El rover Perseverance de la NASA llegó este jueves al planeta rojo tras siete meses de viaje interplanetario y ha sido esta vez la tercera, a diferencia con lo ocurrido en la luna hace medio siglo con el primer viaje espacial tripulado en alcanzar destino. Dos de los siete instrumentos que lleva el robot, MEDA y SuperCam, tienen una importante participación española y servirán tanto para profundizar en el conocimiento científico como para plantear los próximos pasos de la exploración humana.
1. ¿Por qué están llegando ahora tantas misiones a Marte?
Porque salieron a la vez, aprovechando una “ventana” de lanzamiento que ocurre cada 26 meses en la que la distancia entre la Tierra y Marte es menor. Esto facilita las operaciones, permite ahorrar combustible y, por tanto, costes a la hora de mandar naves al planeta rojo. Esa ventana estuvo abierta a finales de julio de 2020: el 19 despegó la sonda Hope emiratí, el 23 la nave china Tianwen-1 y el 30 el rover Perseverance de la misión Mars 2020 estadounidense.
Las misiones salieron a la vez, aprovechando una “ventana” de lanzamiento que ocurre cada 26 meses en la que la distancia entre la Tierra y Marte es menor
Desgraciadamente el rover de la misión europea y rusa ExoMars, que también estaba previsto que despegara el verano pasado y que llegara ahora, no lo pudo hacer y tendrá que esperar a que se abra la próxima ventana en 2022.
2. ¿En qué se diferencian las tres misiones actuales?
La sonda Hope de Emiratos orbitará alrededor de Marte durante un año marciano (dos terrestres) para estudiar su meteorología. La china Tianwen-1 también mantendrá un orbitador, pero además, a partir de mayo dejará caer un ‘aterrizador’ con un rover, que descenderá de esa plataforma para explorar la región de Utopia Planitia, en cuyo subsuelo hay agua helada. Por su parte, la misión estadounidense va a colocar a Perseverance, el vehículo más grande y sofisticado jamás enviado a aterrizar en otro planeta, mediante un método diferente.
Sonda Hope emiratí, misión china Tiawen-1 (con orbitador, ‘aterrizador’ y rover) y el Perseverance estadounidense. / MBRSC/ W. X. Wan et al.-Nature Astronomy/ NASA/JPL-Caltech
El vehículo más grande y sofisticado jamás enviado a aterrizar en otro planeta ya está en su destino: Marte. Tras su lanzamiento el pasado mes de julio y un viaje de casi 480 millones de km, el rover Perseverance de la misión Mars2020 de la NASA ha amartizado con éxito en el cráter Jezero.
Con datos recibidos a través del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) y otros orbitadores, la confirmación del aterrizaje se ha anunciado desde el control de la misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena (California, EE UU) a la hora prevista: las 21:55 h (hora peninsular española).
Esta misión personifica el ideal humano de perseverar hacia el futuro y nos ayudará a prepararnos para la exploración humana del planeta rojo en la década de 2030
Steve Jurczyk (administrador interino de la NASA)
La NASA también lo ha anunciado a través de sus redes sociales y conexiones en directo, incluyendo, por primera vez, una retransmisión en español presentada por la ingeniera Diana Trujillo, directora de vuelo en el JPL, que ha subrayado: “Todo se logra en equipo, porque juntos perseveramos”. La versión en inglés la condujeron Raquel Villanueva y Marina Jurica de la oficina de prensa del JPL.
"Este aterrizaje es uno de esos momentos cruciales para la NASA, los Estados Unidos y la exploración espacial a nivel mundial, afilando nuestros lápices, por así decirlo, para reescribir los libros de texto," ha dicho Steve Jurczyk, administrador interino de la NASA, “esta misión personifica el ideal humano de perseverar hacia el futuro y nos ayudará a prepararnos para la exploración humana del planeta rojo en la década de 2030”.
El robot explorador, de una tonelada de peso, ha logrado superar los denominados ‘siete minutos de terror’, el tiempo de ingreso y descenso en la tenue atmósfera marciana donde los riesgos han sido máximos, ya que ha tenido que reducir su velocidad desde 19.500 km/h a solo 3 km/h mediante pasos automatizados perfectamente sincronizados que no podían fallar.
Estos han incluido la separación de una etapa de navegación o crucero, el despliegue de un paracaídas de 21,5 m de diámetro, soltar el escudo térmico que ha protegido la nave al entrar en la atmósfera, activar la llamada solución TRN (terrain relative navegation) para encontrar el mejor punto de aterrizaje, dejar atrás la carcasa del rover y soltar un sistema de grúas (skycrane) con retrocohetes para depositarlo en el suelo.
