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Cómo el Oportunity Rover de la NASA convirtió a Marte en parte de la Tierra

El martes por la noche, los ingenieros de la Instalación de Operaciones de Vuelo Espacial del Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California, enviaron sus comandos finales al rover Opportunity en Marte. Sin ninguna señal recibida en respuesta desde el vehículo inactivo, la NASA anunció formalmente el final de la misión hoy.

"Declaro que la misión Opportunity está completa y, con ella, la misión Mars Exploration Rover como completa", dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la NASA. "Tengo que decirte que este es un momento emocional".

El rover perdió contacto con la Tierra el 10 de junio de 2018. Una tormenta de polvo en todo Marte oscureció los cielos albaricoques del cuarto planeta del sol, privando a los paneles solares del rover de la luz solar necesaria. La agencia mantuvo una vigilia con la esperanza de que una vez que la tormenta se calmara, el rover pudiera volver a despertar. Durante los meses intermedios, la NASA lanzó una descarga de comandos en el rover, 835 en total, en caso de que se recibiera alguna señal y se reanudaran las operaciones. Después de ocho meses de silencio, la agencia tomó la decisión de pronunciar la hora de la muerte y despedirse del robot.

La oportunidad es la mitad de una misión de dos rover llamada Mars Exploration Rovers (MER). Los rovers aterrizaron por separado en Marte en enero de 2004. La oportunidad aterrizó en Meridiani Planum cerca del ecuador marciano. Spirit, su gemelo, aterrizó a mitad de camino alrededor del planeta, en el cráter Gusev. Las misiones principales de los rovers iban a durar 90 días de Marte, o soles (aproximadamente 24 horas y 40 minutos). Dos mil soles después, Spirit todavía estaba enviando ciencia a la Tierra, perdiendo contacto por fin en 2010. La oportunidad sobrevivió en Marte durante más de 15 años.

Hoy en día hay ocho naves espaciales de las agencias espaciales del mundo en órbita alrededor de Marte, con un puñado de lanzamientos para el próximo año, incluido el rover Marte 2020 de la NASA. Una frontera sometida por exploradores robóticos, Marte se parece poco al planeta que conocíamos en 2000, cuando se concibió la misión MER. En ese momento, una sola nave espacial rodeó el planeta rojo: el solitario Mars Global Surveyor. Las dos anteriores misiones de alto perfil de la NASA a Marte habían fallado. Mars Polar Lander se estrelló contra el planeta, y Mars Climate Orbiter desapareció, quemado en la atmósfera marciana o desviado hacia el espacio.

Building Oppy Ingenieros de la NASA que instalan paneles solares en el rover Opportunity, 10 de febrero de 2003. (NASA / JPL)

MER llegó después de las propuestas fallidas de la misión de Ray Arvidson, profesor de la Universidad de Washington en St. Louis; Larry Soderblom del Servicio Geológico de los Estados Unidos; y Steve Squyres, profesor de la Universidad de Cornell. David Paige, de la Universidad de California, en Los Ángeles, golpeó a cada uno de los tres, cuyo desafortunado Mars Polar Lander fue seleccionado para volar por la NASA.

"Durante una reunión [de la Unión Geofísica Americana], detuve a Steve en el pasillo", dice Arvidson. “Dije: 'Soy un perdedor bastante dolorido. ¿Qué hay de tí?' Y ese fue el comienzo ”. Arvidson, Squyres y Soderblom fusionaron sus diversos equipos y se pusieron a escribir una propuesta conjunta para obtener un rover en la superficie marciana.

"Antes de Spirit and Opportunity, había una sensación de anhelo de salir a la superficie para que pudiéramos entender lo que nos estaban diciendo los datos orbitales", dice Arvidson. “Ver Marte desde cuatrocientos kilómetros sobre la superficie es diferente a mirar las texturas de las rocas y los lechos cruzados y los tamaños de partículas y los detalles de la mineralogía y separar las rocas. Así es como hacemos geología en la Tierra. Sería muy difícil entender la Tierra de la manera en que lo hacemos solo a partir de datos orbitales, tal vez imposible ".

