El rover de Marte Curiosity es hambriento de poder, narcoléptico y solitario, pero eso es lo que se necesita para explorar el sistema solar como una estrella de rock. Hoy el rover es un favorito de los medios. Al igual que cualquier celebridad humana, Curiosity toma selfies frecuentes, tiene un video musical y una cuenta de Twitter de parodia y ha sido inmortalizado como una figura de LEGO. El famoso robot incluso tiene un pasado problemático.
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En 2008, Curiosity, técnicamente llamado Mars Science Laboratory, o MSL, estaba siendo ridiculizado por retrasarse y superar el presupuesto. La misión se lanzó originalmente a la NASA como una nave espacial de $ 1.6 mil millones, y se suponía que se lanzaría en 2009. Sin embargo, una variedad de obstáculos técnicos causaron que el cronograma de lanzamiento se redujera a 2011, y los costos se dispararon a $ 2.5 mil millones. Según Rob Manning, ingeniero jefe de la misión, los problemas del joven Curiosity se remontan a su característica más famosa: el sistema de aterrizaje de la grúa aérea.
La grúa aérea era como una mochila propulsora que bajaba el rover a la superficie marciana con cuerdas. Fue solo una parte en una fase de la misión llamada entrada, descenso y aterrizaje (EDL). Para los ingenieros de la NASA, la fase EDL también se denominó los siete minutos de terror, porque una vez que comenzó, todo se automatizó y el equipo no tenía nada que hacer más que comer maní y cruzar los dedos.
La grúa aérea era una forma completamente nueva de aterrizar naves espaciales en Marte, desarrollada para acomodar el rover Curiosity de una tonelada. Debido a que era tan nuevo, y porque aterrizar en Marte siempre es un desafío, diseñar y solucionar problemas de los sistemas EDL se convirtió en una gran parte del diseño general de la misión, que eclipsó el resto de las necesidades del rover, dice Manning en su nuevo libro Mars Rover Curiosity, publicado por Smithsonian Books.
Mars Rover Curiosity: una cuenta interna del ingeniero jefe de Curiosity
El relato de primera mano de las pruebas y tribulaciones de la ingeniería de una de las piezas más complejas de la tecnología espacial, la curiosidad Mars Rover, por su ingeniero jefe Rob Manning.
Comprar"Creo que el nuevo y brillante sistema EDL de MSL ... de hecho, nos distrajo a todos un poco de los fundamentos de la construcción de un móvil completamente nuevo y radicalmente diferente", dice. Junto con el autor más vendido William L. Simon, Manning relata los altibajos de Curiosity en el libro, ofreciendo un vistazo dentro de las mentes de la NASA y los trabajadores del sector privado que tuvieron que luchar para enviar esta misión ahora mundialmente famosa a Marte.
Por ejemplo, el enfoque en la grúa aérea y otros equipos EDL significaron que el equipo pasó menos tiempo considerando la fuente de energía de Curiosity. Los dos rovers anteriores, los gemelos Spirit y Opportunity, funcionaban con energía solar. El truco era que los arreglos podían generar aproximadamente 110 vatios, pero cada vehículo móvil necesitaba 1500 vatios para estar completamente operativo. Según Manning, la solución era hacer que los rovers fueran narcolepticos: estarían despiertos solo unas pocas horas de cada día marciano, sacando energía de una batería a bordo para conducir o realizar experimentos. Luego tomarían una siesta y se despertarían nuevamente para hacer más trabajo. "Un día en la vida de un rover es un poco más como un perro viejo que un auto de carreras", escribe Manning.
Si bien Curiosity estaba equipado con una fuente de energía nuclear en lugar de paneles solares, también era una máquina mucho más grande que transportaba 11 instrumentos científicos complejos y cámaras. Además del poder para las operaciones generales, esos instrumentos tendrían que calentarse para funcionar correctamente en el frío Marte. Aproximadamente un año antes de la fecha de lanzamiento de 2009, cuando llegaron los detalles sobre algunos de los instrumentos científicos, el equipo se dio cuenta de que incluso con las siestas de poder, la batería de Curiosity era demasiado pequeña para la tarea. Usar una batería más grande sin encontrar otros lugares para recortar haría que el vehículo fuera demasiado pesado para aterrizar.
A partir de ahí se acumularon problemas, incluidas las preocupaciones sobre el viento que arrastra las muestras de roca antes de que pudieran analizarse, y las señales de que separar el rover de las ataduras de la grúa aérea cortocircuitaría un enlace de comunicaciones vital durante el aterrizaje. Los retrasos en el envío de hardware terminado para ensamblar la nave espacial significaron que la NASA tuvo que hacer la llamada y anunciar que se perderían la ventana de lanzamiento de 2009.
"Una vez que su vehículo móvil pierde esa ventana ... el costo aumenta automáticamente, y eso es solo por el 'taxímetro' del equipo que tiene que esperar más tiempo para dejar el trabajo", dice Manning. El lado positivo fue que el tiempo extra le permitió al equipo resolver los problemas, arreglar los circuitos, trabajar con una batería más grande y lanzarse con éxito el 26 de noviembre de 2011.
