Ventana al Espacio (CXXXVI)

La galaxia NGC 4244, desde Akari.

Las próximas misiones a Marte: Perseverance

Por lo general, cuando algo triunfa, se suelen exigir repeticiones. El éxito de Sojourner en Marte en 1997 fue empuje suficiente para que, en el 2003, se mandaran allí los MER, que no tardaron en triunfar en sus misiones, hecho que motivó a la NASA a crear MSL, con Curiosity cosechando éxito tras éxito, una misión que, casi ocho años después de llegar al planeta rojo, sigue rodando por allí. Por ello, al poco de llegar brillantemente, la más alta autoridad del país motivó a la NASA para enviar, no antes del 2020, un nuevo rover que fuera más allá. Ya en el 2020, el nuevo vehículo está a las puertas del lanzamiento.

Antes de ponerse manos a la obra, primero había que decidir qué debía hacer en nuevo rover. Como se recordará, Sojourner era un ensayo tecnológico que proporcionó también datos sobre la geología de la zona de aterrizaje. Por su parte, los gloriosos Spirit y Opportunity se diseñaron para ser verdaderos geólogos de campo, con la misión concreta de buscar señales que indicaran la existencia de agua en la superficie marciana. Yendo un paso más allá, la tarea de Curiosity era ya la de ver si, en tiempos pretéritos, Marte tuvo las condiciones necesarias para apoyar la vida, por minúscula que fuera. Como paso lógico, el proyecto Mars Rover 2020 se abrió para tratar de buscar los restos fosilizados de esas probables formas de vida que hubieran prosperado en el entorno primigenio marciano. Con este proyecto tan ambicioso en mente, ya había con que trabajar.

Desde su puesta en marcha hasta ahora, son muchas las cosas añadidas al proyecto. El nuevo rover no solo se dedicaría a eso, también será el primer paso para la hercúlea tarea de llevar al ser humano al planeta rojo, lo que ha supuesto añadir elementos que proporcionen los primeros datos valiosos en ese sentido. Sin embargo, una cosa se mantiene: para hacer el proyecto asumible económicamente, desde el principio se especificó que Mars Rover 2020 debía heredar, en todo lo posible, repuestos y tecnología que habían hecho de Curiosity el éxito que es. Centrándose en mejorar lo existente, y en añadir nuevas prestaciones, la misión llega puntualmente a la cita.

Hasta el más mínimo detalle, Mars Rover 2020 hereda casi hasta el último tornillo de repuesto del sistema de vuelo completo, que no solo comprende el rover, la pieza central, también el resto de componentes que llevarán hacia su destino al vehículo. ¿Qué hay del nombre? Como ya es tradición, la tarea de bautizarlo ha recaído en un concurso lanzado a los centros educativos del país. La verdad es que las alternativas finalistas no es que fueran de lo mejor que hemos visto, pero en fin… Al final, la entrada ganadora ha nombrado al rover como Perseverance, en cierto modo aceptando que la perseverancia es la cualidad necesaria para la exploración continuada del planeta rojo.

Cuando uno compara a Curiosity con Perseverance, a simple vista pueden parecer gemelos, pero una inspección exhaustiva muestra que en realidad son primos hermanos. Es cierto que el ADN de Curiosity está ahí, ya que el diseño de la plataforma, esquema de suspensiones, mástil de instrumentos y brazo robótico son repuestos o nuevas construcciones derivadas directas. Sus medidas son prácticamente idénticas, con tres metros de largo (sin contar los más de dos metros de longitud del brazo robótico), 2.7 de ancho y 2.2 metros de altura con el mástil extendido, y una altura libre al suelo de unos 78 cm. Los sistemas que gestionarán a Perseverance se almacenan dentro de la plataforma, y son repuestos dejados de Curiosity. Así, cuenta con dos ordenadores, cada uno centralizado en un procesador RAD750 de 256 MB de memoria RAM dinámica, y modificados para intentar paliar los problemas informáticos que han golpeado de vez en cuando al MSL. Además, cada uno cuenta con una memoria flash de 2 GB de capacidad. En el apartado de comunicaciones, cuenta con comunicación directa

con Tierra mediante banda-X (un transpondedor tipo SDST) conectado a una antena de alta ganancia direccional en dos ejes y una de baja ganancia omnidireccional, así como un sistema ELECTRA-Lite UHF para interconectarse con los orbitadores equipados con relés en esta frecuencia, empleando una antena exclusiva. El sistema de movilidad sigue siendo el mismo esquema Rocker-Bogie de seis ruedas, con ambos lados conectados mediante un diferencial y cada rueda acoplada a un motor eléctrico, siendo las ruedas de las esquinas las encargadas de hacer maniobrar a Perseverance en superficie. Uno de los cambios más importantes son las propias ruedas. Son algo distintas que las de Curiosity, unos 52 cm. de altura y algo más estrechas, y se han modificado en grosor para hacerlas más

resistentes al desgaste, además de añadir nuevas bandas de rodadura, no solo en diseño, también en cantidad (48 por los 24 de Curiosity) para evitar provocar demasiada presión en ellas mientras circula. Tampoco hay cambios en la generación de energía, recurriendo al Generador Termoeléctrico de Radioisótopos Multimisión o MMRTG, que carga 4.8 kg. de plutonio-238, generando electricidad a partir de la desintegración natural radioactiva de la sustancia. La energía no alimenta directamente al rover, sino que pasa a las dos baterías de ión-litio para así poder funcionar en superficie. Los verdaderos cambios empiezan en el extremo del brazo robótico. Como el de Curiosity, el de Perseverance mide 2.1 metros y cuenta con cinco grados de libertad, pero lo importante es lo que se encuentra situado en la torreta. Además de dos de los instrumentos, cuenta con otras herramientas, y la básica es el taladro. Vale, Curiosity también, pero el del nuevo rover es distinto en

