Conducir un vehículo en Marte

Aunque la antigua URSS en 1971 y China en 2021 lograron posar una nave cada uno en Marte, quien realmente lleva la ventaja es Estados Unidos, que hasta el momento lo ha conseguido con nueve. La Agencia Espacial Europea, aunque ha sido capaz de poner satélites en órbita al planeta rojo, salda sus intentos de aterrizar con un rotundo fracaso.

Hasta 1997 las naves enviadas eran sondas que se anclaban al suelo y se dedicaban a tomar muestras de la atmósfera y del terreno para analizarlas en sus sencillos laboratorios automáticos de a bordo, además de proporcionarnos imágenes del planeta. En ese año EE.UU envió un pequeño vehículo con ruedas que era capaz de moverse por la abrupta superficie marciana. Del tamaño de una maleta de cabina de avión, el Pathfinder, que así se llamaba, recorrió algo más de 100 m. En el 2004 enviaron dos vehículos gemelos; esta vez un poco más voluminosos, como una lavadora más o menos. Uno de ellos, llamado Opportunity, estuvo funcionando 14 años y recorrió unos 45 km hasta que una tormenta de polvo de escala planetaria inutilizó sus paneles solares.

La NASA denomina rover a todos los vehículos con ruedas que utiliza para moverse en otros cuerpos celestes. Rover significa en inglés algo parecido a trotamundos y esta costumbre de llamarlos así viene del primer vehículo que se envió a la Luna, conducido por los astronautas de la misión Apolo 15 en 1971.

"Conducir un artefacto de este tipo no es nada fácil"

Ya en 2012 la NASA logró amartizar de una manera espectacular otro rover; en esta ocasión mucho más grande, del tamaño de una furgoneta, llamado Curiosity. Este vehículo es superior a sus precursores pues dispone de 17 cámaras para distintos propósitos, un enorme brazo articulado para coger muestras del terreno y analizarlas en su avanzado laboratorio interno y, sobre todo, para evitar que le ocurra como a su predecesor, su fuente de energía es nuclear y no paneles solares. Curiosity sigue funcionando todavía enviando imágenes y detalles impresionantes del planeta. Llevará recorridos unos 30 km.

Conducir un artefacto de este tipo no es nada fácil. Se hace de manera remota desde el centro JPL en Pasadena (California) y sus conductores, como así llaman a los ingenieros que se encargan de controlarlo remotamente, deben de afinar bastante, pues el principal problema es el retraso de la señal entre la Tierra y Marte. Las comunicaciones entre tierra y vehículo viajan aproximadamente a la velocidad de la luz, es decir, a 300.000 km/s. 

Marte, cuando se encuentra más cercano a la Tierra, está a unos 54,6 millones de km y cuando está más lejano a unos 401 millones de km, lo que implica que una emisión desde la Tierra tarda en llegar al vehículo entre 3 y 22 minutos. Esto hace imposible conducir el rover de manera remota, pues si, por ejemplo, su cámara visualizara un acantilado justo enfrente, la imagen tardaría, en el peor de los casos, 22 minutos en llegarnos. Nosotros inmediatamente le daríamos la orden de stop, que también tardaría otros 22 minutos en llegarle. Durante esos 44 minutos el rover hubiera seguido avanzando y seguro que se hubiera despeñado por ese acantilado.

Con la experiencia acumulada de anteriores misiones, los técnicos de la NASA idearon una ingeniosa forma de poder maniobrar el vehículo con seguridad. Desarrollaron tres modos de conducción: conducción a ciegas, odometría visual y navegación autónoma.

Para cualquiera de los tres modos, el rover ha de saber en todo momento dónde está y para esto se utiliza imágenes e información de satélites que están orbitando el planeta rojo junto a cámaras 3D que tiene distribuidas por toda su estructura. Con todas esas fotografías disponibles y con ayuda de una computadora que interpreta las imágenes 3D, los conductores del rover trazarán una ruta sorteando obstáculos, escribiendo para ello comandos que se enviarán al vehículo desde la tierra para que los ejecute paso a paso secuencialmente. 

