El jueves 18 de febrero, tras un viaje de 471 millones de kilómetros iniciado el 30 de julio de 2020, el vehículo de exploración robótica Perseverance espera emular la hazaña de su antecesor Curiosity el 6 de agosto de 2012, descolgándose sobre las arenas rojas de Marte desde una 'grúa celestial'. Ocho años después, Curiosity continua su exploración del cráter Gale.

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Perseverance va a buscar pruebas de que en Marte hubo vida y llevará consigo bastantes innovaciones y tres tecnologías que resultarán disruptivas para la exploración del planeta: un sistema de recogida de muestras para traerlas a la Tierra, los primeros micrófonos que llegan allí y un helicóptero.

La repetición de la experiencia de Curiosity incluirá los 'siete minutos de terror', el tiempo desde que el escudo térmico de la cápsula que transporta el rover entra en rozamiento con la atmósfera, a unos 19.500 kilómetros por hora rodeándose de una bola de fuego, hasta que el vehículo se pose mansamente en el suelo. En los primeros momentos puede superar los 1.600 grados de temperatura.

Hace ocho años el ingeniero español Fernando Abilleira ya vivió esos momentos en la sala de control del Jet Propulsion Lab (JPL) de NASA, en Pasadena (California) como analista de trayectoria. Esta vez lo hará como deputy mission manager del JPL, un cargo que traduce como "subdirector de operaciones de vuelo".

"Mi trabajo consiste en asegurar que las operaciones planeadas desde el lanzamiento al aterrizaje son ejecutadas con éxito", explica a D+I.

"Estas operaciones incluyen el encendido de los motores para cambiar la trayectoria interplanetaria o la orientación del vehículo; la comprobación de que los distintos instrumentos están preparados para su uso, una vez en la superficie de Marte; la calibración y comprobación final de los dispositivos requeridos para la navegación y para la entrada, descenso y aterrizaje, así como las actualizaciones de software del vehículo".

"Antes del lanzamiento trabajé como director de diseño de misión y navegación, que es otra de mis áreas de especialización", añade.

Lo diferente de esta misión

Además de su posición, desde la primera vez que tuvimos contacto con el ingeniero español hace más de nueve años, hay más cosas que cambian, de una misión a otra. Abilleira detalla cuáles son las grandes innovaciones que incorpora el rover Perseverance respecto a Curiosity. Empezando por sus objetivos. 

"Cada vehículo fue diseñado para una misión específica. Mientras que Curiosity se centró en la búsqueda de medioambientes que hubieran sido propicios para el desarrollo de vida en un pasado, Perseverance buscará evidencias de vida pasada", subraya.

El artefacto "almacenará las muestras más significativas para su posible retorno a la Tierra por una misión futura". Una misión en la que colaborará la Agencia Espacial Europea (ESA), en fechas aún sin determinar, con una amplia ventana hasta los primeros años 30.

Una nave robótica de NASA será entonces enviada a Marte para posarse cerca de Perseverance, recibir las muestras y ponerlas en órbita. Allí serán recogidas por una sonda 'mensajera' de ESA, que las traerá a nuestro planeta. El nuevo rover incluye varios cabezales diferentes para perforar el suelo con su taladradora, montados sobre un soporte rotatorio que permite cambiar la selección, y 43 tubos para recoger y almacenar muestras.

Esta misión ha condicionado, señala Abilleira, que "la carga útil de cada vehículo [comparando Perseverance con Curiosity] sea muy distinta".

"Además de estudiar la habitabilidad del lugar de aterrizaje y su climatología, gracias al instrumento español MEDA, Perseverance nos preparara para misiones tripuladas futuras al Planeta Rojo", prosigue el ingeniero. "El instrumento MOXIE generará oxígeno a partir del dióxido de carbono de la atmósfera, el cual podría ser utilizado como soporte vital para astronautas y para combustible".

MEDA (Analizador de Dinámica Ambiental de Marte), cuyos contratistas y financiadores han sido ESA e INTA/CAB, es una estación meteorológica concebida por el Centro de Astrobiología (en el Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial, CSIC-INTA). Aprovecha la experiencia del diseño anterior para Curiosity y ha sido construida en el centro de Airbus España en Tres Cantos (Madrid).

El momento crítico

Abilleira retoma la parte más crítica de la operación del jueves 18, para la que "el sistema de descenso cuenta con dos novedades fundamentales que posibilitarán el aterrizaje en el interior del cráter Jezero".

Toda la operación de descenso es automática. Entre el retardo de las comunicaciones, más de 10 minutos, y la pérdida de señal de radio por la ionización de los gases atmosféricos por el calor, es imposible la intervención remota. A los ingenieros sólo les queda esperar, con los dedos cruzados, que todo vaya bien.