muchos aspectos. Como PADS, el de Perseverance es también un sistema de perforación tipo percutor, aunque es capaz de perforar únicamente por rotación. Las diferencias comienzan en su función básica. Mientras PADS perforaba muestras de roca para pulverizarlas y entregarlas a sus instrumentos analíticos, el de Perseverance es capaz de tomar núcleos completos. La punta del taladro será capaz de hacer agujeros de 27 mm. (por los 16 de Curiosity) y extraer núcleos de 13 mm. de diámetro por 60 de largo. Otra gran diferencia está en las puntas del taladro. PADS posee la capacidad de, si una punta se rompe o atasca (cosa que no ha sucedido hasta la fecha), separarla y cambiarla. En Perseverance, se ha añadido un carrusel de nueve puntas intercambiables para distintos usos: dos sirven para tareas de abrasión, seis para adquisición de núcleos, y una última para recogida de regolito. Una vez usada cada punta, es devuelta al carrusel. La razón de este sistema tan complejo es porque en el futuro se plantea traer a la Tierra muestras marcianas. En los

círculos astronómicos la misión de retorno de muestras marcianas lleva décadas en las cabezas pensantes que gestionan los programas, y tras mucha discusión, se decidió que Perseverance contara con un sistema de adquisición, manejo y almacenamiento de muestras. El proceso comienza seleccionando una zona prioritaria a perforar. El proceso continúa seleccionando la punta más apropiada, insertando en ella uno de los 43 tubos de muestras, para acoplarlo al taladro. Una vez recogida la muestra (núcleo o regolito) el conjunto de punta y tubo vuelve al interior, las dos piezas se separan y el tubo con la muestra entra dentro del vientre del rover hacia el sistema de manejo de muestras. Este elemento es otro sistema tipo carrusel, plagado de partes móviles que, además de esos 43 tubos, cuenta también con 5 tubos testigos diseñados para capturar en su interior todo tipo de contaminantes, como gases emitidos por el rover, materia orgánica terrestre o los elementos químicos provocados por el encendido de los motores, para comprobar que al recoger las muestras, no quedan contaminadas con nada terrestre. Estas muestras no quedarán encerradas dentro indefinidamente; por el contrario, en momentos escogidos por la gente de la misión, estos tubos se irán depositando en la superficie, con el objetivo de que, en el futuro cercano, puedan ser recogidos por una nueva misión específica. Volviendo a la torreta, posee dos herramientas básicas: una de ellas es un sensor de contacto con el terreno, para detener el brazo en caso de tocar suelo, y la herramienta de extracción de polvo que, a diferencia del cepillo de Curiosity, utiliza gas. Pasando a las cámaras de ingeniería, cuenta con nueve. Seis son las

HazCam, cámaras de prevención de riesgos, y dos las NavCam, las cámaras de navegación. Con respecto a las de Curiosity, supone una reducción de cuatro. Para Perseverance, se ha hecho un rediseño de estos dos grupos, con lentes más eficaces, tanto en resolución como en cobertura, y sensores CMOS de 20 megapixels con filtros Bayer para capturar imágenes en color. Las HazCam están situadas cuatro en la parte delantera de la plataforma, y dos en la trasera, a cada lado del RTG (altura al suelo, aproximadamente 0.7 metros), mientras que las NavCam se sitúan en el mástil de escaneo remoto, en los extremos de la parte inferior, y desde su percha a casi 2 metros del suelo, pueden distinguir objetos del tamaño de una pelota de golf a 25 metros de distancia. La novena es novedad, y es la CacheCam. Situada en la parte superior de contenedor del carrusel de muestras, permite ver cada tubo, para comprobar que conserva una muestra en su interior. A estas hay que sumar otras dos: una que observará el descenso apuntando hacia abajo, captando imágenes monocromáticas sobre un sensor de 1024 x 1024 pixels, y otra que observará hacia arriba, para registrar qué hace la etapa de descenso en medio de todo el proceso. Por si faltara poco, también cuenta con un micrófono, situado en un lateral de la plataforma, con el que se quiere grabar los sonidos del descenso a la superficie, además de los movimientos y actividades con Perseverance ya en superficie. Como en los rovers anteriores, una unidad de medición inercial mantendrá los pies en el suelo al vehículo y, aunque mecánicamente es capaz, como sus antecesores, subir pendientes de 45º, estará limitado electrónicamente a 30º. Uno de los cambios más notables está en el software, diseñado para hacer a Perseverance más autónomo en sus operaciones, liberando tiempo al equipo científico a la hora de planificar las actividades. Así, el nuevo sistema de navegación, en cooperación con las HazCam, permitirá al rover cubrir más terreno de lo que ahora es posible, al hacer cálculos en tiempo real de los accidentes frente al vehículo. Además, cuenta con una herramienta de planificación interna que le permitirá emplear los recursos de a bordo de una manera autónoma y efectiva, recordando a uno de los experimentos tecnológicos realizados en Deep Space 1 hace ya muchos años. La ciencia la proporcionarán seis aparatos, además de contar con un experimento tecnológico, con la vista puesta a las futuras misiones tripuladas. Tres son versiones mejoradas de las que lleva Curiosity, las otras tres son novedades. Los ojos principales de Perseverance son las dos MastCam-Z. Podrían ser réplicas de las de

Curiosity, pero son más avanzadas, especialmente al disponer de algo muy importante: capacidad de zoom. Aunque estructuralmente parecen idénticas, la capacidad de zoom añade una notable complejidad. Cada una es un sistema refractor, contando con seis grupos de lentes, si bien los únicos móviles son los números cuatro y cinco, contando con tres y cinco lentes cada uno. Cuentan con un rango de zoom de 27 a 110 mm. (de f/7 a f/10), permitiendo ver objetos de 3 cm. a 100 metros en el modo ancho y en el modo estrecho de casi 7 mm. a la misma distancia. Los sensores son CCD de filtro Bayer de 1600 x 1200 pixels, y cuenta cada una con una rueda de filtros de ocho posiciones, para observar tanto en luz visible como en el infrarrojo cercano, así como al Sol con un filtro especial. El de la cámara izquierda, además, el filtro se ha adaptado para ver al Sol usando el filtro Bayer del CCD. El interfaz digital, similar al de Curiosity, permite almacenar hasta 8 GB de imágenes para cada cámara. Situadas a 2 metros del suelo, cuentan con una separación de 24 cm. MastCam-Z permitirá obtener imágenes y vídeo en alta resolución y definición no solo para propósitos de planificación (que será útil cuando se forman imágenes 3D), también para estudios geológicos para la búsqueda y la documentación de zonas interesantes a explorar. Cuando se dejen los tubos de muestras en la superficie, las imágenes serán de suma importancia para cuando se vayan a buscar, fijando puntos de referencia válidos. Si ChemCam os pareció espectacular, SuperCam os dejará boquiabiertos. El

