La rover Perseverance aterrizó en Marte el 18 de febrero de 2021, en uno de los eventos espaciales más mediáticos después de la llegada del hombre a la Luna. Tanto el público general como los que estuvimos relacionados con la misión pudimos vibrar al unísono con el espectacular despliegue de la NASA en esta nueva llegada al planeta rojo. Después de más de 250 soles (o días marcianos) de exploración, la rover Perseverance (tiene género femenino) comienza a obtener resultados increíbles tanto tecnológicos como científicos.
Preparar la llegada del ser humano a la superficie del planeta es, sin duda, uno de los grandes objetivos de esta misión. La Perseverance incorpora diversos elementos que serán necesarios para conseguir este gran hito. Un ejemplo es el sistema de control de aterrizaje, que permitió maniobrar al módulo de descenso durante los denominados 7 minutos del terror. Este sistema, previamente utilizado en la Curiosity, ha sido capaz de depositar de nuevo una rover de casi una tonelada de peso sobre la superficie marciana. Para esta misión ha sido totalmente rediseñada para disminuir a menos de la mitad la incertidumbre del lugar exacto de aterrizaje y se ha incrementado su inteligencia para detectar, dentro de la zona de descenso, el área de aterrizaje libre de irregularidades y potenciales peligros para esta delicada maniobra.
Digno de un final para Hollywood
Se situaron cámaras tanto en el módulo de descenso como en la rover con la única misión de grabar el aterrizaje. Gracias a ellas, la NASA pudo narrar todo este proceso con unas tomas casi cinematográficas, nunca vistas en ninguna misión previa, incluyendo el despliegue del paracaídas supersónico, el descenso de la sonda una vez expulsada la protección térmica utilizando los retrocohetes, el sobrevuelo a baja altura (20 m), el descenso suave de la rover utilizando la grúa o Sky-Crane y, finalmente, el touch-down sobre la superficie con un levantamiento de polvo realmente espectacular digno de un final de Hollywood.
Durante los primeros soles de operación en Marte fuimos testigos de las distintas pruebas del correcto funcionamiento tanto de los subsistemas del vehículo como de los instrumentos científicos, en el denominado periodo de comissioning. Una vez finalizada esta verificación de la rover fue el turno del helicóptero Ingenuity, comenzando con el despliegue del mismo desde la "panza" de la Perseverance.
La estación meteorológica MEDA fue uno de los primeros elementos en ser puesto en funcionamiento, ya que proporcionaría los datos necesarios para poder realizar pruebas de vuelo con cierta seguridad. La estación obtuvo medidas de la irradiancia del Sol en la superficie, para corroborar las medidas de los paneles solares de Ingenuity y verificar el correcto nivel de la carga de sus baterías. También era importante estudiar los vientos durante esos días previos al vuelo, verificando el momento del día en el que fueran suaves y sin cambios de dirección. Por último, gracias a este potente instrumento, se pudo determinar el momento del día en el que existía la menor probabilidad de sucesos de levantamiento de polvo, tan comunes en el lugar de aterrizaje.
5,5 Gramos de oxígeno en una hora
Ingenuity realizó su primer vuelo el día 19 de abril de 2021. Era el primer artefacto fabricado por el hombre que volaba en un planeta del Sistema Solar. Fue una maniobra extremadamente sencilla, elevándose en vertical unos metros y realizando un hovering o mantenimiento de la altura, a la vez que realizaba un giro sobre sí mismo durante unos segundos, antes de aterrizar suavemente sobre la superficie. Todo ello fue grabado por las cámaras de la rover así como por las cámaras del propio helicóptero. Hasta la fecha, Ingenuity ha realizado más de 14 vuelos. Los primeros fueron de prueba y los subsiguientes están siendo utilizados para estudiar el terreno que la rover va a cruzar en su travesía preprogramada. De esta forma se puede saber con antelación qué zonas son más problemáticas y han de ser evitadas.
La información del terreno obtenida por la Ingenuity así como el nuevo sistema de navegación que incorpora la Perseverance han permitido establecer un nuevo récord en distancia recorrida de manera autónoma en la superficie de Marte, que se sitúa en 167 metros en una sola jornada. Esto está permitiendo a los científicos, no solo llegar más rápido a los sitios de interés, sino que pueden acercarse más a sus objetivos, ya que el sistema puede "apurar" más las zonas complejas como son las peligrosas trampas de arena, las zonas rocosas o los posibles precipicios.
