Gigantes de la exploración espacial: Mars Global Surveyor

Gracias a las misiones de la NASA a Marte enviadas en los años 1970, ese errante punto rojo en el cielo se convirtió en planeta, a saber: se había realizado un mapa detallado de la superficie, se había determinado la composición exacta de la atmósfera, se había analizado la superficie químicamente, se había explicado el cómo de sus tormentas globales, y se habían examinado sus satélites. Sin embargo, muchas cuestiones acerca del planeta habían quedado vetadas a esas fantásticas sondas. Por lo tanto, el objetivo de los nuevos vehículos sería examinar esas cosas no investigadas. Un año después del cierre del proyecto Viking se fijaron los objetivos del nuevo proyecto, que sería el paso previo a la investigación sistemática de Marte.

Llamada provisionalmente Mars Geoscience/Climatology Orbiter, la Mars Observer era una sonda equipada con instrumentos de alta tecnología, equipando sensores para realizar mapas geológicos, mineralógicos, así como estudiar la atmósfera y averiguar si había campo magnético en el planeta, y además montaba una cámara muy mejorada respecto a las de las Viking, que sobre todo servirían para descartar zonas peligrosas para las sondas futuras de superficie. Cuando la Mars Observer se perdió, se habían perdido 8 años de trabajo. Con la nueva filosofía que llegó a la NASA, se pidió que se fabricara una nueva sonda que montara, si no todos, la mayoría de experimentos de la Mars Observer. Debería estar lista en 1996 para su lanzamiento.

Esa filosofía era la del "cheaper, faster, better", mediante la cual se construirían sondas más pequeñas y económicas con las que se se conseguirán los mismos resultados que con los anteriores proyectos faraónicos. Entre los programas creados bajo esta manera de pensar estaba el Mars Surveyor Program, que preveía, a partir de 1996, el envío de dos sondas al planeta rojo, una de superficie, otra orbital. Aprovecharían los experimentos perdidos con la Mars Observer para que, cada dos años, enviar una sonda orbital con propósitos específicos. Aunque para ese mismo 1996, el plan era enviar la que sería una versión reducida de la perdida en 1993, que llevaría cinco de los siete experimentos principales de la Mars Observer, quedando dos, montados uno en el orbitador de 1999, y el otro en el del 2001.

