Noticias sobre los vehículos exploradores de Marte

En 2004, la mayor parte de los expertos hubiera dicho que esta historia era imposible. Ningún vehículo explorador podría sobrevivir lo suficiente como para ser noticia después de cinco años. Sin embargo, aquí está. Los científicos de la misión revelan qué están haciendo hoy Spirit y Opportunity en el Planeta Rojo y cuáles son las perspectivas para el futuro.

Marzo 26, 2009: En enero de 2004, la NASA hizo descender sobre la superficie de Marte dos vehículos exploradores robot idénticos, llamados Spirit y Opportunity. Los vehículos gemelos fueron preparados para llevar a cabo una breve misión de 3 meses, cuyo objetivo era contarnos una historia sobre el agua y, posiblemente, sobre la vida misma en el pasado del planeta. Más de cinco años después, el dúo dinámico aún está explorando el Planeta Rojo, inmerso en una saga que cuenta sobre una gran cantidad de logros que han transformado la exploración de Marte.
"Spirit y Opportunity ayudaron a inventar una disciplina completamente nueva: ciencia en el campo de la robótica", dice Steve Squyres, quien es el investigador principal de la Misión de los Vehículos de Exploración Todo Terreno de Marte (Mars Exploration Rover Mission, en idioma inglés). "Nos han enseñado cómo organizar grandes equipos de científicos e ingenieros para poner en funcionamiento vehículos de exploración robot en un planeta distante. Todos tuvimos que aprender a trabajar juntos eficientemente, año tras año, para extraer la mayor cantidad posible de ciencia de los vehículos exploradores".

Los equipos aún están extrayendo conocimiento.
En el lustro, entre los descubrimientos más importantes de estos robots, impulsados por energía solar, se encuentra el siguiente: Marte no siempre fue tan frío y seco como lo es hoy en día. Quizás no lucía como el escenario para El Sonido de la Música (The Sound of Music, en idioma inglés), pero tenía agua y era lo suficientemente templado como para albergar vida.

Miembros del equipo de la Misión de Exploración de Marte (Mars Exploration Mission, en idioma inglés) también han aprendido los peligros de maniobrar los vehículos de exploración robot ubicados a cientos de millones de kilómetros de distancia. Se les han atascado los vehículos más de una vez. "Ahora sabemos cómo sortear dunas y pilas de rocas", dice Squyres, "y, quizás lo que es más importante, sabemos cómo evitarlos. Hemos traducido cinco años de experiencia en nuevos y mejorados mapas y en programas de manejo que nos ayudarán en lo que resta de nuestra misión y que también ayudarán a futuros vehículos de exploración".

Planificadores optimistas ya están determinando operaciones futuras para los gemelos, suponiendo que el par continuará abriéndose paso pero aceptando que uno o ambos de los vehículos exploradores podría fallar en cualquier momento. Después de todo, estos robots no son exactamente jóvenes. Spirit ha estado desplazándose hacia atrás desde que una de sus ruedas se atascó en 2006, y un cable roto ha reducido el movimiento del brazo robot de Opportunity.

Asumiendo que los gemelos continuarán funcionando un poco más, aquí se detallan los planes más recientes: Opportunity, "el vehículo que tuvo suerte desde el primer día", según Squyres, ha estado saltando de cráter a cráter desde el principio de la misión y ahora se dirige hacia el sur, hasta el cráter más grande que ha visitado hasta ahora. El cráter Endeavor tiene 20km de diámetro y cientos de metros de profundidad.

"Tendremos que hacer que el odómetro de un vehículo de cinco años de edad duplique su lectura para poder llegar allí", dice Squyres. "Y hacerlo tomará al menos dos años. [100 metros por día es el promedio diario de Opportunity.] Será una larga marcha a través de las llanuras, pero bien valdrá la pena. Mientras más profundo sea el cráter, más atrás en la historia de Marte podremos ver".

Ray Arvidson, quien es el segundo investigador principal, proporciona más detalles: "Endeavor es un objetivo fascinante porque las rocas en su cercanía se ven diferente de las que rodean los otros cráteres que Opportunity ha visitado. Parte del borde del cráter Endeavor está sobresaliendo —las antiguas capas de roca de Marte se encuentran expuestas— y las rocas de la cercanía podrían indicar la presencia de lagos ácidos en la superficie de Marte hace miles de millones de años".¿Y el otro gemelo?

"Spirit es el vehículo que presenta mayor desafío respecto de su funcionamiento", dice Squyres. "En el sitio donde está ubicado, no hay tanto viento como para que se limpien los paneles solares, y eso afecta la potencia del vehículo. Además, Spirit tiene que viajar por un terreno más difícil. Las rocas y la arena suelta que hay en el lugar donde está ubicado Spirit son traicioneros. Y, por supuesto, para colmo, Spirit está conduciendo hacia atrás.

