grandes y pequeñas, entre ellas este diminuto instrumento médico. Ideado por un equipo dirigido por Ruike Renee Zhao, ingeniera mecánica de la Universidad Stanford, algún día el dispositivo podría ser vital para la administración localizada de fármacos. Usando campos magnéticos, el robot se podría dirigir para que se moviese por el cuerpo de múltiples maneras. Por ejemplo, la rotación lo propulsa a través de los fluidos gracias a la geometría de sus pliegues. Los imanes situados en los extremos del cilindro fuerzan el cerrado de los pliegues, lo que permite bombear el medicamento líquido hacia el lugar deseado.
Hoy en día el origami está superando los límites de lo que los científicos consideran plausible, sobre todo en las escalas más diminutas. Marc Miskin, ingeniero eléctrico de la Universidad de Pennsylvania, y sus alumnos están creando un ejército de robots más pequeños que una mota de polvo. Trabajar con cosas tan diminutas exige mucha creatividad. Los engranajes y la mayoría de los mecanismos con piezas móviles funcionan bien en el mundo de dimensiones humanas, donde rigen el momento y la inercia, pero a escalas minúsculas, en las que fuerzas como la fricción resultan enormes, todo se atasca. Los engranajes no se mueven. Las ruedas no giran. Las correas no avanzan.
Y ahí es donde entra en juego el origami. Los patrones de plegado se doblan y se mueven de igual manera sea cual sea la escala, al menos en teoría. Creados con las mismas técnicas que usa el sector de los chips informáticos, los robots de Miskin parecen copos de grasa con brazos y piernas. Cuando se exponen a un desencadenante –como el voltaje–, sus extremidades se doblan, ayudándolos a atravesar una gota en una lámina portaobjetos o a saludar a una ameba que pasa.
Miskin ve todo un mundo de posibilidades para utilizar estos robots, desde la industria hasta la medicina. Por ahora, eso sí, considera que lo más importante es tantear hasta dónde se puede llegar.
El origami es especialmente prometedor para la biomedicina. Un equipo liderado por Daniela Rus, directora del Laboratorio de Ciencias Informáticas e Inteligencia Artificial del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), desarrolló un robot que puede plegarse hasta caber en una cápsula farmacéutica. Una vez ingerida, el robot se despliega y puede dirigirse por el aparato digestivo utilizando campos magnéticos programables. Una prueba preliminar demostró un posible uso: extraer del estómago pilas de botón, un accidente que sufren miles de niños cada año y que puede ser mortal. «Imagine aplicar medicamentos in situ o utilizarlos para tapar una herida –dice Rus–. Imagine cirugías sin incisiones, sin dolor y sin riesgo de infección».
Es en sueños tan ambiciosos como estos donde el origami tiene más visos de ayudar a la ciencia. Esta venerable disciplina artística ofrece una novedosa caja de herramientas para despertar la imaginación y crear tecnologías que hasta ayer se consideraban imposibles, empezando por un kayak plegable que cabe en el maletero del coche.
Un equipo de investigación colaborativo llamado MoonMars está desarrollando una forma simple y versátil de construir hábitats fuera del mundo usando origami. Hechas de textiles de alto rendimiento, las bases de origami podrían autoensamblarse y reconfigurarse para satisfacer necesidades futuras. Construir las primeras bases en la Luna y Marte no será nada fácil. A diferencia de los proyectos de construcción en la Tierra, construir incluso hábitats prefabricados en otros planetas hace que la ingeniería de aguas profundas parezca pan comido. Una cosa es ensamblar algo en un entorno de manga de camisa, pero en baja gravedad, en el vacío y usando un traje espacial al final de una tubería logística que se extiende cientos de millones de millas, es inimaginablemente lento, costoso y difícil.
Otro ejemplo de aplicación práctica es el Origami Paddler es una tabla de paddle plegable diseñada para combinar la estabilidad de una tabla sólida con un transporte y almacenamiento más sencillos. El Origami Paddler ofrece a los surfistas de remo una solución que es más fácil de transportar que una tabla rígida y más estable y rápida en el agua que una inflable. Tiene dos pliegues con bisagras que lo dividen en tercios para su transporte y almacenamiento. Suponiendo que funcione como se anuncia en el agua, debería ser una buena solución para aquellos que quieren llevar una tabla de paddle surf rígida al agua sin tener que lidiar con bastidores, correas y remolques.
OTRAS APLICACIONES
Las aplicaciones del Origami son extensas, tal como podemos ver. Tal es el punto, que los investigadores diseñan origami de ADN codificado genéticamente para una terapia génica específica y precisa in vivo. Los genes plegados y entregados por este método no tienen una longitud limitada como vectores virales y, debido a la presencia de plantillas de origami de ADN, hay más opciones para los componentes lipídicos, sin estar restringidos por la fórmula de composición y concentración de los liposomas tradicionales.
El antiguo arte del origami es bien conocido por transformar hojas de papel y otros materiales plegables en formas 3D complejas. Pero ahora, los ingenieros químicos han extendido la práctica centenaria para producir formas complejas hechas de vidrio u otros materiales duros. Su método completamente moderno, que se puede combinar con la impresión 3D, podría tener aplicaciones que van desde la escultura hasta la catálisis y más allá.
La ESA se está preparando para probar un nuevo y genial escudo térmico plegable para proteger las naves espaciales en el reingreso. El Pridwen no se quemará como los escudos térmicos ablativos, y también ralentizará la caída de los satélites lo suficiente como para quedar atrapados en una red flotante. Pridwen, llamado así por el escudo del Rey Arturo, está diseñado para ser supercompacto, plegándose usando una "técnica de origami modificada" para caber dentro del lanzador hasta que se necesite mientras la nave regresa a la Tierra.
Esta tecnología eventualmente podría ayudar a que las pequeñas naves espaciales sean reutilizables al final de sus misiones, pero Space Forge tiene otro objetivo en mente. Su plan final es establecer un servicio de fabricación basado en el espacio, aprovechando la baja gravedad, la baja contaminación, las temperaturas extremas y el vacío natural del espacio para producir bienes de alto valor como productos farmacéuticos, superconductores y superaleaciones. En ese contexto, Pridwen protegería los bienes en su camino de regreso a la Tierra.
Presentamos a Pridwen. El escudo térmico espacial basado en tecnología origami (ESA)
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