El jueves 30 de Julio del 2020, como parte del programa de exploración del planeta Marte por parte de la NASA, despegó, desde Cabo Cañaveral en Florida, un cohete Atlas V conteniendo dos maravillas de la ingeniería robótica.
Por un lado, el “Rover Mars 2020”, el vehículo de exploración autónoma más sofisticado y construido hasta el momento, llamado “Perseverance”, que en español se traduce como Perseverancia.
Desde el primer pequeño vehículo explorador del tamaño de un horno de microondas llamado “Sojourner” que circuló sobre la superficie de Marte en el año 1997, para solo tomar fotografías, el Rover “Perseverance” es una maravilla de ingeniería robótica capaz de seleccionar, recoger y analizar muestras, con alguno de sus 7 diferentes instrumentos, además de tomar fotografías de un nivel de calidad y detalle de altísima resolución, con algunas de sus 19 cámaras.
Algunos de esos instrumentos permiten, detectar materia orgánica, haciendo análisis espectro métrico y luminiscente de rocas y tierra, así como un rayo-X de micro foco fluorescente, como un rayo láser, todo para rastrear y registrar algún potencial signo de vida a escala submilimétrica.
Pero como parte del esfuerzo a largo plazo de la exploración robótica del Planeta Rojo, igualmente llevan un innovador y curioso experimento, el helicóptero “Ingenuity” o traducido al español “Ingenio”. Este por su tamaño muchos llamarían Drone, pesa solo alrededor de 4 libras (1,8 kilogramos), pero tiene por delante una tarea inversamente proporcional a su peso, lograr despegar en la atmósfera marciana, mucho menos densa que la de la tierra.
Por un lado, la muy poco densa atmósfera de Marte hace que sea muy difícil lograr suficiente sustentación. Dado que la atmósfera de Marte es 99% menos densa que la de la Tierra, el “Ingenio” tiene que ser muy ligero, con palas de rotor que sean mucho más anchas y giren mucho más rápido de lo que se necesitaría para un helicóptero de la masa del “Ingenio” en la Tierra. Para tener una idea de la magnitud del desafío, la densidad del aire a nivel del mar y a 15 grados Celsius es de 1,225 Kg/m3, y para tener una idea, en el Everest es de aproximadamente 0,426 Kg/m3. En el planeta Marte estamos hablando de unos 0,0123 Kg/m3. Es decir, una ausencia casi total de densidad es decir no hay casi moléculas que puedan generar algo de sustentación sobre el rotor para poder elevarse. Todo un reto.
También debe hacer frente a un frío escalofriante.
Si bien el equipo de “Ingenio” ha probado el helicóptero a muy bajas temperaturas en la Tierra y cree que debería funcionar en Marte según lo previsto, el frío llevará a los límites de diseño, muchas de sus partes y componentes. Pues las temperaturas en el cráter Jezero, donde se posará el “Ingenio” sujetado al Rover Perseverance, pueden bajar a menos 130 grados Fahrenheit (menos de 90 grados Celsius), durante las noches.
Según la NASA hay que tener en cuenta seis puntos importantes para entender lo que significa el vuelo del primer helicóptero que va a otro planeta:
- El “Ingenio” es una prueba de vuelo.
El “Ingenio” es lo que se conoce como demostración de tecnología: un proyecto que busca probar una nueva capacidad por primera vez, con un alcance limitado.
El “Ingenio” presenta cuatro palas de fibra de carbono especialmente diseñadas, y sujetas a una mini estructura. Está provisto de motores eléctricos que mueven dos rotores, contrarrotantes o que giran en direcciones opuestas a revoluciones de alrededor de 2.400 rpm, unas 8 veces más rápido que lo que giran los rotores de un helicóptero de pasajeros en la Tierra. Para tener una idea, el helicóptero Bell 412 que tiene un Peso Máximo de Despegue de aproximadamente 5.400 Kg, tiene un rotor principal que gira a razón de unas 324 Rpm y un rotor de cola a 1660 Rpm, mientras sus turbinas estén girando a unas 6600 Rpm.