Fue llamada Mars Global Surveyor, y compartía el 80% de los objetivos previstos con su hermana mayor. De tamaño modesto, era una elegante sonda, con unas medidas de 1'2 x 1'2 x 1'8 metros en su estructura, y portaba dos paneles solares a cada lado que, una vez extendidos, le proporcionaban una envergadura de 12 metros. Equipa tres tipos de antenas: la de alta ganancia, de 1'5 metros y omnidireccional, situada al final de un mastil de dos metros, la de media ganancia, para toda la etapa de crucero, entrada en órbita y aerofrenado, y la de baja ganancia, para emergencias. Para la entrada en órbita montaba el motor principal, y para las maniobras un juego de propulsores en cada esquina de la estructura de la sonda. Cuatro grabadores de estado sólido proporcionaban una capacidad de almacenamiento de aproximadamente 0'75 Gigabytes de información de los experimentos, que son los siguientes: MOC, o cámara del orbitador marciano, es en realidad un conjunto de tres cámaras. La principal es la cámara de ángulo cercano, que es un potente objetivo de alta resolución en blanco y negro adosado a una matriz CCD que realiza imágenes con unas medidas de 1'5 x 10 km., con una resolución máxima de 1'4 metros, siendo capaz de distinguir objetos del tamaño de una mesa de comedor. Esta cámara se acomoda dentro de un cilindro de 80 centímetros de largo y 40 de ancho. En uno de los laterales exteriores del cilindro de la cámara principal se encuentran las otras dos de campo ancho, la roja, para imágenes de contexto, con una resolución máxima de 250 metros, y la azul, para tomas globales, de una resolución máxima de 7'5 km., para monitorizar el planeta y la atmósfera diariamente. Estas dos cámaras comparten la matriz CCD y parte del objetivo. La cámara azul trabaja realizando escaneos, generando "tiras" de imágenes que cada vez que el planeta rota, todas estas "tiras" se unen para crear una imagen global y diaria con la que poder monitorizar la atmósfera. El segundo experimento es el MOLA, o altímetro láser del orbitador marciano. La tarea primaria de este aparato es la de construir un preciso mapa topográfico de la superficie con un margen de error de hasta 10 metros, a base de emitir 10 pulsos láser cada segundo, para que dependiendo de la distancia que tarde la señal en emitirse, rebotar y recibirse, calcula la altura de la zona examinada. También sería usado como radiómetro pasivo para calcular la cantidad de calor emitido por la superficie a una longitud de onda específica. El tercero es el TES, o espectrómetro de emisión termal. Este aparato está diseñado para observar grandes áreas de terreno y analizando la radiación infrarroja emitida por la superficie, es capaz de averiguar la composición de la superficie, distinguiendo los diversos minerales que la forman, para así crear un mapa mineralógico global y básico, a la espera de instrumentos más precisos. El cuarto es el MAG/ER, es decir, Magnetómetro/Radiómetro Espectral, encargado de buscar y medir cualquier campo magnético en Marte, así como estudiar la superficie para encontrar remanentes del antiguo campo magnético en el Marte primordial. Los magnetómetros se sitúan en el final de las placas solares, el Radiómetro espectral en la plataforma de instrumentos. Y por último, el sistema de radio ciencia, que mediante el sistema de telecomunicaciones y un oscilador ultraestable instalado en la sonda, construirá un mapa de gravedad del planeta, a base de calcular la desviación Doppler en la señal de comunicación de la sonda. Además, también equipa el Mars Relay System, que es un sistema de recepción UHF para comunicaciones con futuras sondas de superficie, para que a través de ella los vehículos que se envíen al suelo de Marte comuniquen con su centro de control rápidamente. Una vez a plena carga, la Mars Global Surveyor daba un peso en báscula de 1.035 kg.

Una de las novedades tecnológicas de la misión era la técnica que sería usada para alcanzar la órbita de trabajo. Estrenada por la Magallanes en Venus, el aerofrenado consiste en zambullir la sonda en la atmósfera para que con el rozamiento producido por este fenómeno vaya reduciendo el apogeo de su órbita. El fenómeno es lento, gradual, pero notablemente económico. Además, para ayudar a la tarea, fueron instalados en el final de los paneles solares unos alerones aerodinámicos, para así maximizar el efecto del rozamiento. Esto solo era una de las partes de una compleja serie de maniobras y el uso de una configuración especial en la situación de los paneles solares. Por eso, con respecto a su antecesora, que pesaba 2.500 kg. a tope de carga, la MGS solo llevaba el combustible suficiente para la entrada en órbita y las correcciones una vez allí.

Situada en la punta de un Delta 2-7925, la MGS fue elevada rumbo a Marte el 7 de diciembre de 1996, eso es, casi un mes antes que su compañera de superficie, la Mars Pathfinder, que llegaría dos meses antes que ella. Una vez colocada en la ruta de transferencia hacia el planeta rojo, al desplegarse, uno de los paneles solares, el izquierdo, había quedado parcialmente desplegado. Había una diferencia entre ambos de 19 grados, a causa de la rotura parcial de la bisagra que la une al cuerpo de la sonda. Fue provocado por el desprendimiento de una pequeña pieza de apenas 5 centímetros montada en el sistema de despliegue de los mismos, quedando atrapado en la bisagra y dañándola. En una misión normal este problema no pasaría de mera anécdota, pero para la Mars Global Surveyor los paneles solares y su correcta alineación eran imprescindibles y vitales para realizar el aerofrenado. Eran precisamente los paneles solares los que soportarían mayor estrés durante las zambullidas atmosféricas, por lo que durante el tiempo de viaje a Marte se intentaron maniobras para poder colocar en su sitio el panel dañado. No resultó, por lo que el resto del viaje estuvieron cruzando los dedos para que no pasara nada.