espectrómetro láser remoto de rotura es una herramienta básica para Curiosity, y SuperCam en Perseverance irá más allá. Comparte ese aspecto de cíclope gracias al telescopio de la Micro-Cámara Remota (ahora a color) y el emisor láser situado en lo alto del mástil, mientras que para los estudios geológicos añade nuevas capacidades, como una ampliación en la gama de visible a infrarrojo, la inclusión de la espectrometría raman en luz visible, y el añadido de un micrófono. Los dos componentes de SuperCam, es decir, los sistemas sobre el mástil y el conjunto de espectrómetros dentro del rover se acoplan mediante cables fibra óptica. Los únicos medios activos remotos de medición son la espectrometría de rotura LIBS y el método raman, el resto son medios

pasivos. Empleando los láseres, SuperCam puede alcanzar distancias de hasta 7 metros. Tanto la cámara como la espectroscopia en visible e infrarrojo son métodos pasivos. El método raman, nuevo en Marte, irá a la búsqueda de elementos químicos concretos, mientras que el resto se centra en la geología de la zona a estudiar. En cuanto al añadido del micrófono, las pruebas en Tierra han demostrado que las distintas rocas suenan distinto cuando un láser las agrede. Por ello, se podrá hacer un estudio mejorado de qué rocas hay en Marte a partir del sonido que emitan al ser alcanzadas por el láser. Eso sí, el micrófono, situado en una pequeña prolongación en la parte delantera de la carcasa, no podrá oír nada a más de 4 metros de distancia. MEDA, el Analizador de Dinámica Medioambiental de Marte, es la estación meteorológica embarcada. Deriva de REMS, pero

con nuevos elementos. A los sensores de viento y temperatura se añade un sensor de presión, sensor de humedad relativa, sensor de radiación y polvo, con cámara incorporada, y un sensor de infrarrojo termal. Los interesantes son TIRS y SkyCam. El primero busca medir la temperatura del aire y del suelo con precisión, y para ello el sistema está situado en el mástil, a 1.5 metros del suelo. TIRS cuenta con capacidad para observar tanto hacia el suelo como hacia el cielo, y tomar mediciones en cinco canales distintos, en longitudes de onda que van de los 0.3 a los 30 micrones. En cuanto a la SkyCam, dentro del Sensor de Radiación y Polvo, es una cámara con lente de ojo de pez (deriva de las usadas en los MER y Curiosity) de longitud focal de 5.6 mm. y un sensor CCD sin filtro Bayer. Dada su posición, solo se encargará de estudiar la cantidad del polvo depositado, y de las propiedades de ese polvo. En general, MEDA estudiará el entorno del rover para obtener temperatura, presión atmosférica, velocidad y dirección del viento, nivel de humedad y de radiación y la cantidad de polvo depositado sobre el vehículo. Los dos siguientes están situados en la torreta del brazo robótico. SHERLOC, Escaneando Entornos Habitables con Raman y Luminiscencia en busca de elementos Orgánicos y Químicos, combina espectroscopia de fluorescencia y de resonancia raman, ambos en ultravioleta. Para las dos tareas, cuenta con un láser emisor de luz ultravioleta emitiendo en la región de los 248.6 nm, generando puntos de 100 micrones de diámetro. SHERLOC apunta a localizar las bioseñales fosilizadas de los probables

microorganismos encerrados en rocas o afloramientos, buscando los elementos químicos que son marcadores de la vida, como el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo o el azufre, entre otros. La espectroscopia de fluorescencia y raman la hace un único sistema. El pulso láser rebota en la superficie, entrando en el instrumento a través de una combinación de soporte óptico y escáner, de ahí al espectrómetro, que emplea como detector un CCD de 512 x 2048 pixels. El láser está coalineado con la llamada Cámara de Contexto y Autoenfoque o ACI, que emplea una copia aproximada del sistema óptico de la cámara MAHLI de Curiosity, incluyendo su capacidad de enfoque, entregando la luz a un CCD de 1600 x 1200 pixels monocromático. Por si fuera poco, SHERLOC cuenta con WATSON, el Sensor Topográfico de

Campo Ancho para Operaciones e Ingeniería, que es, básicamente, una repetición de la propia MAHLI, que no solo se usará para las operaciones de SHERLOC, también para observar al rover para comprobar su estado general. Otro aspecto de SHERLOC que llama la atención está en su objetivo de calibración, en el que han instalado materiales utilizados en la fabricación de los trajes espaciales, cuyo objetivo a largo plazo es ver cómo estos materiales se comportan en el entorno marciano, ayudando así al diseño de equipos de EVA aptos para el entorno marciano. PIXL, el Instrumento Planetario para Litoquímica en rayos X, es un sistema de espectroscopia de fluorescencia de rayos X en miniatura. Busca estudiar la composición química de las rocas de forma similar a la de los

instrumentos APXS enviados a Marte en misiones anteriores, aunque con el enfoque a buscar las idóneas para ser recolectadas para su posterior envío a la Tierra. Para ello cuenta con una fuente emisora de rayos X, dos detectores de deriva de silicio y un sistema de contexto óptico formado por una microcámara y diversas luces LED como fuente de iluminación para iluminar el objetivo y poder hacer imágenes a color y ultravioleta, en patrones de 3x5 y 7x7, permitiendo calcular la distancia al objetivo. Además, cuenta con un mecanismo móvil de seis patas para poder escanear de forma más completa la roca seleccionada partiendo de una huella de entre 100 y 150 micrones de diámetro. Por último, está RIMFAX, la Cámara Radar para Experimentos de Subsuperfice Marciana. Es el primer radar penetrador del suelo enviado al planeta rojo, con la intención de estudiar la estructura del subsuelo de Marte. Las antenas quedan situadas en la parte trasera inferior de la plataforma,

