Perseverance ya está en Marte, y en apenas un par de meses ha cambiado la Historia de la exploración marciana: ha producido oxígeno puro por primera vez en otro planeta y ha transportado, desplegado y ayudado a volar por primera vez un dron en otro planeta. Sólo es el principio. Explorará el cráter Jezero para buscar restos fosilizados de vida, testar tecnología clave para misiones tripuladas futuras y conseguir las mejores imágenes posibles de la superficie marciana.

IMÁGENES: NASA / JPL / ESA – Imagen de portada: “Selfie” de Perseverance con Ingenuity (Reconstrucción a partir de fotografías parciales, NASA)

EEUU, y más concretamente su agencia espacial, la NASA, sumada a la larga lista de universidades, centros de desarrollo tecnológico y empresas privadas asociadas a la institución, se mantiene como el campeón absoluto del espantosamente complicado trabajo de enviar una máquina a otro planeta y hacerla aterrizar (amartizar para ser pulcros con el idioma) para explorar a distancia, a millones de km de la Tierra, con la única excepción de la fallida Mars Polar Lander de 1999. Empezó con las sondas Viking en 1976, pioneras, que tuvieron que esperar mucho tiempo en su soledad: en 1997 llegaba Sojourner (Misión Mars Pathfinder), en 2004 fueron Spirit y Opportunity (Misión Mars Exploration Rovers); en agosto de 2012 llegó un salto tecnológico considerable, Curiosity (Misión Mars Science Laboratory), con una decena de instrumentos científicos y que hizo avanzar la exploración marciana muchos años de golpe. Poco comparado con lo que logrará acumular el rover Perseverance en los próximos meses de trabajo. Un reto a todos los niveles, y con un coste de 2.200 millones de euros.

El módulo de transporte que llevaba a Perseverance entró en la fina y poco densa atmósfera marciana (y en la que, por lo tanto, es más difícil frenar) a 20.000 km por hora. Se activaron los retrocohetes de la sonda de descenso, el paracaídas (de 22 metros de diámetro) y finalmente la grúa de descenso con el rover, todo al mismo tiempo. En el descenso la nave alcanzó los 1.300 grados por el rozamiento, salvados por el escudo térmico. Vital fue el uso pionero de una inteligencia artificial denominada TRN, que calcula continuamente texturas de la superficie de descenso, velocidad y datos geográficos para controlar la zona e incluso determinar dónde se aterriza. Y todo esto mientras a millones de km en la Tierra pasaban esos “minutos de terror” en los que no pueden hacer nada salvo esperar. Son las máquinas las que tienen que hacer todo el trabajo. A diferencia del programa Apolo de alunizaje, aquí no hay posibilidad de comunicación con tripulantes que puedan reaccionar al instante. Están solas. Y funcionó a la primera.

Fotografía real del SHERLOC tomada por la Mast-Head (NASA)

La misión de está máquina de máquinas (albergaba otras dos más, el dron Ingenuity y la planta automática de producción de oxígeno Moxie) es aumentar el fondo de imágenes de alta resolución de la superficie marciana, producir vídeos, registrar potenciales seísmos en el planeta, grabar sonido ambiente, allanar el terreno para futuras misiones tripuladas por sus estudios ambientales y geofísicos y, sobre todo, buscar vida pasada o presente, fósil o activa, en una de las zonas con más aptitudes, el cráter Jezero, que se cree fue un antiguo lago cuando Marte tenía aún atmósfera y agua líquida. No estará sola: para este mes de mayo está preparada la llegada del rover chino Zhurong de la misión Tianwen-1. Sería la primera vez que otro país lo consigue, porque ni Europa ni Rusia lo han logrado, con sendos fracasos y muchos intentos abortados. Por arriba tampoco: EEUU tiene tres sondas en órbita, hay otras dos de Europa y una más de la India, a las que se suma Hope, la primera misión de Emiratos Árabes Unidos.

Pero todas estas misiones quedan empequeñecidas por la ambición de Perseverance, fruto de la colaboración de la NASA con Francia (que aporta elementos de la SuperCam del brazo-mástil), España (dos sensores climáticos MEDA Wind, además de participar en partes de la SuperCam) y Noruega (la antena RIMFAX), el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, que aporta el procesador químico Moxie), el Jet Propulsion Laboratory – JPL de California (el PIXL, un espectrómetro de fluorescencia de rayos x para la composición de la superficie), el Laboratorio Nacional de Los Álamos de Nuevo México (que participa en la SuperCam) y la Universidad del Estado de Arizona. Además del instrumental indicado, también figura la Mastcam-Z (imágenes panorámicas, aumentadas y espectroscópicas), o el SHERLOC, un escáner de habitabilidad para compuestos orgánicos y químicos. Además Perseverance lleva 23 cámaras, dos micrófonos y un sistema de recogida de muestras para ser llevadas a la Tierra en las próximas misiones, además del brazo robótico de 2,1 metros totalmente extendido. Todo gobernado por un ordenador RAD750 de BAE capaz de soportar la radiación del mini motor nuclear; tiene 128 MB de memoria DRAM (más otros 4 GB de memoria NAND no volátil) y opera a 133 MHz.