Ahora, los responsables de la misión comprobarán todos los sistemas e instrumentos, del rover durante los próximos dos meses. Luego Perseverance comenzará a operar en la superficie marciana.
Misiones anteriores ya han confirmado que Marte no fue el planeta rojo y helado que conocemos hoy, sino un mundo mucho más templado con abundante agua donde había ríos, lagos y océanos.
Los objetivos de la misión son la búsqueda de signos de vida microbiana pasada y poner a prueba tecnologías que allanen el camino a la futuras misiones tripuladas al planeta rojo
Uno de los objetivos principales de la misión es buscar signos de vida microbiana que pudo prosperar en el delta de un antiguo río que hace millones de años desembocaba en el lago que cubrió el cráter Jezero.
"Perseverance es la misión más ambiciosa de la NASA, centrada científicamente en averiguar si hubo vida en Marte en el pasado", ha destacado Thomas Zurbuchen, responsable de las misiones científicas de la agencia espacial estadounidense, "y para responder a esa pregunta, el cráter Jezero es el terreno marciano más complicado que jamás se haya elegido para un aterrizaje".
Ilustración del rover Perseverance operando en Marte. / NASA/JPL-Caltech
Para cumplir sus objetivos, el vehículo de exploración cuenta con diversos instrumentos científicos, así como un taladro que puede recolectar muestras de la superficie marciana y almacenarlas para traerlas a la Tierra en futuras misiones.
Lo que podrían decirnos las muestras que recoja Perseverance y traigamos a la Tierra es monumental, incluyendo que la vida podría haber existido alguna vez más allá de nuestro planeta
Thomas Zurbuchen (responsable de misiones científicas de la NASA)
"Gracias a los emocionantes acontecimientos de hoy, las primeras muestras prístinas procedentes de lugares de otro planeta están un paso más cerca de ser traídas a la Tierra", ha señalado Zurbuchen, además de subrayar: "No sabemos qué nos dirán estas muestras marcianas, pero lo que podrían decirnos es monumental, incluyendo que la vida podría haber existido alguna vez más allá de nuestro planeta".
La misión, que ha costado unos 2.700 millones de dólares, también pondrá a prueba tecnologías que allanen el camino a los futuros viajes tripulados a Marte.
Estas incluyen un experimento para producir oxígeno a partir del CO2 de la atmósfera marciana, la identificación de recursos como agua subterránea, la mejora de técnicas de aterrizaje, un pequeño helicóptero autónomo y la caracterización del clima, el polvo y otras condiciones ambientales que podrían afectar a los astronautas que vayan al planeta rojo.
Participación española
En estas tareas van a desempeñar un papel relevante dos instrumentos del rover con importante participación española. Uno es la estación meteorológica MEDA (Analizador de Dinámicas Ambientales de Marte), liderada desde el Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC). El Instituto de Microelectrónica de Sevilla (CSIC-US) también ha diseñado un mecanismo para sus sensores de viento.
El Centro de Astrobiología (INTA-CSIC) lidera la estación meteorológica MEDA del rover y la Universidad de Valladolid participa en el instrumento SuperCam
Por su parte, el instrumento SuperCam de Perseverance podrá examinar rocas y minerales marcianos mediante cinco técnicas diferentes. Un sistema fabricado en la Universidad de Valladolid ayuda a calibrar los datos. El Instituto de Geociencias (IGEO, CSIC-Universidad Complutense de Madrid) también ha colaborado en su desarrollo.
Además, las antenas del Complejo de Comunicaciones de Espacio Profundo de Madrid, situadas en Robledo de Chavela, junto a otras situadas en Canberra (Australia) y Goldstone (California, EE UU) serán las encargadas de enviar y recibir la información a Perseverance.
El rover también lleva grabados en pequeños microchips los nombres y apellidos de 10.932.295 personas que participaron en una campaña de la NASA, incluido el de Alexander Mather, el estudiante de 13 años que puso nombre a Perseverance (Perseverancia en español). El rover Perseverance –Percy, para sus creadores y amigos– ‘habla’ un poquito de castellano. El próximo vehículo científico de la NASA llegará al cráter Jezero de Marte, si todo va bien, el próximo jueves 18 de febrero sobre las 21.55 horas (CET).
Su principal propósito será buscar evidencias de vida antigua, aunque también profundizará en el conocimiento de este planeta y ayudará a plantear los próximos pasos para una eventual exploración humana.
De todo el instrumental del rover marciano, dos heramientas cuentan con una importante participación española: SuperCam y Meda
Para lograr todo ello, Perseverance lleva consigo siete instrumentos que recopilarán imágenes y datos sobre la geología, la atmósfera y las condiciones ambientales del planeta rojo, tratando de encontrar potenciales signos de vida microbiana pasada. También pondrá a prueba diversas tecnologías, como un pequeño helicóptero y un experimento de generación de oxígeno, además de almacenar muestras de Marte para que sean traídas de vuelta a la Tierra en futuras misiones.