Se necesitaron cinco intentos para aterrizar una propuesta de misión, evolucionando finalmente en un solo Mars Exploration Rover. Squyres, el investigador principal de la misión, finalmente convenció a Dan Goldin, entonces administrador de la NASA, de enviar dos rovers en caso de que uno fallara.

Lanzamiento de Oppy El 7 de julio de 2003, la NASA lanzó su segundo Mars Exploration Rover, Opportunity, a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta II. (NASA)

Los dos exploradores robóticos fueron construidos por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, que previamente había aterrizado la nave espacial Mars Pathfinder y su vehículo explorador, Sojourner, en 1997. Pathfinder, que duró 85 días, tuvo un enorme éxito en la imaginación del público. Su pequeño rover Sojourner viajó la friolera de cien metros, que era cien metros más lejos de lo que nunca antes había recorrido Marte. La misión llegó a $ 150 millones de dólares, y "más rápido, mejor y más barato" se convirtió en el mantra de la agencia. Después de los fracasos de Mars Polar Lander y Mars Climate Orbiter, los ingenieros añadieron sombríamente al mantra: "... elige dos".

MER se convertiría en una misión de $ 820 millones para ambos rovers, desde la construcción hasta la misión principal, lo cual fue una ganga increíble, particularmente teniendo en cuenta la inesperada longevidad de la nave espacial. (En comparación, los Vikings 1 y 2, lanzados en 1975, fueron landers multimillonarios cuando se ajustaron por la inflación).

En el verano de 2003, con una mecánica celeste favorable y cielos despejados sobre Cabo Cañaveral, las dos naves espaciales abandonaron la Tierra para su nuevo hogar en otro mundo.

Ruedas en el suelo

"Cuando estaba en la escuela secundaria, estos rovers aterrizaron", dice Heather Justice, la principal conductora de rovers para Opportunity en JPL. “Esa fue la primera gran cosa de la NASA que vi que realmente me hizo pensar en trabajar en el espacio o la robótica. Y recuerdo haber pensado en ese momento, tal vez algún día haré algo así. No pensé que iba a ser esa misión. ¡Se suponía que solo durarían 90 días! "

Cada vehículo aterrizó usando paracaídas supersónicos para reducir la velocidad y luego bolsas de aire que estallaron desde todos los lados antes de que la nave espacial chocara con el planeta. Los rovers golpearon a Marte como los meteoritos menos destructivos del mundo, rebotando y saltando por la superficie del planeta como un par de dados en el juego de algún gigante. La oportunidad finalmente se estableció en el cráter Eagle en Meridiani Planum.

Oppy Landing La Oportunidad del Rover de Exploración de Marte de la NASA obtuvo esta vista de su propio escudo térmico durante el 325 ° día marciano del rover (22 de diciembre de 2004). La estructura principal del escudo utilizado con éxito está en el extremo izquierdo. Fragmentos adicionales del escudo térmico se encuentran en el centro superior de la imagen. La marca de impacto del escudo térmico es visible justo arriba y a la derecha de la sombra del primer plano del mástil de la cámara de Opportunity. Esta vista es un mosaico de tres imágenes tomadas con la cámara de navegación del móvil. (NASA / JPL)

"No hubo garantía de éxito en estos aterrizajes", dice Wendy Calvin, miembro del equipo científico de MER que se unió al proyecto un año antes del lanzamiento de la nave espacial. “Acabábamos de salir de estos dos fracasos horribles y había una sensación real de que podría ser otro. Hemos demostrado nuestra ingeniería con tanto éxito, tantas veces desde entonces que la gente olvida que en 2004, estábamos en la trampa preguntándonos cómo iba a ir todo. Nadie anticipó que los aterrizajes serían tan espectacularmente exitosos como lo fueron ".

Antes de la misión, explica, los científicos planetarios tenían ciertas ideas sobre Marte, cómo funcionaba como planeta y cómo se veía desde la superficie. "Las primeras imágenes del sitio de aterrizaje de Opportunity fueron realmente sorprendentes porque era un planeta de aspecto muy diferente", dice ella. “Di charlas al público en general antes del aterrizaje y dije que no me sorprendiera si se parecía al sitio de aterrizaje Sojourner o al sitio de aterrizaje vikingo. Pero el sitio de aterrizaje de Opportunity fue muy, muy diferente. Y eso fue realmente genial ".