bajo el RTG, y trabajará en modo de onda continua de frecuencia modulada. Trabajará en un rango de frecuencias que queda intermedio a los radares orbitales MARSIS (Mars Express) y SHARAD (MRO) con la intención de proporcionar mejor resolución que ellos, así como tener mayor poder de penetración del radar que portará el rover europeo Rosalind Franklin, que volará como parte de la segunda misión ExoMars no antes del 2022. Contará con la capacidad de penetrar hasta 500 metros, captando la estratigrafía del subsuelo con resoluciones verticales de entre 5 a 20 cm., obviamente mejores de lo que se obtiene desde la órbita. La intención con este aparato noruego es sondear bajo el suelo para entender así la evolución marciana, tanto geológicamente como medioambientalmente, proporcionando además contexto al resto de la misión. Por último, está MOXIE, el Experimento de Oxígeno Marciano mediante ISRU. Este sistema de prueba tecnológico es el primer paso hacia el concepto denominado

Utilización de Recursos In-Situ. La intención es ver si poseemos la tecnología necesaria para aprovechar los materiales marcianos en beneficio de las misiones tripuladas. En el caso de MOXIE, pretende crear oxígeno respirable a partir de los gases atmosféricos. Como todo aparato de prueba tecnológica, es muy complejo, pero lo que se busca es que el aparato absorba el CO₂ atmosférico, lo calienta, para después dividir el dióxido de carbono de forma electroquímica en CO por un lado, y oxígeno por otro. El oxígeno es analizado para estudiar su pureza y, tras ser refrigerado, se expulsa de nuevo a la atmósfera, junto con los otros productos separados. En caso de funcionar, significaría que no habría que transportar voluminosos tanques de oxígeno para crear una atmósfera respirable en el hábitat a situar en superficie, o para fabricar combustible para cohetes permitiendo el retorno a la Tierra, necesitando una especie de reactor que haga el proceso que ensayará MOXIE en Marte. Con todo en su lugar, Perseverance declara una masa de 1.025 kg.

No es lo único que llegará a Marte. Siguiendo la estela creada por los Cubesats MarCO, a bordo de Mars Rover 2020 hay una tecnología de demostración basada también en un Cubesat. La idea es la siguiente: tanto los MER como Curiosity han dedicado y dedican demasiado tiempo a estudiar el terreno con sus cámaras para decidir hacia dónde ir posteriormente. Pero, ¿y si les liberamos de esa tarea? La propuesta ha sido la de enviar junto a Perseverance un microhelicóptero equipado con cámaras que vuele a lo largo de la ruta del rover para ver qué accidentes geológicos hay y buscar zonas interesantes que explorar. Tras pruebas satisfactorias, se decidió mandar el Mars Helicopter, ahora conocido como Ingenuity. La estructura se basa en un tubo central hueco como elemento principal al que se han acoplado el resto de componentes. En la parte inferior del tubo está el fuselaje, o cuerpo, del pequeño helicóptero, contando con casi todo lo básico para funcionar: ordenador (basado en un microprocesador Snapdragon, operando bajo Linux, con 2 GB de RAM y memoria flash de 32 GB), batería de ión-litio de seis células, una unidad de medición inercial en miniatura acompañada por un inclinómetro, un altímetro, una cámara de navegación (apuntando hacia abajo, obteniendo imágenes monocromáticas de 640 x 480 pixels), y una de observación frontal para imágenes a color en alta resolución mediante filtro Bayer de 4208 x 3120 pixels, sistema de comunicaciones directo a la Tierra operando a 900 MHz, y un sistema termal pasivo. Cuenta con cuatro patas como tren de aterrizaje, fabricadas en fibra de carbono y epoxi, y conectadas al fuselaje mediante unas bisagras que actúan también como amortiguadores. Lo más importante es el sistema de rotores, situado en la parte superior, y contando con dos situados uno

sobre otro, y girando en forma contrarrotante. Las palas de los rotores miden 1.21 metros de largo, y se encuentran acopladas a tres motores eléctricos engranados a una caja de cambios de cuatro etapas que controla la velocidad, la altitud y la inclinación. Las palas alcanzarán velocidades de rotación de hasta 2400 rpm., y una vez operando en superficie, puede alcanzar distancias de vuelo de hasta 300 metros y altitudes de hasta 5 metros en un vuelo de 90 segundos de duración. El último componente es el panel solar, que corona a Ingenuity, proporcionándole la energía necesaria para funcionar en el entorno marciano. En total, no levanta del suelo más de 50 cm. Su masa, 1.8 kg. La misión de prueba durará 30 días una vez el helicóptero sea liberado en el suelo en una localización idónea. El helicóptero ha sido situado en la panza de Perseverance, y no será liberado inmediatamente, sino que esperarán a un momento y un lugar concretos y aptos para poder soltarlo. Su misión es independiente de las operaciones de Perseverance, por lo que su éxito o fracaso no está dentro de la misión del rover.