De todo el instrumental que lleva el quinto rover marciano de NASA (tras Sojourner en 1997, Spirit y Opportunity en 2004, y Curiosity en 2012), dos herramientas cuentan con una importante participación de la ciencia española: MEDA y SuperCam.
MEDA: mucho más que una estación ambiental
Gracias a MEDA (Analizador de Dinámicas Ambientales de Marte, por sus siglas en inglés) podremos conocer, casi en cualquier momento de la jornada y durante todos los días, qué tiempo hace en Marte. “Y digo diariamente, con cierta broma, porque aún no hemos definido el calendario de festivos marcianos”, se ríe José Antonio Rodríguez Manfredi, ingeniero del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) e investigador principal de este proyecto.
Trabajaremos todos los días, aún no hemos definido el calendario de festivos marcianos
Jose Antonio Rodríguez Manfredi, investigador principal de MEDA
Según explica a SINC, MEDA incorpora sensores en diferentes puntos del vehículo para tomar imágenes del cielo marciano y medir el viento (en horizontal y vertical), la radiación del sol, la presión atmosférica, la humedad relativa, la temperatura y la radiación infrarroja y ultravioleta. “Todo ello, en conjunto, nos va a permitir ver cómo se comporta la atmósfera y el polvo marciano”, apunta.
Este polvo es, precisamente, uno de los agentes más importantes de la atmósfera del planeta rojo. Las partículas del regolito pueden ser tremendamente finas y hacer que la dinámica de la atmósfera cambie completamente en todo el planeta: “Pueden servir como ‘pantalla’ de la radiación y que se cargue de energía, aumentando la temperatura unos 10 o 12 grados; y puede afectar al comportamiento de otros instrumentos de manera muy seria, obturando los filtros”, detalla el investigador.
Pero la importancia de MEDA no se queda en ser una mera “estación meteorológica” en el planeta rojo. Es, junto a MOXIE (un experimento que intentará generar oxígeno a partir del dióxido de carbono marciano), el primer instrumento en incorporarse al programa de exploración humana de Marte. “Por supuesto que vamos a hacer ciencia, pero también tiene importancia para las futuras misiones humanas al planeta”, indica Rodríguez Manfredi.
A partir del Sol 1 (primer día en Marte, tras la llegada), MEDA podrá hacer su encendido y primera verificación de que los sistemas funcionan bien. Luego el instrumento permanecerá siempre activo, incluso en momentos en los que el resto del rover esté parado o inactivo, gracias al generador de radioisótopos que provee energía constante a Perseverance
“Para estudiar el ambiente, necesitamos repetibilidad y constancia para recoger los datos. Si el rover está ‘durmiendo’, perfecto por nuestra parte. Mientras no nos quiten los cables, nuestro ordenador seguirá recopilando y, cuando se ‘despierte’, MEDA entregará los datos a Perseverance para que los envíe a la Tierra”, explica el ingeniero español.
MEDA podrá recopilar datos de manera independiente, incluso si el rover está inactivo o parado
MEDA, diseñado y fabricado por Airbus, es el tercer instrumento español enviado a Marte, siendo la tercera estación ambiental que lidera el Centro de Astrobiología después de REMS (Curiosity) y TWINS (InSight), aún activas.
De estas “hermanas mayores”, como las denomina el investigador, el CAB ha aprendido mucho, tanto de sus logros como de sus problemas. Entre las principales diferencias con las predecesoras, destaca que MEDA tiene el triple de tamaño en volumen y masa, incorpora avances tecnológicos que no llevan las otras estaciones, podrá medir más magnitudes y tomará más imágenes del planeta.
SuperCam: cinco técnicas en un instrumento
Por su parte, el instrumento SuperCam de Perseverance podrá examinar rocas y minerales marcianos mediante cinco técnicas diferentes. En un mástil en el que se acoplan diversas tecnologías, esta cámara, que incorpora un láser y varios espectrómetros, ayudará a profundizar en el conocimiento geológico de la superficie marciana. Analizará diferentes tipos de suelos del planeta que podrían preservar vida, así como sustancias y elementos tóxicos para los humanos.
Pero combinar varias técnicas en un solo instrumento trae un problema: los datos que se miden con una técnica pueden resultar asombrosos o inéditos, mientras que otra puede considerarlos inconclusos o incluso irrelevantes. Es aquí donde entra el trabajo del equipo del investigador de la Universidad de Valladolid (Uva) Fernando Rull: hace falta un calibrador que dé sentido a todos estos datos.