Tras 309 días de crucero interplanetario, el 11 de septiembre de 1997 realizó exitosamente la tarea de entrada en órbita, siendo la primera americana que lo hacía desde la Voyager 2 en agosto de 1976. Adoptó una órbita de 262 x 54.026 km., y cinco días después comenzó la tarea del aerofrenado. A la vez que realizaba los primeros pasos, comenzó a tomar datos científicos e imágenes, confirmando la calidad de las observaciones esperadas. Tras casi un mes de aerofrenado normal un cambio en las condiciones atmosféricas (un aumento de la presión en la atmósfera) provocó un mayor rozamiento, provocando vibraciones peligrosas en el panel dañado. El miedo empezó a cundir en el equipo de la misión, porque si el panel se había roto, era el final de la MGS. El panel se mantenía en su sitio, solo que la bisagra había quedado en mal estado a causa del rozamiento. En principio se elevó la altitud de los pasos por la atmósfera (de 110 a 170 km. de altitud), que redujo la presión sobre el panel dañado, y empezaron a buscar estrategias para salvar la misión. Parte del equipo pensó conservadoramente a causa de que los datos ya eran lo suficientemente espectaculares como para seguir arriesgando una sonda dañada, por lo que sugirieron dejarla en la órbita en la que se encontraba. La otra parte quería arriesgarse, y seguir con el aerofrenado. Sin embargo, la ventana para conseguir la órbita científica deseada había pasado. Durante todo el mes de octubre se estudió la capacidad de la sonda para soportar el aerofrenado, y se pudo comprobar que si se practicaba la entrada en la atmósfera a 120 km. de altitud, con el tiempo, en un año, conseguiría una órbita muy similar a la inicialmente prevista. Para ello, el panel dañado debía ofrecer el lado contrario, el que equipaba las células solares, para así proteger la bisagra dañada. Una prueba con un panel de repuesto confirmó que las células solares sobrevivirían a este proceso, y obtuvo la luz verde para comenzar las nuevas maniobras.

En el intervalo, había adquirido imágenes que desconcertaron a la comunidad científica. Apuntando el MOC al Valles Marineris fue capaz de captar en sus pendientes gran cantidad de estratos, evidenciando que la formación de la superficie marciana era similar que la de la Tierra. Otras imágenes proporcionaron visión directa del suelo de un canal marciano, el Nirgal Vallis, contemplando las dunas formadas en su fondo. Y desde luego, observó el Olympus Mons, obteniendo la mejor imagen jamás realizada al monte más alto del sistema solar.

El nuevo proceso de aerofrenado se dividió en dos fases: una primera fase transcurrió de noviembre de 1997 hasta mayo de 1998. Luego se detuvo para permitir la adquisición de datos científicos hasta noviembre de 1998, para luego iniciar la última etapa, hasta marzo de 1999, cuando al fin adoptó una órbita muy cercana a la requerida inicialmente. Orbitando Marte de manera polar a una altura media de 375 km. sobre el planeta, completaba un giro cada 117 minutos, y Marte rotaba en cada órbita de la sonda unos 28º hacia el oeste. Gracias a esto, la cámara azul del MOC podía realizar imágenes globales para el estudio de la climatología. Su labor principal abarcó todo un año marciano, es decir, 687 días terrestres.

Ese año, las sondas del segunda parte del Mars Surveyor Program, la Mars Climate Orbiter y la Mars Polar Lander, estaban en camino. Desde octubre de 1997 la MGS había quedado sola cuando Mars Pathfinder enmudeció. Todos esperaban que las nuevas sondas añadieran nuevas perspectivas a las que ya se recibían desde allá. Como ya contamos en una entrada anterior, las sondas de la ventana de 1999 se perdieron, lo que obligó a replantear la estrategia para las próximas misiones.