Un ingeniero de JPL comprueba los movimientos del brazo robótico en una versión de prueba del rover Curiosity. (NASA / JPL-Caltech) 
Un gráfico muestra los múltiples pasos que Curiosity tuvo que hacer para aterrizar de manera segura en Marte. (NASA / JPL-Caltech) 
Los ingenieros de JPL celebran momentos después de confirmar que Curiosity aterrizó de manera segura en Marte. (NASA / JPL-Caltech) 
Un afloramiento rocoso revela que las rocas redondeadas se resisten de la roca sedimentaria, una señal de que esta parte de Marte una vez contó con una corriente que fluye. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
La primera muestra de roca en polvo se entregó al laboratorio de química a bordo del rover en febrero de 2013. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
El experimento de Química y Mineralogía (CheMin) en el rover Curiosity tomó su primera radiografía de una muestra de suelo en octubre de 2012. Los resultados mostraron firmas químicas de minerales que sugieren que la tierra marciana es muy similar a los suelos volcánicos en Hawai. (NASA / JPL-Caltech / Ames) 
Curiosity tomó una foto de su rueda delantera izquierda en noviembre de 2013, revelando rasguños, abolladuras e incluso pinchazos debido al rodar sobre rocas afiladas. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
La curiosidad finalmente se perforó en la base del Monte Sharp en septiembre para recolectar muestras para su análisis. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) Desde su aterrizaje loable en agosto de 2012, Curiosity ha estado enviando grandes cantidades de datos, desde imágenes de alta resolución de Marte y sus lunas hasta los primeros signos claros de que el agua potable capaz de soportar la vida fluyó una vez en la superficie del planeta. A poco más de un año de la misión, el rover ha alcanzado su objetivo principal, la base de una montaña marciana apodada Mount Sharp. Las capas de sedimento expuesto podrían contarles a los científicos más sobre el pasado aparentemente habitable de Marte, e incluso pueden contener rastros conservados de vida primitiva.
"Estábamos absolutamente asombrados cuando el primer pozo de perforación reveló un lugar en Marte que era habitable hace miles de millones de años", dice Manning. “Lo que tenemos aquí es un lugar que no solo podría haber soportado la vida, sino que podría, si seguimos buscando, ser un lugar que almacena químicamente esos registros. Eso es lo que nos llevó a dar alta prioridad a la partida hacia la colina ".
El viaje por carretera no ha estado exento de inconvenientes, entre ellos el desgaste inesperado de las ruedas de Curiosity. Cuando se diseñaron las ruedas, la principal preocupación era que un rover demasiado pesado se quedara atrapado en la arena, un destino que significó el final para el rover Spirit en 2010. Así que el equipo hizo que las seis grandes ruedas de Curiosity actuaran como dispositivos de flotación, dice Manning Cada rueda ancha, dunebuggy-esque fue vaciada de un bloque de aluminio ligero.
Lo que el equipo no sabía es que el rover tendría que conducir sobre rocas esculpidas por el viento incrustadas en arcilla, que actúa como un lecho de clavos. Esas rocas afiladas comenzaron a romper las ruedas, y Manning anticipa que un fragmento de metal podría rasgar algún día el cableado interno del rover, paralizando la misión. Hasta entonces, "tenemos que elegir nuestro camino con cuidado", dice Manning. “También estamos considerando cambios en el software que minimizarían el daño al asegurar que las ruedas se aceleren un poco a medida que la rueda sube sobre una roca. Esto reduce el desgaste ".
La falla muestra cómo cada misión de Marte puede aprovechar las capacidades de la próxima, un proceso que Manning destaca en el libro mientras describe las lecciones aprendidas de las naves espaciales que se remontan a los aterrizadores vikingos en la década de 1970. Ya está aprovechando algunas de las experiencias de Curiosity en los diseños para el próximo rover de Marte, programado para lanzarse en 2020, y en un sistema para aterrizar personas en Marte con un disco inflable y un paracaídas de próxima generación.
Manning agrega que Curiosity y sus parientes marcianos están permitiendo a los ingenieros desarrollar tecnologías, como software de conducción autónomo, que probablemente serán cruciales para futuros rovers que se dirigen a lugares aún más remotos, como las lunas heladas de Júpiter y Saturno. "Ir a los planetas exteriores, oa lunas como Europa, Ganímedes y Encelado, en todos los casos se necesita un vehículo que tenga la inteligencia para la autonomía", dice Rob Manning, actualmente Gerente de Ingeniería de Marte del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. “No lo estamos manejando como un auto a control remoto. Le estamos diciendo a dónde nos gustaría que vaya, y su trabajo es descubrir cómo llegar allí ”.
Pero más que las revelaciones técnicas, Manning cree que la historia de la curiosidad es importante para la humanidad en un nivel mucho más básico, casi existencial. "Creo que el mensaje es que, aunque MSL era una misión de la NASA de gran presupuesto (al menos grande para los estándares actuales), no fue construida por ingenieros abstractos y científicos que trabajan en instituciones sin rostro", dice Manning. “En cambio, está construido por un grupo de personas. Personas tan humanas, tan falibles e tan inteligentes como la mayoría de las personas que conoces. ... En última instancia, es un esfuerzo humano y tenemos la suerte de ser parte de él ".