El equipo científico decidió aterrizar en Meridiani porque Mars Global Surveyor encontró evidencia espectral de hematita cristalina en ese lugar. "Hubo mucho debate en el momento de cuál fue la causa de eso", dice Calvin. “¿Fue una interacción roca-agua? ¿Fue volcánico? No creo que hayamos entendido la historia de Marte y el ciclo del agua en absoluto. Hubo muchos más detalles en la historia geológica de lo que anticipamos antes de la misión ”.

La hematita es un óxido de hierro, comúnmente extraído en la Tierra como mineral. Debido a que el mineral se forma a partir de las interacciones del agua en este planeta, la esperanza era que alguna vez pudo haber agua en Meridiani. A principios de la década de 2000, algunos científicos esperaban encontrar grandes trozos de hematita en la superficie. Lo que esperaba allí era un poco más inusual: pequeñas esférulas grisáceas medidas en milímetros e incrustadas en la piedra arenisca distribuida por la superficie. Los científicos los llamaron arándanos, gracias a su tono azul en imágenes de colores falsos, y ellos, no los cantos rodados, fueron la fuente de hematita detectada desde la órbita. Los depósitos probablemente fueron creados por el agua que fluye a través de la piedra arenisca y luego revelados por la meteorización. Era una mina de oro geológica (metafórica), la evidencia sugiere abrumadoramente que este lugar alguna vez fue cálido y húmedo.

Arándanos Las pequeñas esférulas en la superficie marciana en esta imagen cercana están cerca del cráter Fram, visitado por la Mars Exploration Rover Opportunity de la NASA durante abril de 2004. Estos son ejemplos de concreciones minerales apodadas "arándanos". La investigación de Opportunity de las concreciones ricas en hematita durante la misión principal de tres meses del rover a principios de 2004 proporcionó evidencia de un antiguo entorno acuoso. (NASA / JPL-Caltech / Cornell / USGS)

"¡Desde la órbita, es simple!", Dice Arvidson. “No teníamos idea de cuál era la deposición ambiental. Se necesita bajar y mirar las rocas a escala de grano, y buscar laminaciones y grietas de barro y todo lo demás que simplemente no se puede hacer desde la órbita. Particularmente ... siguiendo el agua y llegando a la habitabilidad, no se puede hacer eso de una manera completa a partir de los datos orbitales ".

"Para mí", dice Calvin, "los dos grandes descubrimientos son que la firma de hematita descubierta desde la órbita está en estas esférulas, y que encontramos, con Spirit, lugares que eran básicamente respiraderos volcánicos con sílice casi pura". La participación de agua caliente que interactúa con la roca habría sido propicia para la habitabilidad, un posible ecosistema que sustenta la vida en Marte hace millones y millones de años, cuya sombra permanece hoy como cicatrices y pistas sutiles incrustadas en la roca.

Atravesando la distancia

La sílice fue descubierta por accidente, un efecto secundario fortuito de una rueda defectuosa en el rover Spirit. La rueda se atascó, y cuando las otras cinco ruedas la arrastraron, una trinchera extraña y blanca fue tallada en la tierra marciana. Ambos rovers tuvieron problemas con la misma rueda, ya sea en rotación o en dirección, según Bill Nelson, el gerente de ingeniería del proyecto MER. “En Spirit, la rueda delantera derecha no giraría, pero se dirigiría. En Opportunity, se convertiría pero no se dirigiría. Así que presentamos una Lecciones aprendidas de la NASA que decía que deberíamos comenzar a dejar la sexta rueda en mal estado y solo hacer rovers de cinco ruedas en el futuro ".

Después de que se revisó el informe, Nelson dice: "pronto descubrimos que la NASA no tiene un sentido del humor medible".