Para el vuelo desde la Tierra a Marte y el proceso de entrada, descenso y aterrizaje, usa herencia absoluta de Curiosity, con etapa de crucero y componentes de entrada idénticos; de hecho, son los repuestos. El conjunto completo mide 3 metros de alto y 4.5 metros de diámetro, y se divide en la propia etapa de crucero, un disco que contiene paneles solares, sistema de propulsión y tanques de combustible, así como sensores de actitud (escáner estelar y sensores solares) y sistema de control termal para evacuar el calor generado dentro del vehículo de descenso. Este último componente contiene los elementos que situaran a Perseverance e Ingenuity en la superficie, con el conjunto de escudo de reentrada y aerovaina, el paracaídas de 21.5 metros de diámetro y la mochila cohete que descenderá al rover hasta la superficie usando también la técnica Sky Crane. A todo esto, se le suman dos cámaras más: unas situadas para poder ver la expulsión y el inflado del paracaídas, y una situada en la mochila cohete para ver al rover mientras desciende. Al unirlas con las que lleva Perseverance para operar durante el descenso, el total es de siete. Por si faltaba poco, también habrá investigación sobre las condiciones durante la etapa de entrada y descenso. La investigación MEDLI2 pretende continuar la toma de mediciones sobre qué ocurre en el hardware cuando se le somete al proceso de atravesar la atmósfera. Para Mars Rover 2020, hay más y mejor instrumentación. Se compone de ocho transductores de presión, siete en el escudo de reentrada (uno hipersónico, el resto supersónicos) y el restante en la aerovaina, 11 termopares dentro de varias losetas cerámicas del escudo de reentrada y seis situados en el material termal de la aerovaina, y finalmente, sensores y un radiómetro para el flujo de calor en la reentrada, situados todos en la aerovaina. Todo este conjunto servirá para ayudar a entender el comportamiento del vehículo de entrada en el momento de atravesar la atmósfera marciana. El peso en báscula de todo el conjunto en el momento del lanzamiento se aproximará a las 4 toneladas.

Otro aspecto que Perseverance recoge de Curiosity es el lugar de lanzamiento y la configuración del lanzador que le enviará con destino al planeta rojo. De nuevo, el escogido es el Atlas V, en la variante 541, es decir, cofia de 5 metros, cuatro aceleradores expulsables y etapa superior Centaur con un solo motor. Su lanzamiento está previsto para no antes del 22, y en caso de alguna dificultad técnica, habrá oportunidades hasta el 15 de agosto, fecha en que está previsto que se cierre la ventana. Al ser una misión con contenido nuclear (el combustible del RTG) se hace necesaria la autorización presidencial.

El crucero durará siete meses, durante el cual se comprobará el estado de salud de los componentes y se realizarán las correcciones de rumbo necesarias para ponerle en el corredor de entrada atmosférica hacia su destino escogido. Sin importar la fecha de lanzamiento, Perseverance llegará a Marte el 18 de febrero del 2021. La secuencia de entrada, descenso y aterrizaje es también una continuación de la diseñada para Curiosity. Todo empieza con la separación de la etapa de crucero, varios minutos antes de contactar con la atmósfera. Quedándose solo el conjunto de entrada, los motores acoplados reorientarán el vehículo para ofrecer el escudo de reentrada al rozamiento atmosférico, situándolo en el ángulo preciso para cruzarla. Apenas roce con la atmósfera, los propulsores se dispararán, comenzando el proceso de entrada guiada para mejorar la precisión en el aterrizaje y generando sustentación, suavizando el calor sentido por el escudo de reentrada. Pasada la peor parte, la siguiente etapa es la expulsión del paracaídas, que ocurrirá a unos 7 km. de la superficie. Aquí empiezan las novedades. Para mejorar las posibilidades de llegar con mayor precisión al punto deseado, se han incluido diversas nuevas tecnologías. El primero es el Disparador de 

Distancia. Este sistema pretende cronometrar la apertura del paracaídas conociendo la posición relativa del vehículo de descenso con el lugar seleccionado para aterrizar. Así, en caso de sentir que se lo va a saltar, desplegará el paracaídas más pronto. En caso de quedarse corto, tardará más en lanzarlo. Con el paracaídas ya abierto y frenando el descenso, hay que empezar a soltar peso muerto. Por ello, lo primero en expulsar es el escudo de reentrada. Justo aquí comienza otro proceso nuevo que promete mejorar exponencialmente la exactitud del proceso de toma de Marte. Se le conoce como TRN o Navegación Relativa al Terreno. Usando la cámara de descenso monocromática situada en el rover, nada más separar el escudo de reentrada, se empezarán a tomar imágenes. La cámara se ha diseñado únicamente para esta tarea, para obtener imágenes no solo a una alta cadencia, también para mantener una aguda resolución bajo todo tipo de regímenes de descenso y velocidad. Todas las imágenes capturadas son comparadas a bordo de un ordenador especial fijado para esta tarea en el que hay un mapa actualizado de la región escogida como zona de aterrizaje. En caso de ver que se desvía del rumbo, este sistema provocará la activación de los propulsores de a bordo. Durante el proceso, se producirá la separación entre la aerovaina y el paracaídas de la etapa de descenso propulsado y el propio rover, a aproximadamente 1.5 km. de la superficie. En esta etapa el TRN es aun más importante porque podrá detectar zonas peligrosas para un amartizaje, de diámetros aproximados a 300 metros, y desviarse a zonas más seguras. Si el TRN tiene éxito, podría hacer terrenos considerados imposibles como accesibles a otras misiones. De hecho, si en anteriores misiones, en margen de error podía ser de entre 1 y 3 km., el TRN promete reducirlo a 60 metros, o menos. La mochila cohete, separada de la aerovaina, primero realiza una maniobra de desviación, antes de continuar con el descenso propiamente dicho, desviándose según sea necesario según el TRN y, a una altitud de unos 20 metros de la superficie, el Sky Crane hará descender a Perseverance para la última etapa del descenso. Cuando las ruedas del rover sientan el contacto con el suelo, los cables que le unen a la mochila cohete se cortarán, y ésta saldrá volando a una distancia segura. El proceso, de aproximadamente siete minutos, habrá depositado a Perseverance en la superficie.

El destino de Perseverance es el cráter llamado Jezero, nombrado por la ciudad del mismo nombre situada actualmente en Bosnia. Se encuentra en el borde noroeste de Isidis Planitia, hacia el sureste de Nili Fossae (coordenadas marcianas 18.4º N, 77.6 E). La razón de escoger este lugar es por su delta en su borde noroeste, al ser la desembocadura de un canal que parece ser bastante profundo. Allí se han detectado minerales arcillosos en abundancia, como la esmectita. La teoría es que el cráter Jezero (como el Gale, hogar de Curiosity o Gusev, el de Spirit) albergara en el pasado un lago. Como las arcillas se forman únicamente en presencia de agua, es un excelente candidato no solo para encontrar áreas alteradas por el líquido elemento, también un entorno apto para el desarrollo de vida. Y si hubo vida, podría haber quedado encerrada en esas rocas arcillosas en forma de fósil. A por eso va Perseverance.