Esquema del instrumental de Perseverance (NASA-JPL)

Otro de los avances de Perseverance es su motor: un generador MMRTG, que es en realidad un motor nuclear en miniatura que produce energía eléctrica (110 vatios con pequeñas variaciones), con un peso total de 45 kg más 4,8 kg de dióxido de plutonio como combustible; se estima que tendría una vida útil operativa de 14 años. También van asociadas dos baterías recargables de iones de litio para combinarse con el MMRTG en caso de necesitar más energía. Ambos son operativos tanto de día como de noche, por lo que ya no se depende de los paneles solares, así como durante las tormentas de polvo (que en ocasiones cubren todo el planeta) y el crudo (crudísimo) invierno marciano, cuando la temperatura puede descender hasta los -120º C. Una misión, en resumen, descomunal desde el punto de vista tecnológico, que incluyó un nuevo método de aterrizaje “en suspensión”: una sonda que transportaba a Perseverance la descolgó por un sistema de grúa con cableado mientras accionaba sus retropropulsores, en una fase final que tenía como misión posar con suavidad al rover y luego apartarse para no perjudicar el futuro campo de exploración. Antes de eso, durante las primeras fases de entrada en atmósfera, se usó el ya habitual sistema de paracaídas.

Su fin último es buscar el rastro de vida en el un terreno que fue el lecho de un lago marciano hace 3.500 millones de años (casi en paralelo al desarrollo de la vida en los océanos de la Tierra), aunque habrá que esperar a dos opciones: que lo encuentre con facilidad, o bien esperar a que los sedimentos puedan ser enviados a la Tierra. Y donde hay o hubo agua, puede haber o haber existido vida. Además, se encargará de cosechar los datos necesarios para preparar la quimera de enviar una misión tripulada a Marte. Porque más allá del desafío tecnológico y como plataforma de desarrollo tecnológico, se busca vida viva o muerta. Sería una confirmación de que la vida es un proceso no exclusivo de la Tierra y confirmaría una serie de condiciones básicas para su desarrollo (agua, nitratos, determinadas condiciones de presión y atmosféricas). El problema de Marte es que mientras en nuestro planeta la vida continuó evolucionando, allí su atmósfera se debilitó y terminó por ser aniquilada por la radiación solar, cósmica y muy probablemente por un “apagón” de su campo magnético ligado a la actividad del núcleo. El de Marte es lento, por lo que su escudo protector es mínimo.

Cráter Jezero (ESA)

Perseverance se mueve más rápido que cualquier otro rover y podrá llegar más lejos. Su campo de estudio será, en especial, el delta que formó el río primitivo que alimentó el lago donde hoy está el cráter Jezero. Su instrumental incluye detectores de elementos químicos y biomarcadores: analizará el suelo y buscará en detalle el rastro de los mismos. Pero de encontrar algo tendrá que ser confirmado: varias de las mencionadas 23 cámaras son de alta resolución, capaces de reducir su rango hasta apenas unas decenas de micras, suficiente para detectar estromatolitos, estructuras formadas por la acumulación de restos microbianos (bacterias) que absorben minerales en las orillas de depósitos de agua. Estos restos se compactan hasta ser rocas sedimentarias. Son fósiles reconvertidos en rocas de apariencia esponjosa que, si se cortan, revelan una estructura parecida a la de los troncos de los árboles, anillada; cada anillo es una etapa de crecimiento de la roca, por lo que incluso se podría datar.

Tendrá dos años completos para sus objetivos, que incluyen además la recogida y acumulación de sedimentos marcianos. Las muestras más interesantes quedarán selladas en un contenedor metálico que depositará en unas coordenadas concretas para que en el futuro otras misiones puedan recogerlas. Así que pasará todavía tiempo antes de que se pueda comprobar, ya en la Tierra, con el laboratorio adecuado, que esos sedimentos albergan vida fósil microbiana.

