Phoenix, un tributo

domingo, 22 de mayo de 2011

¿Qué pasó en 1999?

Todo comenzó en 1993, cuando se perdió el contacto con la Mars Observer a 4 días de entrar en órbita de Marte. Con ella se perdió una gran inversión, y una sonda que podría haber revolucionado nuestros conocimientos sobre el planeta, cuya última visita fue la de la sonda soviética Phobos 2 en 1989. Portaba instrumentos muy potentes, que podrían habernos permitido observar la superficie marciana con un asombroso detalle. Su pérdida supuso que la NASA se replanteara la forma de realizar sus misiones.

La Mars Observer era un ejemplo más de la política de la NASA de "gástate-todo-lo-que-quieras", que deparó grandes resultados, gracias a las Voyager, las Viking, y más recientemente con Galileo y Cassini. Aunque esta la sonda marciana fue fabricada con elementos basados en satélites terrestres para abaratar costes, resultó una sonda carilla. Tenía instrumentos para abarcar todos los ámbitos: la cámara para imágenes, instrumento para medir la abundancia de minerales en la superficie, un aparato para monitorizar la atmósfera, un magnetómetro, un instrumento para levantar un mapa topográfico, y algún otro más del que no nos acordamos en estos momentos. Se llegó a decir que el no haber lanzado otra sonda igual aumentaba el riesgo de fracaso absoluto, que fue lo que pasó finalmente. La sonda, antes de perderse, pudo fotografiar Marte desde lejos, aunque eso no sirvió para nada.

Con la llegada de un nuevo mandamás a la NASA, se introdujo oficialmente otra política de hacer misiones. Con el sugerente nombre de "cheaper (más barato), faster (más rápido), better (mejor)", quería decir que se realizarían sondas más baratas, con hasta menos de la mitad del presupuesto de misiones anteriores (más barato), que se tardaría un máximo de tres años desde el momento de la planificación hasta el lanzamiento (más rápido), y que se conseguirían los mismos resultados que en misiones anteriores (mejor). Se puede decir que esta política empezó con la sonda venusiana Magallanes, que levantó el mejor mapa de la superficie del planeta, cartografiando el 99% de Venus a base de radar, con un presupuesto reducido. En cuanto a Marte se refería, el programa se centraría en lanzar dos sondas en cada oportunidad de lanzamiento, es decir, cada dos años. La pérdida de la Mars Observer provocó que la ventana de 1994 no pudiera ser aprovechada, por lo que el programa se iniciaría desde 1996.

Como ya hemos dicho, se aprovechan las ventanas de lanzamiento cada dos años, ya que cada ese tiempo coincide con Marte en el perihelio, y además está en oposición con la Tierra, es decir, se encuentra muy cerca de nosotros, por lo que es posible aprovechar al máximo las opciones de comunicación. Para la ventana de 1996 se construyó un orbitador (la Mars Global Surveyor) y un aterrizador con un pequeño todoterreno por todos ya conocido (la Mars Pathfinder y el Sojourner). El orbitador fue lanzado en noviembre, el aterrizador, en diciembre, y alcanzó primero el planeta rojo el aterrizador, en julio de 1997, y en septiembre entró en órbita el orbitador. Por esos días la avanzada de 1998 estaba en plena construcción.

El orbitador lanzado en 1996 portaba los segundos ejemplares de la mayoría de instrumentos de la Observer, por lo que ésta iba a ser capaz de conseguir el 80% de los objetivos de su predecesora. Solo faltaban dos instrumentos de los que equipaba la Observer sin instalar, y para el orbitador de 1998 fue uno de ellos, y el que quedaba, para el del 2001.