El primer día del rover en superficie estará marcado, al igual que misiones anteriores, como el Sol 0, y las primeras actividades serán tomar imágenes con las HazCam (aún con la tapa puesta) y enviar las primeras señales, indicando que está bien y preparado para los siguientes pasos. En los siguientes días tocará comprobar que todo funciona, la descarga de la información recogida durante el proceso de aterrizaje, el despliegue del mástil de instrumentos y la separación de las tapas de las cámaras. Más tarde, se comprobarán los instrumentos y el sistema de movilidad. Cuando las cámaras en el mástil obtengan sus primeros panoramas, serán sus controladores los que decidan qué rumbo tomar, aunque si llega con la 

precisión buscada, ya hay ruta planificada. Como Curiosity, su tarea primaria se prolongará durante 687 días terrestres, es decir, un año marciano. Durante este tiempo, se busca explorar un lugar geológicamente diverso, comprobar la posible antigua habitabilidad del entorno, buscar señales de vida antigua fosilizada, con preferencia en rocas aptas para ello, y recoger muestras de roca y polvo para una eventual recuperación y transporte a la Tierra, sin dejar de lado las demostraciones tecnológicas para exploraciones futuras, tanto robóticas como tripuladas. En el caso de la recogida de muestras, será un proceso largo en el tiempo. Lo primero será seleccionar los objetivos más idóneos, primero desde la distancia con MastCam-Z y SuperCam, y luego desde cerca con SHERLOC y PIXL.

Cuando la roca o suelo de interés cumple los criterios del proyecto (y especialmente si se detectan las bioseñales que quedan en los probables fósiles) será turno del taladro para taladrar, recoger la muestra, sellarla en uno de los tubos de muestra, y guardarla. Más tarde, a medida que el rover continúa la travesía, la gente de la misión puede decidir depositar uno o más tubos de muestras en la superficie, una localización que pasará a ser llamada Depósito de Almacenaje de Muestras. No solo se depositarán las muestras en una localización escogida, también será extensamente caracterizada con las cámaras para obtener los puntos de referencia del lugar, al tiempo que los orbitadores (especialmente MRO) capturan imágenes de documentación del mismo sitio. Todo ello garantizará que futuras misiones dedicadas en exclusiva para esto tengan los puntos de referencia para llegar a ellas. En cuanto al helicóptero Ingenuity, se esperarán a encontrar un sitio plano, llano y lo más libre de rocas para depositarlo en el suelo. Con el rover fuera del camino, el helicóptero empezará sus primeras pruebas de vuelo. Es capaz de aguantar temperaturas de hasta -100ºC, y aunque solo se garantiza su misión durante 30 días, bien podría aguantar más y apoyar las operaciones de Perseverance en superficie. Naturalmente, llegado el fin de la tarea primaria, sin duda comenzarán las extendidas, ampliando lo ya recogido, y tal vez encontrando nuevos objetivos a cumplir.

Elementos viejos, nueva tecnología, y con los viajes tripulados en mente. Así es Perseverance, el nuevo rover de la NASA. Sus antecesores fueron, y son, éxitos brillantes, por lo que solo nos cabe preguntarnos: ¿vivirá para cumplir las expectativas o superarlas? El tiempo lo dirá.

Las próximas misiones a Marte: Al-Amal

Damos por sentado muchas cosas. En el espacio, es el pan nuestro de cada día contar con los satélites para todo, desde las comunicaciones, el entretenimiento, los viajes, y la más importante, el tiempo y el clima. Saber qué tiempo va a hacer es importante para todos, y los satélites en órbita ayudan a hacer predicciones fiables. En esto, son básicos los satélites meteorológicos geoestacionarios. Después de acumular experiencia con ellos durante décadas, a veces surge la pregunta: ¿sería útil esto en otros planetas?

El concepto de la geoestación es permanecer orbitando un mundo sobre un punto fijo. En Mercurio sería difícil por su propia rotación de 58 días y ciclo de día-noche de 176. En Venus, con una rotación de 243 días, y a la inversa (porque el planeta está boca abajo) resultaría extremadamente complicado. Pero… ¿y en Marte? Puesto que el planeta cuenta con una rotación solo 38 minutos superior al terrestre, sería más factible, pero complicado. Por ello, lo mejor es intentar hacer otra cosa.

Si entender el clima terrestre es difícil, hacer lo propio en el marciano es muy complicado. Hay que tener en cuenta que la atmósfera marciana es un 1% del grosor de la terrestre, que es agredida constantemente por el viento solar, lo que provoca que pierda moléculas a un ritmo casi constante, que la gravedad marciana es mucho menor que la terrestre, y que no existen masas de agua, aunque sí casquetes y acumulaciones heladas, tanto de agua como de dióxido de carbono. A eso hay que sumarle la notable variación de distancia del planeta al Sol en el perihelio y en el afelio, y que el planeta recibe, de media, un 50% menos de insolación. Por mucho que sigamos observando, es difícil sacar patrones. Especialmente complicado es predecir sus eventos de mayor envergadura: las tormentas globales de polvo. Se sabe cómo se generan y aproximadamente cuándo (poco después del perihelio, durante el verano en el hemisferio sur), pero no porque aparecen en un año y pueden estar sin aparecer casi una década. Ahora que se plantea no solo la recogida de muestras, sino también el desembarco humano, poder predecir la meteorología marciana sería todo un paso para garantizar la seguridad de los astronautas que pisen el planeta, aunque también de los robots que trabajan en la superficie. Es en este momento en que tenemos más información de la atmósfera que nunca, con sondas como Mars Express, MRO o ExoMars TGO tomando datos de su atmósfera continuamente (básicos son los instrumentos MCS y MARCI del segundo) y con estaciones meteorológicas en Curiosity e InSight. Comparando lo que hacemos en la Tierra, los orbitadores serían como los satélites meteorológicos de órbita polar como MetOp o los JPSS, mientras que los situados en superficie actúan como las estaciones que cualquiera podría tener montada en su propia casa. Para complementarlo, hace falta una perspectiva global, y aquí entra un nuevo actor que nunca se ha aventurado más allá de la órbita terrestre.