En marzo del 2001 la Mars Global Surveyor finalizó la cartografía del planeta, concluyó el estudio mineralógico y terminó el mapa topográfico. La única sonda en Marte, además, recibió compañía, tan deseada desde dos años antes. La 2001 Mars Odyssey, nave diseñada para profundizar en el estudio de los minerales y la búsqueda de recursos que se puedan utilizar por astronautas, alcanzó Marte en octubre, y se unió a la incansable labor de cotillear hasta el más mínimo retal de ese tapete fabuloso que es el planeta rojo.

Cuando se supo que a principios del 2004 dos todoterrenos gemelos, los MER, alcanzarían la superficie marciana, la MGS fue reconfigurada para hallar los mejores lugares. Para el MER-1, o MER-B, se escogió un lugar en Terra Meridiani, mientras que el MER-2, o MER-A, iría a un lugar en las antípodas de Terra Meridiani, hallándolo en el cráter Gusev. Con su escepcional resolución pudo descartar áreas peligrosas para los dos vehículos, mientras que redondeaba su órbita para funcionar como relé de comunicaciones para ellos. Mientras, siguió observando los terrenos del planeta, hallando nuevos cráteres, dunas en movimiento, etc.

Ya con los MER en su superficie, la tarea de ser el relé de los dos todoterrenos se intercambiaba entre la MGS y la Mars Odyssey. No solo eso, ya que con el MOC a toda su resolución pudo captar las áreas de aterrizaje de los dos, junto con las huellas producidas por su desplazamiento. En la Tierra, además, se empezaba a planear una reducción de sus actividades. Una nueva sonda, mucho más potente, con objetivos científicos muy similares a ella, estaba casi terminada, y sería la que tomaría el relevo cuando alcanzara el planeta. Durante todo este tiempo, sin embargo, la MGS siguió monitorizando diariamente el planeta, contempló la formación, apogeo y fin de una gran tormenta de polvo en el 2001, y otra menor en el 2003.

En marzo del 2006, alcanzó la órbita marciana la Mars Reconnaissance Orbiter, la sonda orbital más potente lanzada al planeta rojo. Con sus sistemas enormemente mejorados, nos proporcionaría mejores vistas que la MGS, aunque todavía tardaría varios meses hasta que funcionara en su órbita definitiva. En aquellos días, algunos problemas alcanzaron a la veterana MGS, varias entradas en modo seguro paralizaron sus tareas. Pero en fin, era la época en la que más sondas se habían juntado allí: cuatro en la órbita, y dos por la superficie. Su última actualización de software le llegó en junio del 2006, para así preparar sus futuras actividades.

Noviembre del 2006. Esa era la fecha para que la MRO tomaba definitivamente el relevo de la MGS como atenta observadora del planeta. La veterana sonda iba a reducir su actividad hasta casi lo mínimo imprescindible, apagando la mayoría de sus experimentos de a bordo (salvo la cámara) para así centrarse en ser el enlace de comunicaciones de los dos MER. Así iba a seguir hasta al menos septiembre del 2008, pero el 2 de noviembre del 2006 se perdió su transmisión. Pocas horas después, se recibió su última transmisión: se había desorientado y había entrado en modo seguro esperando instrucciones. Todos los intentos para comunicar con ella, tanto desde la Tierra como desde las sondas de superficie fueron infructuosos. Incluso la MRO trató de verla con sus cámaras, pero no hubo manera. Era el fin de una excelente misión que había durado en la órbita marciana 3340 días, la que más en esa época.