El programa Mars Surveyor '98 Mission constaba, como en 1996, con dos sondas: un orbitador y un aterrizador. El orbitador fue llamado Mars Climate Orbiter, y prometía ser el primer satélite meteorológico marciano. Era una sonda con forma de caja, con unas medidas de 2'1 metros de altura, 1'6 de largo y 2 metros de ancho. Estaba dividida en dos secciones, la de vuelo, que equipaba el motor y el tanque de combustible, y el de electrónica, con el ordenador de a bordo y los instrumentos. Poseía tres paneles solares que se desplegaban por el lado derecho (visto desde detrás) de la estructura principal, y medían, una vez extendidos 5'5 metros de largo. Además de alimentar de energía a los instrumentos de la nave, eran vitales para realizar la tarea del aerofrenado, para así alcanzar la órbita establecida, a unos 400 km. de altitud sobre Marte, tras un período de 3 meses de constantes maniobras orbitales y zambullidas en la atmósfera. Equipaba un relé UHF de comunicaciones para conectar con la sonda de superficie y mandar los resultados de ésta a la Tierra. El instrumental científico constaba de dos experimentos. El primero era la MARCI, o cámara de color marciana, se trataba de una cámara meteorológica de campo medio y campo ancho, con una resolución máxima de 40 metros, diseñada para observar tanto la superficie como la atmósfera, a través de 5 longitudes de onda visibles y 2 de ultravioleta. Se hubiera encargado de monitorizar tanto la superficie como la atmósfera tomando imágenes globales, siendo capaz de detectar nubes de polvo y de hielo, percibir los cambios del hielo estacional en los polos, y medir la cantidad de ozono y la distribución de vapor de agua en la atmósfera. Este instrumento era un desarrollo nuevo, específico para esta misión. El segundo era la segunda unidad de uno de los perdidos con la Observer. Se trataba del PMIRR o radiómetro infrarrojo de presión modulada, que se hubiera encargado de medir las emisiones que despiden tanto la superficie como la atmósfera a través de infrarrojo termal, para medir la cantidad de polvo que hay en la atmósfera, además de monitorizar la misma para observar la variación de los niveles de polvo a lo largo de todo un año marciano, que era el tiempo previsto de misión primaria. A plena carga en el momento del lanzamiento pesaba 638 kg., de los cuales aproximadamente la mitad era combustible.

El aterrizador fue llamado Mars Polar Lander, y su misión era la de aterrizar cerca de los terrenos estratíficados del polo sur para, básicamente, estudiar la geología, morfología, topografía y el clima del lugar de aterrizaje, además de buscar en el subsuelo rastros de hielo subsuperficial, buscar rastros de cambios climáticos y echar un vistazo en la evolución estacional del polo sur, en cuanto a los movimientos del hielo y agua se refiere. Medía 3'6 metros de largo, y 1'06 de alto, y se apoyaría en la superficie mediante 3 patas. Equipaba dos paneles solares de 3'6 metros de largo, apoyados por otros dos más pequeños en un lado de la sonda. Una vez en la superficie marciana pesaría 290 kg. Portaba 8 herramientas: el primero era el SSI, o cámara estéreo de superficie. Ubicada en la parte superior de un mástil de 1 metro, era capaz de realizar imágenes de 360º del área de aterrizaje. Utilizaba dos cámaras CCD para crear además imágenes en 3 dimensiones, para ayudar al resto de tareas de la misión. Además, con los filtros instalados en ella era capaz de indagar en la atmósfera para estudiar la cantidad de polvo, encontrar nubes y observar el Sol. Otra cámara era la MARDI, o cámara de descenso, con un uso idéntico al contado ya al hablar del Curiosity. Como principal herramienta de trabajo, estaba el RA, es decir, el brazo robot, encargado para excavar en la superficie y recolectar muestras del terreno marciano. Con un metro de largo, y una articulación en el centro, contaba con una pala con dientes para abrir zanjas incluso en el terreno más duro. Adosado al brazo robot se encontraba el RAC, o cámara del brazo robot, se trataba de una cámara microscópica para observar las muestras recogidas por la pala del brazo robot. Equipaba un sistema de luces con dos bombillas rojas, dos verdes y cuatro azules para examinar, gracias a esas luces, la emisión de las muestras. Para analizar las muestras contaba con el TEGA, o analizador de gas termal y desarrollado, que se trataba de un espectrómetro de masa muy sensible, capaz de detectar cantidades menores a 10 partes por millón de cualquier elemento que contenga el suelo. Para ello constaba de ocho hornillos (de uso único) para calentar y evaporar las muestras, y así pasar al espectrómetro de masa. Para estudiar el clima montaba el MET o paquete meteorológico, que constaba con un mástil de 1'2 metros de alto, una sub-antena de 0'9 metros y unos sensores colocados en el brazo robot. Era capaz de medir la intensidad y dirección del viento, medía la temperatura con varios sensores (en el mástil, en la sub-antena y una sonda térmica en el brazo robot), calcular la presión barométrica y calcular la cantidad de vapor de agua y de dióxido de carbono en la atmósfera. Acompañando al MET estaba el LIDAR o instrumento para la detección de luz y medición de distancia, que era una herramienta láser capaz de sondear la atmósfera por encima de la sonda hasta una altura de 3 kilómetros para determinar la abundancia de hielo de agua, de polvo en suspensión y de otros aerosoles presentes, además de medir el índice de luminosidad del Sol. Lo novedoso de la sonda era que incorporaba un micrófono, para transmitir al centro de control todos los sonidos que detectara, ya fuera el viento soplando, los movimientos de la sonda o descargas eléctricas. Para el aterrizaje utilizaría el mismo método que las Viking, es decir, mediante retrocohetes. En más de un aspecto su concepto era menos arriesgado sobre el papel que el de su antecesora, la Pathfinder. Su misión estaba prevista para 90 soles, o días marcianos. Acompañándola, iban las Deep Space 2 Probes que eran dos penetradores de 2'4 kg., capaces de profundizar hasta 60 centímetros, y equipada con dos acelerómetros (uno de descenso, otro de impacto), un aparato de detección de agua y una sonda de conductividad eléctrica para el suelo marciano. Fueron llamadas Amundsen y Scott.