Evidentemente, todos estos hitos tecnológicos van a permitir al hombre llegar a Marte con una serie de tecnologías críticas previamente validadas. Avances que nos permitirán aterrizar con seguridad en el planeta, movernos con autonomía y tener elementos clave para la exploración de la zona contigua al campamento base establecido. Pero, además, el trabajo de la Perseverance será clave para nuestra supervivencia.
En una atmósfera de CO2 será necesario generar oxígeno para los astronautas y este será provisto por un modelo a gran escala del sistema que incorpora la Perseverance, MOXIE. Esta prueba forma parte del programa ISRU (In-Situ Resource Utilization) de la NASA, que pretende obtener oxígeno (con más del 99,6 % de pureza) a una tasa de 22 gramos por hora de funcionamiento. En su primera activación, el 20 de abril de 2021 -que corresponde al Sol 60 desde el aterrizaje-, MOXIE produjo 5,5 gramos de oxígeno durante una hora, que es el equivalente a lo que consume un ser humano en 10 minutos. En las siguientes activaciones, el instrumento tendrá que demostrar su funcionamiento a cualquier hora del día y en cualquier situación, por lo que se pondrá a prueba en los casos más extremos para asegurar su viabilidad para futuras misiones.
El polvo en suspensión
La Perseverance va a contribuir también, al igual que han hecho las misiones precedentes, a recoger datos importantes sobre la posible habitabilidad del planeta. En este sentido va a ser clave el estudio de las condiciones atmosféricas que tan importantes son para temas tan concretos como el aterrizaje (densidad del aire y perfiles verticales) o aspectos más generales como la variabilidad interanual de parámetros atmosféricos como la presión, la temperatura y la humedad relativa. También, va a estudiar la propagación del sonido en la tenue atmósfera del planeta utilizando por primera vez micrófonos en Marte, al igual que medirá la radiación solar que llega a la superficie -con especial énfasis, por razones obvias, en la zona ultravioleta- y la caracterización de uno de los elementos clave, el polvo en suspensión. Porque durante todas sus estaciones, la atmosfera de Marte está muy condicionada por el polvo en suspensión.
Dust devils
Desde las grandes tormentas, donde su concentración llega a limitar de forma importante la llegada de luz a la superficie, hasta en las épocas del año donde se mantiene un nivel mínimo, el polvo es uno de los agentes principales que modulan el clima marciano debido a que afecta a la cantidad de energía solar que llega a la superficie de Marte. Por eso, su estudio es vital para las futuras misiones: no solo por cómo influye su concentración al resto de parámetros atmosféricos, sino porque se trata además de un elemento muy tóxico para el hombre. Además, debido a su pequeñísimo tamaño -como el de una partícula de humo-, será difícil de evitar que no se introduzca en los recintos donde se alberguen nuestros astronautas, o en los trajes y vehículos que estos utilicen para explorar la superficie.
Para su caracterización, la Perseverance dispone de sensores muy especializados, como los incluidos en la estación meteorológica MEDA, que están midiendo su concentración en el aire, forma y tamaño, así como sus propiedades ópticas. Por su lado, el instrumento SHERLOC está midiendo su composición química. Gracias a algunos de estos instrumentos y junto con las cámaras de la Perseverance, estamos observando numerosos eventos de levantamiento de polvo, tanto en la forma de dust devils o torbellinos como de pequeñas ventiscas. El estudio de su frecuencia, tamaño y distribución espacial es indispensable para averiguar si estos fenómenos están detrás de la constante y elevada concentración de polvo que existe en la atmósfera de Marte, sea la estación que sea.
Pero como todos sus antecesores, la Perseverance es principalmente un robot geólogo diseñado para explorar grandes distancias y equipado con una instrumentación muy especializada. La misión tiene el objetivo de establecer si las hipótesis sobre el área de Jezero, realizadas con orbitadores, eran correctas. Según estas, el cráter pudo contener un lago que interaccionó con un río formando un delta hace miles de millones de años. De ser así y como sucede en la Tierra, este accidente geográfico nos proporcionará mucha información sobre la historia geológica de la zona. Y, quién sabe, podríamos encontrar antiguos biomarcadores y materia orgánica en sus sedimentos.