Un análisis posterior en los códigos de software enviado nos dio la prueba de que lo ocurrido fue un fallo humano. Una misma parte del programa había sido enviada a dos programadores para que hicieran cambios, y cuando se enviaron esas dos órdenes, se vio que eran distintas. Se tuvo que escribir un nuevo software corrector para subsanar el problema, pero que no hizo más que empeorar el problema, ya que reescribieron en el programa de comandos añadiendo dos direcciones erroneas en el programa. Cuando el programa corrupto fue activado, provocó que los paneles se reorientaran, se bloquearan los motores que los rotaban, y orientó la sonda hacia el Sol. Así, la batería se descargó, y además, al estar apuntada hacia el Sol, se averió, condenando a la MGS. No era la primera vez que un error humano acababa con una misión marciana, aunque esperemos que sea la última.

A pesar de esto, la misión es calificada como un enorme éxito. Sin la repercusión de su hermana Mars Pathfinder, MGS era una misión mucho más espectacular, que nos devolvió resultados impresionantes. Las imágenes de alta resolución del MOC nos mostraron un planeta muy activo, estratos por todas partes, corrimientos en los bordes de cráteres que evidenciaban agua bajo la superficie, cráteres nuevos, mostró que otros más antiguos se habían desenterrados, mostró la evolución estacional del casquete polar sur, con cientos de agujeros y depresiones, observó cómo los remolinos de polvo levantaban el talco marciano. En total, de las más de 200.000 imágenes tomadas desde el MOC, aproximadamente el cuarenta por ciento fueron tomadas por la más potente. El MOLA también nos devolvió datos interesantes, sobre todo confirmando que el hemisferio norte era la zona más plana de todo el sistema solar, como los fondos oceánicos en la Tierra. La Viking Lander 2 mostró que estaba en una llanura casi absoluta. Nadie prestó atención a ese detalle hasta que los datos del altímetro láser lo confirmaron. Otros datos de interés del altímetro en la zona de la dicotomía mostraron la caída en el perfil desde las tierras altas y las planicies del norte. Comparado con los perfiles topográficos de las costas terrestres, se mostraron enormemente similares, aunque según otros datos no había señal visual de ello. El TES hizo cálculos sobre la abundancia de ciertos minerales, determinando que por allá la roca básica es volcánica, y detallando que las rocas que se forman en ambientes húmedos eran más bien pocas. Eso sí, eran datos básicos, y es probable que la cantidad de polvo en superficie nos esté ocultando la verdadera composición superficial de Marte. Y el magnetómetro pudo hallar, desde el principio, que en el planeta hay magnetismo, pero que más parecen los restos de un campo magnético global que otra cosa, hallando regiones magnetizadas por la zona del hemisferio sur planetario.

Pero no solo centró su atención en Marte. Otros objetivos estuvieron a su alcance: el sistema Tierra-Luna, Júpiter y sus satélites, los satélites marcianos, desde diversas distancias, y lo más sorprendente, sus acompañantes orbitales. En el 2005, cuando estaba acompañada por la Mars Odyssey y la europea Mars Express (llegada a finales del 2003) giró y pudo ver primero a la europea, y posteriormente a la Odyssey, siendo más clara la de la segunda que la de la primera. Pero aún así, son las primeras imágenes de las sondas en su destino, realizadas desde otra sonda. Realmente espléndido.

Ciertamente, la Mars Global Surveyor cumplió lo que prometió. Antes del lanzamiento de la Mars Observer se decía que las imágenes que haría transformarían Marte de la misma manera que las de la Mariner 4 transformaron un punto rojo en el cielo en un cuerpo planetario. Sin duda fue una misión extraordinaria, impresionante, que nos abrió un mundo increíble y enimgático, ejemplo de todo lo que todavía desconocemos. Esta misión, junto con la Mars Pathfinder, fueron las que nos metieron en vena el gusanillo de la astronomía, y por ello las tenemos en una grandísima estima. El solo mencionar su nombre ya nos emociona. Para siempre será el explorador marciano orbital por excelencia.

Si nos preguntáis ¿qué hace ahora la Mars Global Surveyor?, os responderemos: Duerme el sueño de los justos, para siempre.