Vistos los resultados cosechados por la Mars Global Surveyor (a pesar de los problemas con el aerofrenado ya comentados en otra entrada) y por la Mars Pathfinder y el Sojourner, las espectativas puestas en estas dos eran tremendamente elevadas. Sus lanzamientos se fijaron para finales de 1998 y comienzos de 1999. Como en 1996, fue lanzado primero el orbitador. La Mars Climate Orbiter fue elevada por un cohete Delta II 7425 el 11 de diciembre de 1998, y estaba previsto que, tras un viaje de 9 meses, alcanzara la órbita de Marte el 23 de septiembre de 1999. Por lo tanto, llegaría primero y estaría lista en la órbita de trabajo antes de que su compañera llegara a la superficie del polo sur. La Mars Polar Lander, enclaustrada dentro de la fase de crucero (que comprende el escudo de reentrada, el contenedor de la sonda, varios paneles solares y motores de maniobra en un módulo circular, junto con las Deep Space 2 Probes) despegó el 3 de enero de 1999 a bordo de otro Delta II 7425, y tenía prevista su llegada al polo sur marciano tras 11 meses de viaje el 3 de diciembre. El sitio exacto se confirmó a mitad del viaje, en las coordenadas marcianas 76ºS 195ºW, dentro de una elipse de 100 km. por 20 km.

Desde finales de septiembre de 1997 la Mars Global Surveyor era la única sonda que quedaba en Marte, y en marzo de 1999 acabó el largo aerofrenado que tuvo que realizar. Por esos días la excitación aumentaba, ya que las nuevas sondas pronto acompañarían a la que ya estaba. Pasaban los meses, se realizaban las correcciones de rumbo. Llegado el mes de septiembre, Marte quedaba a la vista, por lo que la MARCI de la Mars Climate Orbiter fue activada y pudo realizar una fotografía, cuando estaba a 4'5 millones de kilómetros del planeta. Llegó el 23, todo estaba preparado, por lo que inició el encendido del motor para dejarse atrapar por la gravedad marciana. La sonda entonces quedó fuera de nuestra vista, perdiendo la comunicación (lo habitual en estas maniobras), aunque 49 segundos antes de lo previsto. Pasaban los minutos, la señal no volvía. 10 minutos, 20 minutos, 30 minutos, nada. Cuando pasó ya una hora, naturalmente ya se sabía que algo había ido mal, por lo tanto, la Mars Climate Orbiter se había perdido, sin razón aparente en ese momento. Llegó el mal momento de buscar en lo más recóndito qué podría haber fallado.