El sistema de calibración es un panel de 28 muestras, con pequeños discos con una composición química precisa, colocados cerca del mástil de SuperCam
“Normalmente, cada técnica e instrumento lleva su propio sistema de calibración. Pero cuando el instrumento es coordinado, hay que montar un nuevo sistema que sea capaz de calibrar cada una de las técnicas y, además, establecer una correlación entre ellas”, explica a SINC el investigador.
El sistema de calibración es un panel de 28 muestras, con discos de un centímetro de diámetro que tienen una composición química muy precisa, colocados cerca del mástil de SuperCam, justo encima del generador de radioisótopos que provee energía a toda la misión. “Cada técnica va a dar información de lo que analice, pero correlacionar todos esos datos es novedoso. Por eso SuperCam es el instrumento más complejo que lleva el rover”, recalca Rull.
SuperCam es un instrumento desarrollado en colaboración conjunta por el Laboratorio Nacional de Los Álamos (EE. UU.), el Instituto de Investigación en Astrofísica y Ciencias Planetarias (IRAP, Francia), el Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia, la Universidad de Hawaii y la Universidad de Valladolid.
Sistema de calibración de SuperCam en el Perseverance. / Universidad de Valladolid
Las antenas de Robledo, claves en la comunicación
Otro de los puntos esenciales de esta misión, también con implicación española, es la comunicación con el rover. Las antenas de la Red del Espacio Profundo situadas en Canberra (Australia), Goldstone (California, EE. UU.) y Robledo de Chavela (Madrid) resultan imprescindibles tanto para enviar instrucciones a Perseverance como para recibir todos sus datos.
En lo que respecta a la estación española, la NASA confirma a SINC que la antena DSS 63, de 70 metros, será la que esté en comunicación con la misión hasta que entre en la atmósfera marciana, en torno a las 21:48 h (hora peninsular española), "momento en el que se perderá la comunicación y el control se realizará desde California", detallan. Y otra de las antenas de esta estación, la DSS-56, construida por el INTA e inaugurada el pasado enero, también recibirá señales de la misión de Perseverance.
Inauguración de la nueva antena DSS-56 de la estación de Robledo de Chavela. / INTA
Por otro lado, las antenas de la estación americana y la española serán las que se comuniquen con el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), un satélite en órbita que recogerá la primera señal del rover en cuanto se haya logrado posar sobre la superficie marciana. Si Perseverance tiene éxito se unirá a las más de 40 misiones a las que da soporte la Estación de Robledo de Chavela.
Los mayores retos tras años de trabajo
A falta de unas pocas horas de que Perseverance aterrice en la superficie de Marte, Rodríguez Manfredi y Rull echan la vista atrás y recuerdan las mayores dificultades de estos años de trabajo mano a mano con NASA.
Por parte del investigador de MEDA, reconoce que el tiempo ha sido el mayor desafío en su parte de la misión. “Esto empezó con una llamada de la NASA en julio de 2014, y desde entonces no ha habido un fin de semana en el que no hayamos tenido que correr para estar preparados”, reconoce.
Definir las 28 muestras y validarlas ha sido muy complicado, pero colocarlas y fijarlas en un soporte que aguante el lanzamiento y aterrizaje ha sido el mayor reto
Fernando Rull, investigador Universidad de Valladolid
El equipo de Rodríguez Manfredi ha tenido que trabajar “en tiempo récord” durante seis años antes del lanzamiento de la misión a finales de julio de 2020: “Tuvimos que empezar de cero a concebir el instrumento, diseñarlo, hacer análisis antes de fabricar las piezas, construirlo, probarlo, calibrarlo y entregarlo a la NASA”.
Admite que ahora respira algo más tranquilo, aunque no deja de estar pendiente del calendario, a la espera de que la Perseverance llegue sano y salvo el jueves por la noche. A partir de entonces, su deseo es aprovechar la capacidad de este instrumento para hacer lo que más le gusta: “Ciencia en Marte y contribuir al avance del conocimiento. Es un sueño cumplido para mí”.
Por su parte, Rull se acuerda de todas las decisiones que iban a repercutir en este sistema de calibración. “Definir las 28 muestras y validarlas ha sido todo un proceso muy complicado”, reconoce, “pero colocarlas y fijarlas en un soporte, que aguante los enormes esfuerzos del lanzamiento y sobre todo aterrizaje, ha sido el mayor reto”.
Este investigador lamenta que no pueda seguir el lanzamiento y progreso de la misión in situ, desde Cabo Cañaveral (EE UU) o cualquiera de los centros de seguimiento de NASA, por las limitaciones de la pandemia. “Esto es una de las cosas que más pena y dolor nos ha dado, así que estaremos pendientes desde casa”, concluye.