Para energizar los motores está provisto de células solares innovadoras, baterías y otros componentes.
2. El “Ingenio” será la primer aeronave en intentar un vuelo controlado desde otro planeta
Además, los controladores de vuelo en el Jet Propulsion Laboratory (JPL), una división de la Universidad Caltech en el Sur de California, no podrán controlar el helicóptero directamente con un joystick. Los retrasos en la comunicación son una parte inherente del trabajo con naves espaciales a través de distancias interplanetarias. Las señales de comandos deberán enviarse con mucha anticipación, y los datos de ingeniería regresarán de la nave espacial mucho después de que tenga lugar cada vuelo.
Mientras tanto, “Ingenio” tendrá autonomía y sensores de proximidad para tomar sus propias decisiones sobre cómo volar a un punto de referencia y mantenerse caliente.
3. “Ingenio” es un nombre apropiado para un robot que es el resultado de una creatividad extrema.
La estudiante de secundaria Vaneeza Rupani de Northport, Alabama, presentó originalmente el nombre “Ingenuity” para el Rover Mars 2020, antes de que se llamara Perseverance, pero los funcionarios de la NASA reconocieron la mención del nombre “Ingenuity” como uno excelente para el helicóptero, dada la cantidad de pensamiento creativo que el equipo empleó para llevar a cabo esta misión.
«El Ingenio y la brillantez de las personas que trabajan duro para superar los desafíos de los viajes interplanetarios son lo que nos permite a todos experimentar las maravillas de la exploración espacial», escribió Rupani. «El Ingenio es lo que permite a las personas lograr cosas asombrosas».
4. El “Ingenio” ya ha demostrado hazañas de ingeniería.
En pasos cuidadosos de 2014 a 2019, los ingenieros de JPL demostraron que era posible construir una aeronave que fuera lo suficientemente liviana, capaz de generar suficiente elevación en la ligera atmósfera de Marte y capaz de sobrevivir en un entorno similar a Marte. Probaron modelos progresivamente más avanzados en simuladores espaciales especiales en JPL.
En enero de 2019, el helicóptero real que viaja con Perseverancia al Planeta Rojo pasó su evaluación final de vuelo.
5. El equipo de “Ingenio” alcanzará el éxito, superando cada etapa paso a paso.
El equipo de “Ingenio” tiene una larga lista de hitos que deberán superar antes de que el helicóptero pueda despegar y aterrizar en la primavera de 2021. El equipo celebrará cada vez que se encuentren y superen cada uno. Los hitos incluyen:
-Sobrevivir al lanzamiento desde Cabo Cañaveral, el crucero a Marte y aterrizar en el Planeta Rojo.
-Despliegue seguro a la superficie desde el vientre del Rover Perseverance.
-Mantenerse caliente de forma autónoma a través de las noches marcianas intensamente frías.
-Cargarse de forma autónoma con su panel solar.
Solo entonces “Ingenio” hará su primer intento de vuelo. Si este tiene éxito en ese su primer vuelo, el equipo de “Ingenio” intentará hasta otros cuatro vuelos de prueba dentro de una ventana de 30 días marcianos (31 días terrestres).
6. Si el “Ingenio” tiene éxito, la futura exploración de Marte podría incluir una ambiciosa dimensión aérea.
El “Ingenio” pretende demostrar las tecnologías necesarias para volar en la atmósfera marciana. Si tiene éxito, estas tecnologías podrían permitir otros vehículos voladores robóticos avanzados que podrían incluirse en futuras misiones robóticas y humanas a Marte. Podrían ofrecer un punto de vista único no proporcionado por los orbitadores actuales a gran altura o por los Rovers aterrizados en el suelo, proporcionar imágenes de alta definición y reconocimiento para robots o humanos, y permitir el acceso al terreno que es difícil de alcanzar para los Rovers.