Esos comandos, necesarios para que el vehículo se desplace, suelen ser muy sencillos y son del tipo: "2 giros completos de rueda 1", "mueve eje trasero 5º a estribor", "si te inclinas más de 1º, para", etc.  Un simulador se encarga de mostrar a los conductores cómo se moverá el rover y podrán hacer correcciones si fuera necesario. Después se enviarán esas instrucciones al vehículo para que las ejecute e intente llegar al punto que le han establecido.

En el modo de conducción a ciegas, el vehículo ejecuta todas esas instrucciones paso a paso sin tener en cuenta nada más, no mira con las cámaras de alrededor y confía plenamente en la pericia de los conductores que le enviaron los comandos. Generalmente este es el modo más rápido. Por seguridad no se utiliza para más de 50 m de recorrido y el rover, en este modo, alcanza su máxima velocidad: 100 m/h. Como puede verse no va muy rápido, pero es que en Marte no hay carreteras y existen muchos peligros orográficos.

"la vida en Marte es muy tranquila y todo se toma con mucha calma"

El modo odometría visual (un odómetro es un cuentapasos) funciona igual que la conducción a ciegas, ya que el rover ejecuta las órdenes que ha recibido de la Tierra, pero en este caso activa las cámaras de navegación para comprobar que no se desvía de la ruta prevista y puede recalcularla si ve algún pequeño obstáculo que los conductores no observaron. Si encuentra algún problema insalvable se para y no ejecuta las órdenes. Este modo suele utilizarse cuando los conductores no están seguros del terreno observado, como cuando las ruedas no avanzan lo esperado la deslizarse porque entran en un banco de arena, hay más pendiente de la que se piensa o cuando alguna rueda sube y baja por una piedra y eso hace que la distancia recorrida no cuadre con la calculada. Este modo además consume tiempo de computadora ya que se han de analizar las imágenes que se van tomando. La máxima velocidad que alcanza en este modo es de 50 m/h.

Cuando los conductores ven que el terreno no ofrece ninguna dificultad no hay bancos de arena, pendientes pronunciadas o grandes guijarros activan la navegación autónoma. En este caso no se le mandan comandos desde la Tierra y  el ordenador de a bordo además de analizar las imágenes tiene que tomar una decisión de por dónde ir y buscar la mejor ruta, es por ello el modo que más tiempo de cómputo requiere y en el que se alcanza menos velocidad 30 m/h.

Cuando el rover llega al final de su trayecto, coge imágenes de su alrededor para que los científicos las analicen y le marquen un nuevo destino o le digan que permanezca allí unos días tomando muestras del terreno y analizándolas. Por la posición del Sol y las estrellas, vistas a través de sus cámaras, los conductores ahora pueden situar con exactitud la ubicación del vehículo que será corroborada cuando le hagan una foto desde uno de los satélites que dan vueltas al planeta rojo. Una vez se sabe la posición exacta se está en condiciones de calcular una nueva ruta.

Como puede verse la vida en Marte es muy tranquila y todo se toma con mucha calma. En el mejor de los casos se alcanzan los 100 m/h, pueden pasar varios días sin que el vehículo se mueva porque está analizando muestras del terreno o de la atmósfera o porque está haciéndose un selfie con la cámara que tiene al final de su brazo robótico tal y como puede verse en la figura.

Debido al éxito de Curiosity, la Nasa envió en 2021 un vehículo gemelo llamado Perseverance, equipado con tecnología más avanzada y laboratorios específicos para buscar vestigios de vida marciana, además de llevar un pequeño dron como acompañante. No hace falta decir que este gemelo es más evolucionado y sencillo de conducir puesto que esta vez le han puesto un ordenador dedicado sólo a esta tarea y con ayuda de la IA su modo de conducción autónomo es mucho más fiable. Ahora pueden darle rienda suelta más a menudo para que vaya por donde quiera con tal de que llegue al punto marcado.