Allá por el 2014 quedó sorprendido cuando se anunció que Emiratos Árabes Unidos pretendía mandar una sonda a Marte. Rascando más información, pronto se desveló que este esfuerzo no era más que una parte de un programa espacial más extenso, que no solo tiene que ver con mandar cosas a los cielos, sino que se trata de un plan de inversión a largo plazo. Los dirigentes del país, conscientes de que su principal fuente de riqueza, el petróleo, se terminará acabando, necesitan invertir el dinero conseguido gracias a él para comenzar a sacar recompensas en otros lugares. De este modo, el programa espacial del país árabe pretende crear una autosuficiencia en cuestión de todo lo necesario para el espacio, desde un cosmódromo para lanzar sus vehículos al espacio, un cohete para conseguirlo, y las instalaciones necesarias para diseñar, construir, probar y controlar los vehículos, así como instituciones tanto científicas como de ingeniería para plasmar todas estas ideas en realidad. Como esto no se consigue de la noche a la mañana, han lanzado a sus jóvenes al mundo para ver y aprender, y cuando vuelvan, convertirse en los expertos que no solo pongan en pie todo esto, también para enseñar a las nuevas generaciones lo aprendido para que ellos continúen el legado. Por ello, la misión a Marte es, hasta cierto punto, una escuela porque, al carecer de experiencia en algo tan complejo como una sonda interplanetaria, han tenido que recurrir a instituciones extranjeras, y expertas, para que les diseñen y construyan la nave que cumplirá el programa científico propuesto, y en los equipos que se han ocupado de dar forma a todos los aspectos de la misión, desde los componentes de la sonda hasta la instrumentación, naturalmente ha habido un alto componente de nacionales de los Emiratos, y al involucrarse en todas las fases de desarrollo, han aprendido el arte de convertir un deseo en una realidad. Pues bien, esa realidad está a punto de ser lanzada.

Técnicamente se conoce esta misión como Emitares Mars Mission, y su nombre, Al-Amal, esperanza en árabe, no es nada informativo sobre su misión. En general, con esta misión se buscará entender qué ocurre globalmente en la atmósfera diurna de Marte, todos aquellos fenómenos que generan la meteorología a corto plazo y la climatología a largo. Las sondas orbitales son plataformas excelentes para recabar datos, pero carecen de la cobertura global necesaria. Hay que recordar que está ahí la misión de ISRO, MOM, pero solo puede ver el planeta en su totalidad una pequeña parte del tiempo. Además, puesto que esta sonda fue principalmente un experimento tecnológico, no está preparada para hacer fuertes investigaciones científicas. Para ello habrá que esperar a su sucesora.

Sin temor a equivocarnos, con el tiempo Al-Amal se ha convertido casi en un proyecto internacional. Tanto la idea como el programa científico ha salido de los Emiratos Árabes, pero la experiencia técnica para el diseño, desarrollo y construcción de la sonda y la instrumentación ha tenido que contratarse en Estados Unidos. Lo que es el diseño y la construcción de la sonda en sí recayó en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado en Boulder. La configuración final ha primado la sencillez por economía principalmente. La plataforma es un prisma hexagonal de 2.37 de ancho y 2.90 de alto, y se ha construido siguiendo las técnicas habituales, con paneles formados por un núcleo en 

forma de panal de abeja, elaborado en aluminio, soportando láminas de materiales compuestos en sus caras interiores y exteriores. El interior encierra todo lo indispensable para que la sonda funcione, aunque lo que sabemos sobre sus componentes principales es escaso, solo que se ha usado tecnología ya probada en su construcción. Sí sabemos que su sistema de comunicaciones, basado en una antena de alta ganancia de 1.85 metros de diámetro, situada en su plataforma superior, y tres de baja ganancia, se conectan al transpondedor de espacio profundo Frontier, desarrollado por el JHU/APL, también usado en Parker Solar Probe, con el sistema trabajando en banda-X. Su actitud será triaxial, empleando los componentes habituales, como dos escáneres estelares, sensores solares, unidad de medición inercial, y un complejo de 4 ruedas de reacción, complementado por un grupo de propulsores de ocho proporcionando cada uno una fuerza de 12.5 Newtons. Mientras, para entrar en órbita, contará con seis propulsores más potentes, entregando cada uno 120 Newtons de fuerza, usando una combinación de cuatro o los seis para la maniobra de inserción orbital. Sobre la generación de energía, contará con dos paneles solares de dos secciones cada uno, alimentando los sistemas de a bordo, y cargando las baterías, probablemente de ión-litio. La ciencia la entregarán tres instrumentos científicos. EXI, la Cámara de Exploración de los Emiratos, es un sistema dual, que tomará imágenes de Marte en luz visible y en el rango 

ultravioleta. Los dos canales están montados en una misma carcasa, aunque cuentan con ópticas separadas. El canal visible cuenta con un sencillo sistema de de lentes que proporciona una longitud focal de 51 mm. (f/4.25) sirviendo a un sensor CMOS de 4096 x 3072 pixels, proporcionando una resolución a la distancia mínima a Marte de 2.2 km., cubriendo todo el globo marciano. Una rueda de filtros permitirá seleccionar la longitud de onda a observar: azul (437 nm), verde (546 nm) y rojo (635 nm). En cuanto al canal ultravioleta, dispone de un sistema óptico de 48 mm. de longitud focal (f/3.6) que sirve a un idéntico sensor CMOS, permitiendo una resolución en el perigeo de 2.3 km. mientras observa Marte globalmente. También cuenta con rueda de filtros, permitido observar el planeta en tres bandas ultravioleta: 220, 260 y 320 nm. Además, el sistema cuenta con una tapa capaz de abrirse y cerrarse según las necesidades. Además de captar instantáneas a color del planeta rojo, desde su alta percha sobre el planeta podrá observar en su totalidad el polvo en suspensión así como la aparición de espesas nubes levantadas desde la superficie en luz visible (635 nm) y ultravioleta (220 nm), la formación y evolución de las nubes de hielo de agua mediante la banda ultravioleta de los 320 nm, y estudiar la abundancia del ozono con la banda de los 260 nm. De hecho, en estos dos últimos objetivos, EXI se ha diseñado para compartir longitudes de onda con el sistema MARCI de MRO. El desarrollo de este instrumento ha sido dirigido por LASP, con contribuciones del Laboratorio de Ciencias del Espacio de la Universidad de California en Berkeley y, por supuesto, del Centro Espacial Mohammed Bin Rashid de Dubai. EMIRS, el Espectrómetro Infrarrojo Marciano de los