Paneles solares Spirit Un autorretrato del Spirit Rover Spirit de Exploración de Marte de la NASA muestra que los paneles solares aún brillan bajo la luz solar marciana y solo llevan una fina capa de polvo dos años después de que el rover aterrizó y comenzó a explorar el planeta rojo. (NASA / JPL-Caltech / Cornell)

Pero, según el ingeniero jefe, incluso las ruedas del vehículo han proporcionado información valiosa sobre la disciplina de la terramecánica, una clave para conducir en otros planetas. “Esa es un área algo esotérica de ingeniería mecánica en la que estudias la interacción entre las ruedas y el terreno y cómo las cosas se incrustan o se desalojan, o cómo se mueven y se deslizan, etc. Entre nuestro modelado y experiencia, hemos hecho contribuciones reales allí ”.

La oportunidad arroja una larga sombra sobre todos los rovers de Marte posteriores, estableciendo un estándar de oro de la ingeniería JPL. Las versiones personalizadas de su software de movilidad se utilizan en los rovers Curiosity y en el próximo Mars 2020. Quince años de mediciones meticulosas del polvo marciano y sus efectos serán invaluables para futuras misiones. Y luego está la durabilidad del rover.

"Hemos establecido el récord mundial de distancia", dice Nelson. “Hemos recorrido más de 45 kilómetros. Hace casi dos años, fuimos los ganadores del primer maratón de Marte, y espero que mantengamos ese récord durante bastante tiempo. Sinceramente, no creo que Curiosity tenga muchas esperanzas de viajar casi tan lejos como nosotros, y tampoco está muy claro que Marte 2020 lo haga ”.

La distancia recorrida ha sido un multiplicador científico. "Este fue un rover que duró mucho tiempo", dice John Callas, gerente de proyectos de MER en JPL. “La NASA tenía el requisito de que para alcanzar el éxito completo de la misión, tenías que recorrer al menos 600 metros. Así que diseñamos este sistema móvil para recorrer un kilómetro, y estábamos totalmente en la luna para tener ese tipo de capacidad en Marte. Nunca imaginamos que podríamos recorrer más de 45 kilómetros. Hemos conducido hasta ahora.

Pistas de Oppy Esta escena de la cámara panorámica (Pancam) en la Mars Exploration Rover Opportunity de la NASA mira hacia atrás, hacia una parte del borde oeste del Endeavour Crater que el rover condujo hacia el sur, durante el verano de 2014. (NASA / JPL-Caltech / Cornell Univ ./ Arizona State Univ.)

Eagle Crater, donde aterrizó Opportunity, se encuentra geológicamente en el Período Hesperiano, el período medio de la historia de Marte, más o menos concurrente con el Eón Arqueano en la Tierra. En 2011, el rover Opportunity llegó al cráter Endeavour, que es la roca del período Noachian, donde se puede estudiar la geología más antigua de Marte. Los últimos ocho años han sido como una misión extra, prácticamente un tercer vehículo en la flota MER. "En cierto sentido", dice Callas, "al conducir este rover hasta el momento, pudimos retroceder en el tiempo y estudiar geología mucho más antigua".

Una de las mayores contribuciones de esta misión, dice Callas, es un intangible. Todos los días, científicos e ingenieros se despiertan y se ponen a trabajar en Marte. Todos los días, se aprende algo nuevo y Marte se convierte en una parte un poco más de nuestro mundo. “Hasta enero de 2004, tuvimos estas visitas ocasionales a Marte. Los aterrizadores vikingos en los años setenta. Pathfinder en 1997. Intentamos regresar en 1999 con Polar Lander. Con MER, no solo visitamos la superficie de Marte, sino que nos quedamos allí. Todos los días, llega información nueva sobre la superficie de Marte de algún activo de la superficie. Hemos entrado en la era de la exploración diaria sostenida de la superficie de Marte ".

Quince años de operación sin una estación de servicio a la vista sería un tramo sorprendente y exitoso para cualquier vehículo, y mucho menos uno que roda en los inhóspitos climas de Marte. El mundo leonado, helado y muerto que recibió a Opportunity ha cambiado por completo a los ojos de la tierra. Lo que una vez fue la luna inerte, pero roja, ahora es un planeta donde el agua una vez fluyó libremente y en abundancia. La pregunta ya no es: ¿Marte estaba mojado? La oportunidad móvil permitió a los científicos preguntar en su lugar: ¿Algo nadaba en esas aguas y cómo lo encontramos?

Cómo el Oportunity Rover de la NASA convirtió a Marte en parte de la Tierra