Jezero se extiende unos 45 kilómetros y es bastante diferente de Gale, el cráter por el que se mueve el rover Curiosity. "Ambos lugares son geológicamente muy ricos, con rocas de una antigüedad superior a los 3.600 millones de años", puntualiza. "Estos cráteres fueron posibles lagos. Pero, además, Jezero cuenta con los restos de una formación delta con sedimentos que ofrecen una posible preservación de trazas biológicas pasadas".

Volviendo al detalle del descenso, Abilleiria desgrana las novedades: "El paracaídas se desplegará basándose en la distancia que falta para llegar al objetivo, en vez de la velocidad, lo que reducirá los errores en el aterrizaje en más de un 50% comparado con Curiosity".

Ese descenso consta de tres fases. Primero, frenado por rozamiento contra la atmósfera, asegurando la trayectoria con breves encendidos de sus propulsores. Después, en el cuarto minuto, se desplegará el paracaídas; la nave viajará a unos 1.500 kilómetros por hora.

A dos kilómetros de altura, en el minuto 5:50 del descenso, el rover queda colgando del skycrane ('grúa del cielo'), una estructura con retrocohetes que lo llevará suavemente hasta el suelo a sólo dos kilómetros por hora, con capacidad para maniobrar y corregir su trayectoria. "Perseverance utilizará por primera vez en otro planeta un sistema de navegación relativa al terreno", dice Abilleira.

"Este sistema tomará imágenes durante el descenso, las comparará con un mapa que lleva el vehículo a bordo y, basándose en la predicción que haga el ordenador en tiempo real, el vehículo maniobrará de forma autónoma si es necesario, para evitar rocas y pendientes en el lugar de aterrizaje", concreta.

Una vez sobre la superficie marciana, el rover estará listo para echar a andar. "Tanto el sistema de generación de energía como la fase propulsora de descenso, o Skycrane, de Perseverance son copias prácticamente exactas a los sistemas utilizados por Curiosity", indica Abilleira.

Aunque hay otra novedad, "la cámara en la fase propulsora de descenso, qué tomará imágenes del despliegue del rover en la superficie". La estructura Skycrane permanece en el aire tras posar al rover mediante unos cables, y luego se aparta para caer alejada, sin riesgo de dañarlo.

El sistema de energía también incluye una novedad que no menciona Abilleira: es una pila atómica, un generador termoeléctrico de radioisótopos igual que en su antecesor, cuyo combustible, 4,8 kilos de dióxido de plutonio para operar durante 14 años, esta vez ha sido producido en Estados Unidos. Para Curiosity, tuvieron que comprarlo en Rusia. Ellos no lo producían.

La experiencia de Curiosity también ha servido para rediseñar "las ruedas de Perseverance, que han sido mejoradas. Son ligeramente más grandes y estrechas. Los radios de titanio se han hecho más gruesos y se ha aumentado el grosor de la capa de aluminio en casi un milímetro. Además, el número de salientes es mayor para reducir la superficie expuesta al suelo".

Helicóptero Ingenuity en primer plano junto con el rover Perseverance detrás NASA Omicrono

Y una vez que empiece la exploración, Perseverance lucirá sus tecnologías más disruptivas: "El helicóptero Ingenuity, de unos dos kilogramos, demostrará por primera vez la capacidad de vuelo controlado con motor en la fina atmósfera marciana. El éxito de esta tecnología abriría muchas posibilidades de exploración en futuras misiones", afirma Abilleira.

Ingenuity lleva dos aspas de fibra de carbono superpuestas verticalmente, que giran en sentidos opuestos a 2.400 revoluciones por minuto. La atmósfera del planeta tiene apenas un 1% de densidad de la terrestre. Se espera que alcance 10 metros de altura. Sus vuelos han de ser totalmente autónomos, con unos 30 minutos de batería, y no incluye ningún instrumento científico. La esperanza es ver un 'momento hermanos Wright de Marte': verificar que volar es posible.

La misión "lleva nuevas cámaras que observarán el despliegue del paracaídas, el despliegue del propio rover, y la fase propulsora vista desde el rover, además de la cámara que grabará imágenes del descenso desde el punto de vista del rover, como Curiosity también hizo", sigue explicando Abilleira. 

Y, por último, "El vehículo lleva dos micrófonos. Uno que grabará sonidos durante el descenso y otro que lo hará una vez en la superficie". Aunque parezca sorprendente, hasta la fecha ninguna nave de exploración había incluido un dispositivo para captar los sonidos que puedan escucharse en el planeta.