Ingenuity, fotografiada desde Perseverance (NASA)

 

Primer vuelo sobre Marte

Pongámoslo en perspectiva: Ingenuity es un diminuto y ultraligero (1,8 kg) helicóptero automático se elevó el 19 de abril a tres metros en la atmósfera marciana (durante 40 segundos), mucho menos densa que la terrestre (de hecho en superficie es el equivalente a estar a más de 25.000 metros de altura en la Tierra), manipulado a cientos de millones de km de distancia por el centro de control de la NASA. Un hito tecnológico como muy pocos. Una primera prueba con drones en Marte, el primer paso para que misiones automatizadas futuras, probablemente guiadas por IA autónomas, puedan explorar por nosotros el planeta y sobrevolarlo. Un pequeño vuelo para un dron, un paso gigantesco para la ingeniería aeroespacial.

No sólo grabó y fotografió, sino que también logró ser grabado por el rover Perseverance, que lo transportó en su interior durante todo el proceso de aterrizaje y puesta en marcha de los instrumentos a bordo. Para lograr su vuelo dispone de dos palas montadas a diferente nivel, un panel solar para acumular energía y un cuerpo cúbico con cuatro patas fijas de soporte donde va montado un ordenador que tendrá que realizar parte de la operación por sí mismo, con sensores que le indiquen situación atmosférica, posición y control de vuelo. Las órdenes se dan desde la Tierra, pero el vuelo lo realiza la máquina por su cuenta. Hasta el momento ya ha ejecutado tres vuelos, cada vez más largos dentro de una zona acotada donde aterrizó Perseverance.

El procesador de oxígeno puro Moxie (NASA-JPL)

Primera vez que se produce oxígeno

Entre las misiones iniciales de Perseverance había una tan importante como estrenar nuevo método de aterrizaje, hacer volar un dron sobre Marte, estudiar el terreno, buscar rastros de vida o recoger muestras: poner en marcha Moxie y producir oxígeno respirable por primera vez en otro planeta. En la larga lista de hitos históricos que pude generar este quinto rover robótico, éste puede ser más importante que todos los demás. Moxie es uno de los instrumentos del vehículo, diseñado para producir oxígeno puro para uso humano y, más importante, para usarlo como combustible. Al día siguiente del primer vuelo de Ingenuity lograron producir 5 gramos de oxígeno, suficiente para que un astronauta respirara durante 10 minutos, según la NASA.

Moxie pesa 17 kg y tiene el tamaño de una tostadora doméstica, absorbe CO2 y lo descompone por electrolisis (a 800º C) para separar las moléculas de oxígeno. Este oxígeno puro tiene dos usos claros: uso humano una vez se mezcle con nitrógeno y otros gases (en este estado es tóxico ya que provoca enfermedades pulmonares y burbujas en la sangre) y otro mecánico, como combustible para los motores de las futuras misiones de regreso a la Tierra, ya que transportar suficiente para los viajes de ida y vuelta condicionaría, demasiado, el diseño de la nave (como mínimo 25 toneladas de oxígeno por salto, más otras 7 toneladas de metano); calculen que 1 kg de peso en la misión supone un coste de un millón de euros. Moxie sería un prototipo de futuros productores a mayor escala que viajarían desde la Tierra con los tripulantes.

Esquema de las fases de descenso y aterrizaje de Perseverance (NASA) 

Atasco en Marte

En julio de 2019 EEUU, China y Emiratos Árabes Unidos hicieron coincidir tres misiones a Marte: Mars 2020, Tianwen-1 y Hope respectivamente. La competencia entre ellos (especialmente de los dos primeros) sumado a las condiciones astronómicas perfectas (la Tierra y Marte estarían muy cerca) para lanzar sus misiones no tripuladas dieron como resultado un monumental atasco en febrero de este año. Por primera vez llegaban los tres casi a la par, lo que demuestra la capacidad tecnológica y la obsesión marciana. El planeta rojo ya es la nueva frontera a romper, aunque la Luna volverá a ser terreno de pugna en breve entre EEUU y China. Hope no hará maniobra de aterrizaje, se limitará a colocarse en órbita lejana y enviar información sobre el clima durante un año.

Tianwen-1 es más ambiciosa: después de colocarse en órbita marciana lanzará un aterrizador y un pequeño rover para emular a EEUU, que con Perseverance ya ha logrado posar cinco. Su destino Utopia Planitia. Este rover estudiará la superficie y cómo se distribuye el hielo de agua en el subsuelo marciano, así como analizar la composición de las rocas con el instrumental a bordo. Será este mes de mayo cuando realicen esta misión, por lo que Perseverance podría tener compañía pronto, y sería todo un éxito para China, ya que ningún otro país o institución ha podido aterrizar en Marte salvo la EEUU y la NASA.

Recreación digital de aterrizaje de Perseverance (NASA)

Imagen real del descenso tomada por el Landing Skycrane (NASA)

Paracaídas del módulo de transporte de Perseverance (NASA)

Zona de aterrizaje en el crácter Jezero (NASA)