Tras la pérdida de la Mars Climate Orbiter, empezó a cundir el desánimo en el JPL, pero aún quedaban 3 meses hasta la llegada de la Mars Polar Lander. Y como la Mars Global Surveyor también estaba equipada con un relé de comunicaciones UHF, no habría problemas de comunicación con la sonda de superficie o con las sondas penetradoras. Así, mientras por un lado se investigaban las causas de la pérdida de la sonda orbital en septiembre, los que estaban adscritos al proyecto del aterrizador se preparaban para la llegada de ésta. El 3 de diciembre llegó, y todo estaba preparado. Comenzó la fase de descenso, expulsó el módulo de crucero con los paneles solares y los cohetes de control de actitud, y comenzó el proceso. Primero deceleraría con el rozamiento de la atmósfera. Una vez atravesada la atmósfera, expulsaba el escudo de reentrada y se abría el paracaídas. La cámara MARDI se activaba mientras se activaba un radar de descenso para calcular la altitud. Finalmente, a unos 1300 metros, la sonda se separaba de la fase de descenso y los retrocohetes se encendían para realizar la última fase de toma de tierra (o toma de Marte). Y antes de aterrizar, desplegaba las tres patas, equipadas con sensores de presión encargados de ordenar apagar los propulsores cuando contactaran con la superficie. Mucho antes los penetradores se habían soltado y habían caído casi en caída libre para impactar con el suelo marciano. Pero desde la pérdida de comunicación previa a la reentrada atmósférica, ya no se recuperó. Se hicieron esfuerzos desesperados para recuperar la comunicación. Utilizaron el relé de la MGS para transmitir los códigos de activación a la sonda, pero finalmente tras 5 días se desistió de todo intento de comunicación y se dio a la sonda por perdida, así como los penetradores. Total, de dos sondas lanzadas hacia Marte, las dos se habían perdido.

Entonces cayó sobre los responsables del proyecto marciano de la NASA una caza de brujas, que finalizaría con la total reorganización del personal y una revisión de los proyectos. Se organizaron comités de investigación para cada sonda, que investigaron prácticamente todo lo concerniente con los proyectos. La conclusión principal de la pérdida de la Mars Climate Orbiter indicaba que, mientras la sonda estaba programada para calcular las distancias en el sistema métrico tradicional, el programa que utilizaban los miembros del equipo de navegación utilizaba el sistema inglés. Debido a esto, tanto el rumbo como las correcciones realizadas en vuelo colocaron a la sonda a una altitud incorrecta, que provocó que cuando el vehículo inició el motor para la fase de colocación en orbita, se encontraba a una altitud de 57 km., cuando debería haber estado a una altitud superior a 150 a 170 km. de Marte. Por lo tanto la sonda se incineró en la atmósfera. Además, el informe de conclusiones también informaba que, según parece, los miembros del equipo de navegación se estaban dando cuenta de que algo iba mal en la trayectoria de la sonda. Utilizando el transmisor de la nave se estaba calculando su posición, y al encontrar errores, parece ser que informaron a alguno de los gestores sobre el error detectado y solicitaron una investigación antes de que la sonda llegara al planeta. Los gestores negaron haber recibido una propuesta parecida por los canales habituales, y la sonda acabó como acabó. Otra conclusión indicaba que días antes de la entrada en órbita se podría haber realizado un encendido, con el que se podría haber corregido el rumbo, y por lo tanto, la altura a la que hubiera llegado a Marte, pero no se consideró necesario. Otras conclusiones hablaban sobre cómo se gestionó el proyecto, la elección del personal del control de la misión, de problemas de comunicación entre los grupos que formaban el equipo, y otras cosas más. La investigación sobre la pérdida de la Mars Polar Lander y las Deep Space 2 Probes no llega aún a ser tan categórica debido a la ausencia de problemas. Una primera causa fue la erronea elección del lugar de aterrizaje. En el polo sur el terreno es muy accidentado, y aunque imágenes posteriores muestran terrenos favorables, varios cañones habían quedado fuera de la vista de las cámaras orbitales. Las zonas previstas de aterrizaje suelen ser ámplias, aunque no siempre se pueden investigar en totalidad. También se buscaron hipótesis mecánicas. Se llegó a decir que los motores de descenso no se habían probado a las temperaturas que se podrían haber encontrado en Marte, y por lo tanto, habían fallado por esa causa. La empresa constructora indicó que ese tipo de motores habían volado en otras misiones y funcionado perfectamente. Otra hipótesis mecánica se refería al sistema de extensión de las patas del vehículo. En el informe se argumentaba que la manera de desplegar las patas era tan brusca que hubiera provocado que, en pleno descenso, se activaran los sensores que indicaban que la sonda había tocado tierra y ordenaban a los motores a apagarse, por lo que la Mars Polar Lander se habría estrellado contra la superficie. En cuanto a las sondas penetradoras, se supuso que las baterías se habían agotado tiempo antes de llegar al planeta, que el transmisor se había dañado con el impacto, o que el terreno en el que cayeron era demasiado duro. La conclusión principal sobre la pérdida de ambas misiones era que la gestión del programa marciano se había relajado, que los proyectos habían recibido menor financiación que la que deberían, que no se habían realizado todas las pruebas que se deberían haber hecho, etc. Por lo tanto, la mayoría de los que gestionaban el programa marciano fueron sustituidos, y el doble fracaso influyó en los proyectos de la siguiente ventana.