Afortunadamente, el sitio de descenso de Spirit presenta una geología compacta, con enorme diversidad y variabilidad en un área pequeña".

Spirit ahora se arrastra a paso constante en su camino hacia una pequeña colina rocosa llamada von Braun, la cual se encuentra a sólo 250 metros de distancia; pero le tomará meses alcanzarla. Después, Spirit se dirigirá hacia una fosa de 30 metros de diámetro que podría ser un cráter de explosión volcánica —y, quizás, un lugar de actividad hidrotérmica.

"Debido a la geología de sus alrededores, Spirit se especializa en buscar evidencia de vulcanismo explosivo, en cuyo proceso ha participado el agua, el cual se encuentra grabado en las rocas", dice Arvidson. "Dichas áreas alguna vez pudieron haber albergado vida".
"Home Plate, el sitio donde Spirit pasó el invierno, es una estructura volcánica que ha sido erosionada de tal manera que podemos ver las capas", explica Arvidson. "Y pensamos que von Braun y la estructura vecina, Goddard, podrían estar hechas de los mismos materiales".
Los miembros del Equipo de Exploración de Marte tienen muchas esperanzas de que los vehículos exploradores alcancen todas estas ambiciosas metas pero son conscientes de las limitaciones de los vehículos gemelos.

"No tenemos manera de saber qué le depara el futuro a los vehículos exploradores en este momento", dice Squyres. "La misión bien podría terminar mañana. Pero el milagro puede continuar".

Arvidson recuerda el día, hace más de cinco años, cuando Spirit descendió por primera vez en el Planeta Rojo.
"En el momento del descenso programado de Spirit, yo estaba en un avión que se dirigía hacia el aeropuerto de Los Ángeles, de regreso desde Hawai. Tenía que saber si el vehículo explorador lo había logrado, así que pedí al piloto que llamara por radio a los controladores de tráfico aéreo y averiguara si Spirit había descendido a salvo. Estaba encantado cuando lo hizo y confirmó que Spirit estaba posado sobre la superficie de Marte ¡listo para andar!"

Spirit sigue funcionando, Opportunity sigue funcionando y Arvidson sigue encantado.

El fantoma regresa

El fantoma regresa
Matroshka regresa a la Tierra y ha sido elegida como la desafortunada voluntaria para experimentar la explosión de una llamarada solar gigante.

Mayo 27, 2009: El fantoma regresa y tiene una gran historia para contar.
Se trata de un torso que tiene forma humana y que carece de brazos y piernas; es un maniquí que pareciera estar envuelto con las telas de una momia. Los científicos de la Agencia Espacial Europea (ESA, en idioma inglés) lo llaman Matroshka y, al igual que su contraparte de la NASA, Fred, este maniquí es un intrépido viajero espacial. Ahora que ha permanecido cuatro meses en la Estación Espacial Internacional, los científicos están aprendiendo sobre la radiación espacial a la que Matroshka estuvo expuesta.

Las lecciones aprendidas a través de Fred y de Matroshka poseen implicancias importantes para los planes de la NASA relacionados con montar una estación habitada en la Luna, y finalmente el envío de personas a Marte. Proteger a los astronautas de los efectos dañinos de la radiación espacial será un reto crítico en estas misiones de larga duración. Para diseñar trajes espaciales, vehículos y estructuras habitables con suficiente material aislante y mantener a los astronautas a salvo, los científicos de misión necesitan saber cuánta radiación -y de qué tipo- absorben realmente los astronautas.

Los científicos pueden estimar la dosis de esta radiación con el uso de modelos creados por computadora; sin embargo, la realidad y un modelo realizado en una computadora pueden ser cosas extremadamente diferentes. Hasta ahora, los investigadores no estaban seguros de la precisión de sus modelos al momento de predecir las dosis de radiación que los astronautas experimentan en el espacio. Y es ahí donde el fantoma entra en escena.

Él hizo posible que se llevara a cabo el experimento real que se necesitaba para demostrar que los modelos son esencialmente correctos. A través del análisis de las mediciones de cientos de sensores de radiación colocados en todo el cuerpo de Matroshka, Francis Cucinotta, del Centro Espacial Johnson, de la NASA, en compañía de sus colegas, descubrió que los modelos son, de hecho, bastante buenos: poseen una precisión de alrededor del 10% del valor de la dosis medida. Esto significa un "adelante con los sistemas" respecto del uso de los modelos para la planificación del regreso a la Luna e, incluso, un viaje a Marte, por parte de la NASA.