Emiratos, se trata de un sistema interferométrico de transformación Fourier. Es un paquete pequeño, de 50 x 30 x 30 cm., y cuenta con un espejo de apuntamiento como elemento principal. De ahí pasa a un divisor de haz de diamante al interferómetro, con una sección óptica fija y otra móvil, hasta que los haces se encuentran en un conjunto de detectores piroeléctricos 3x3, detectando la luz infrarroja desde 6 a más allá de 40 micrones. El sistema apunta a estudiar las nubes de polvo y de hielo de agua, seguir el ciclo del agua, observar el estado termal de la atmósfera y determinar las condiciones fronterizas para la atmósfera baja, y ello con resoluciones de entre 100 y 300 km. El instrumento será capaz de obtener aproximadamente 20 escáneres del planeta por órbita, totalizando 60 por semana. EMIRS entra en la familia de los instrumentos TES, como los que volaron en MGS, los MER y el que vuela en OSIRIS-REx, convirtiéndole en el sexto en volar al espacio. El desarrollo del aparato ha sido compartido entre la Universidad Estatal de Arizona y el Centro Espacial Mohammed Bin Rashid. El último es EMUS, el Espectrómetro Ultravioleta Marciano de los Emiratos. Consiste en un espectrógrafo de 

imágenes de círculo Rowland, en el que la luz entra en el telescopio, rebotando en el espejo primario, yendo a la rejilla giratoria del espectrógrafo y, de ahí al detector, un fotocátodo de ioduro de cesio que actúa como sensor de conteo de fotones y localizador. Registrará la luz ultravioleta entre los 100 y los 170 micrones, y una abertura de tres posiciones permite espectrografía con tres resoluciones espectrales distintas: 1.3, 1.8 y 5 nm, y alcanzando resoluciones espaciales sobre Marte similares a las de EMIRS. EMUS apunta al estudio del escape de oxígeno e hidrógeno de la atmósfera marciana viendo cómo se comportan entre sí y junto al monóxido de carbono. Además, buscará medir las características globales y la variabilidad de la termosfera, y a observar las coronas de hidrógeno y oxígeno. Como EXI, el desarrollo se ha compartido entre LASP, el Laboratorio de Ciencias del Espacio de la Universidad de California en Berkeley y el Centro Espacial Mohammed Bin Rashid. A plena carga en el momento del lanzamiento pesará unos 1500 kg.

Haciendo el proyecto aún más internacional, se ha recurrido a otro socio distinto para proporcionar los servicios de lanzamiento. El cohete escogido es el potente vector japonés HII-A, lanzador de dos etapas que ya tiene experiencia lanzando sondas interplanetarias, como Kaguya a la Luna, Akatsuki a Venus y Hayabusa2 a Ryugu. Ésta, sin embargo, será la primera vez que se use para un lanzamiento a Marte, si bien tiene prestaciones de sobra. El despegue se producirá no antes del día 14, hora de Japón, desde el Complejo de Lanzamientos de Yoshinobu del Centro Espacial de Tanegashima, en la isla del mismo nombre. Una vez finalizado el proceso, Al-Amal volará libre a Marte.

El crucero, según se afirma, puede durar unos siete meses, o 200 días, lo que pone su entrada orbital hacia finales de enero-principios de febrero del 2021, dependiendo de cómo vayan las cosas. La inserción orbital situará a Al-Amal en una órbita elíptica, con un perigeo de 1000 km. y un apogeo de 49.000 km. A partir de ese momento la sonda usará su propulsión para hacer la órbita más circular, un proceso que puede durar hasta finales de abril, para situarse en una trayectoria de 20.000 x 43.000 km., inclinada 25º con respecto al ecuador marciano, tardando 2.25 soles marcianos en completarla, y haciendo coincidir el perigeo con el cruce del ecuador del planeta. Esta trayectoria es especial, no solo porque podrá observar el planeta en su totalidad todo el tiempo, sino porque en la fase cercana al perigeo rotará en sincronía con Marte. Esta curiosa trayectoria le permitirá ver TODO el planeta, incluyendo los polos.

Entrando en fase científica, su tarea primaria, de un año marciano de duración, apuntará a ver el ciclo meteorológico y climatológico del planeta, viendo cómo cambia día a día, semana a semana, mes a mes, estación a estación. Convirtiéndose casi en un satélite meteorológico, estudiará las capas atmosféricas, seguirá las tormentas de polvo que se desarrollen, aunque también ayudará a los estudios actuales sobre la pérdida atmosférica (realizados por MAVEN), y la conexión entre las distintas capas atmosféricas. La órbita de Al-Amal cuenta con otro beneficio añadido: su distancia mínima a Marte coincide prácticamente con la de Deimos, su satélite más lejano, por lo que cabe la posibilidad de que la sonda sea capaz de obtener información útil de él, al que no vemos de cerca desde las sondas Viking. Como suele ocurrir, si finaliza su misión principal y se encuentra en buen estado, su tiempo en Marte se ampliará sin duda.

Se une un nuevo actor, con una misión modesta pero que podría revolucionar cómo entendemos el clima de Marte, ayudando así a entender el terrestre. Como la primera de la flotilla enviada al planeta rojo este verano, marcará el camino, tanto para Perseverance, el nuevo rover de la NASA, y la misión china Tianwen-1, que conjuga un orbitador notablemente instrumentalizado (con una cámara que rivalizará con HiRISE de MRO) y un rover. En cuanto a ExoMars, no les esperéis hasta el 2022.