Para la siguiente ventana, en el 2001, también había dos sondas previstas, pero debido a la pérdida de las dos sondas en 1999, se empezó a reorganizar el proyecto marciano. La sonda orbital para el 2001 se mantuvo, mientras que se canceló la sonda de superficie. La sonda orbital, llamada 2001 Mars Odyssey (que actualmente es la sonda más longeva en órbita marciana), continuó su construcción sin interrupciones, mientras que el aterrizador, que no llegó a recibir nombre, salvo el de Mars Surveyor 2001 Lander, a media construcción, fue cancelado, y la estructura de la sonda guardada en un almacén, por si en un futuro se podía retomar el proyecto. Además, también se modificó el plan para la ventana de lanzamiento del 2003. Ya que el aterrizador cancelado iba a llevar una versión mejorada del Sojourner, se decidió construir dos todoterrenos geológicos, uno de ellos con destino a la zona en la que hubiera aterrizado el aterrizador del 2001. Son los MER, bien conocidos en esta Crónica. Y en cuanto a la estructura de la sonda de superficie, guardada en un almacén, se decidió que sería la base de una nueva misión, sobre la base de la perdida Mars Polar Lander, y cambiando el polo sur por el norte. Se trata de la Phoenix, que equipaba los segundos ejemplares de los experimentos (salvo el micrófono) perdidos en el polo sur marciano, junto con uno diseñado especialmente para el aterrizador del 2001. Phoenix alcanzó el polo norte marciano en mayo del 2008 y funcionó admirablemente durante 5 meses. En cuanto a la tarea de estudiar y vigilar la atmósfera, para la que fue diseñada la Mars Climate Orbiter, acabó siendo uno de los objetivos científicos de la potentísima Mars Reconnaissance Orbiter, sonda multipropósito que nosotros comparamos, respecto a sus ambiciosos objetivos, a la Mars Observer. Para ello fue equipada con otra MARCI como la que portaba la de 1999, mientras que se instaló el MCS, diseñado para realizar lo mismo que el PMIRR. Se podría decir que, con retraso, los objetivos de 1999 se han y se están cumpliendo.

La conclusión a la que se llegó, finalmente, apunta a errores humanos que, si bien, eran corregibles, nadie se molestó en solucionarlos. Este desastre, a la larga, le costó el puesto al director general de la NASA, que con tanta insistencia había creado este programa de misiones baratas. Mi propia conclusión (mía, única y propia) es que alguien estaba interesado en que esas misiones fallaran, porque no podían soportar que misiones en las que apenas se había invertido habían cosechado increíbles resultados (lo irónico es que las misiones posteriores también han y son un gran éxito), y como el programa marciano es la prioridad número uno de la NASA, un fracaso como éste acabaría arrastrando al jefe de la NASA, para colocar alguien afín a sus ideas. Como cada uno cuida sus instereses políticos (muchas de las empresas constructoras pertenecen a politicos muy influyentes), colocar a alguien en la NASA capaz de defender las ideas del que le ha colocado es algo muy útil (para ellos, claro). Lo dicho, esta es una opinión propia, mi tendencia a pensar mal siempre me hace ver las cosas con perspectivas enrevesadas.

El proyecto de 1999 era realmente interesante, tal vez un poco ambicioso el de superficie, pero desde luego nos hubiera dado cosas muy interesantes, y que se recuperaran sus objetivos para realizar nuevas misiones nos indica que era algo muy importante y no debía abandonarse.

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