La rover transporta distintos instrumentos que permiten estudiar la orografía desde diferentes escalas. Por un lado, utiliza cámaras muy sofisticadas (como Mastcam-Z) para estudiar zonas remotas; espectrómetros de diversos tipos que indican la composición del terreno y que pueden realizar sus estudios de 7 a 12 metros de distancia (como los que incluye SuperCam); así como un radar, RIMFAX, cuyas ondas pueden penetrar en la superficie y estudiar las características geológicas debajo de la misma. Los primeros estudios con estos instrumentos han podido constatar evidencias de depósitos de sedimentos estratificados y cantos rodados (como en el montículo denominado Kodiak). Estos vestigios se habrían formado en la confluencia de un río con un lago, confirmando las hipótesis previas de que esta formación tendría un origen hídrico. Por otro lado, desde un punto de vista microscópico, la Perseverance cuenta con instrumentos como PIXL y SHERLOC, capaces de estudiar la química y texturas de las rocas, e identificar moléculas y posibles vestigios de vida pasada.
Menores prestaciones
Por desgracia, estos sofisticados instrumentos tienen unas prestaciones muy inferiores a cualquier sistema equivalente que pudiéramos encontrar en un laboratorio especializado en la Tierra. Es el precio que se paga por su miniaturización, la reducción de masa y de consumo eléctrico, y ser diseñados para no tener mantenimiento. Por ello, la NASA pretende enviar en un futuro misiones que traigan a la Tierra las muestras científicamente más interesantes.
Por eso, la Perseverance ha sido dotada no solo de la capacidad de taladrar y horadar las rocas para poder estudiarlas con sus instrumentos, sino que es capaz de obtener muestras circulares y almacenarlas en tubos sellados herméticamente. Una vez tomadas, el robot depositará los tubos que las contienen en un lugar concreto para que los recoja y los envíe a la Tierra una futura misión. Así, el 5 de agosto se realizó el primer intento de obtener una muestra, pero se rompió antes de entrar en el tubo. Entonces, los científicos y técnicos de la NASA decidieron repetir la prueba el 1 de septiembre, seleccionando una roca que proporcionara una muestra más estable. Ese día, la Perseverance consiguió otro hito de la exploración espacial: esa muestra podrá ser estudiada en la Tierra en los próximos años y quizá sea clave para averiguar si existen pruebas o vestigios que apunten a que, en un pasado remoto, la vida también floreció en Marte.
Camino a la colonización de Marte
Para que el ser humano pueda explorar el espacio que nos rodea tendremos que ser capaces de obtener una serie de recursos mínimos y necesarios para garantizar nuestra supervivencia. En las misiones tripuladas, las naves espaciales llevan consigo el oxígeno, agua y alimentos necesarios para poder sobrevivir en el exigente ambiente espacial. En misiones de larga duración, como la Estación Espacial Internacional, los astronautas reciben de la Tierra periódicamente el oxígeno y víveres necesarios; evidentemente, esto solo tiene sentido y es viable económicamente cuando la distancia que los separa de nuestro planeta es pequeña. Pero si queremos establecer bases en la Luna o en Marte, será del todo necesario que podamos obtener parte de estas necesidades del propio planeta donde nos encontremos.
ISRU son las siglas de In-situ Resources Utilization, el programa que la NASA ha creado para estudiar qué recursos podremos obtener de las regiones a explorar y, además, preparar la tecnología necesaria para que los astronautas sean capaces de realizar la transformación de estos recursos en los productos que necesitan para vivir. Durante muchas décadas, un ejemplo de esta transformación de recursos ha sido la obtención de electricidad por medio de placas solares. En estos momentos, los estudios se están centrando en la obtención de agua a partir del regolito lunar, obtener oxígeno de otras atmósferas (como es el caso del instrumento Moxie) u obtener metano para producir combustible utilizando el regolito marciano.
Por otro lado, la Perseverance tiene otra importante misión, la recogida de muestras para que sean traídas a la Tierra en misiones posteriores. Ese es el objetivo del Sample Caching System, uno de los artefactos más complejos desarrollado por la NASA. Todo el sistema involucra tres elementos robotizados para realizar tan delicada y compleja operación. La toma de muestras comienza con el brazo robótico de la Perseverance, encargado de taladrar y recogerla. Una vez conseguida, un segundo robot toma la muestra del brazo y la introduce en un carrusel donde están los contenedores. Por último, un pequeño robot, denominado SHA o Samplig Handlig Arm, es quien toma imágenes de la muestra en el contenedor, de cerrar, sellar y guardar el tubo en el lugar destinado dentro del sistema. A toda esta complejidad técnica hay que sumar una condición fundamental: el instrumento ha tenido que ser exquisitamente limpiado. Solo de este modo podremos asegurarnos de que las muestras que nos proporcionaran información sobre si alguna vez hubo vida en Marte no están contaminadas.
* Este artículo fue originalmente publicado en la edición impresa de Muy Interesante.