El tipo de radiación más peligroso al que los astronautas están expuestos son los rayos cósmicos galácticos (Galactic Cosmic Rays o GCR, en idioma inglés). Se trata de núcleos atómicos "desnudos", algunos tan pesados como los átomos de hierro, acelerados a velocidades cercanas a la de la luz por distantes supernovas. Debido a su elevada velocidad, a su alta masa y a la carga eléctrica positiva, las partículas de GCR pueden causar tremendos daños a las células de una persona. Además, los métodos tradicionales para el bloqueo de la radiación no las pueden detener.

Entender el peligro no es tan simple como saber cuánta radiación hay allí afuera.
"Lo que realmente importa es cuánta radiación impacta contra los órganos vitales de una persona", comenta Cucinotta.

Y para alcanzar dichos órganos, las partículas de la radiación deben primero pasar a través de las paredes de la nave espacial, del traje espacial de la persona, de la piel y de otros tejidos del cuerpo. Es muy complejo. Algunas veces, estas barreras reducirán la velocidad, o detendrán por completo a la partícula radiactiva. Sin embargo, en ocasiones, la colisión entre una partícula de radiación y una barrera produce una lluvia de nuevas partículas de radiación, conocida como radiación "secundaria". Los modelos realizados por computadora deben tomar en cuenta todo esto.

Los astronautas de la estación espacial usan sensores en sus trajes de vuelo para registrar la exposición total a la radiación; sin embargo, no hay manera práctica de medir cuánta radiación realmente alcanza los órganos vitales. Fred posee sensores prácticamente en todos lados -incluso en su interior.

Los fantomas se fabrican con un plástico especial que se asemeja en gran medida a la densidad del cuerpo humano y se encuentran rebanados horizontalmente en 35 capas de 2,54 cm (una pulgada) de ancho. En estas capas, los investigadores colocaron un total de 416 dosímetros del tipo litio-cristal, cada uno de los cuales mide la dosis de radiación acumulada en ese punto del cuerpo durante todo el experimento. Fred y Matroshka también contienen varios dosímetros "activos" localizados en el sitio donde se encuentran los órganos vitales, tales como el cerebro, la tiroides, el corazón, el colon y el estómago. Estos sensores activos mantienen un registro de cómo la radiación cambia momento a momento. En conjunto, esta variedad de sensores documentaron detalladamente la propagación de la radiación a través de sus cuerpos.

"La geometría y composición del torso imita al cuerpo humano muy bien", comenta Cucinotta. "Me parece que es una prueba muy buena".

De modo que ahora que estos modelos creados por computadora han sido verificados en la vida real, ¿qué dicen acerca de cómo mantener a los astronautas a salvo en una estación lunar, o en Marte?

"Las misiones lunares de corta duración son aceptables", comenta Cucinotta, "pero vivir en un hábitat lunar durante 6 meses ya comienza a ser problemático. Vamos a tener que hacer un trabajo realmente bueno respecto de la protección contra la radiación, y tal vez tengamos que tomar medidas de índole médica para contrarrestarla si pensamos llevar a cabo misiones de 6 meses de duración".

Los modelos sugieren que Marte será inclusive más complicado. Algunos escenarios requieren misiones de 18 meses o más de duración. "Actualmente, no existe un diseño exitoso que permanezca dentro de los límites de seguridad como para realizar una misión a Marte", comenta Cucinotta. "El poner demasiado material aislante de la radiación alrededor de la nave la haría demasiado pesada como para despegar, de modo que necesitamos encontrar materiales aislantes de la radiación que sean más livianos, y probablemente debemos desarrollar medidas médicas que contrarresten el daño causado a las células por los rayos cósmicos". El científico comenta que uno de los obstáculos más grandes para el progreso en esta área es la "incertidumbre en el tipo de daño celular que ocurre cuando existe exposición a los rayos cósmicos. Aún tenemos mucho que aprender".

Otra pregunta fundamental: ¿Cómo afectan las llamaradas solares a los astronautas? Fred y Matroshka no han experimentado tormentas intensas de radiación solar durante su estancia en la Estación Espacial Internacional (EEI).

"El espectro de energía de los eventos solares y la manera en la cual las dosis de radiación cambian de un órgano a otro serán bastante diferentes de lo que hemos visto hasta ahora con los rayos cósmicos", comenta Cucinotta.
Para hallar la respuesta, los científicos han recreado la radiación intensa de llamaradas solares gigantes aquí mismo en la Tierra, y Matroshka ha sido elegida como la desafortunada voluntaria para experimentar la explosión. ¡Un astronauta virtual se encuentra a punto de ser sometido a una llamarada solar artificial!

Pronto empezaré a embellecer mi Blog.

Saludos.