Control de los robots que buscan vida en Marte

Control de los robots que buscan vida en Marte

Por :Diego Díaz Fidalgo

ExoMars buscará restos de vida en Marte. La misión requiere tecnología completamente nueva de robots auto-controlados, autonomía incorporada y sensores visuales de terreno punteros.

Dentro del ambicioso programa de exploración a largo plazo de la ESA, Aurora, ExoMars buscará restos de vida en Marte. La misión requiere tecnología completamente nueva de robots auto-controlados, autonomía incorporada y sensores visuales de terreno punteros.

La cuarta década de este siglo podría ser testigo de la participación de Europa en una misión tripulada a Marte en lo que sería una de las más importantes expediciones espaciales de la humanidad de todos los tiempos.

Aurora es el programa de la ESA que tiene por meta la exploración, robótica y humana, a largo plazo del Sistema Solar, siendo Marte y la Luna los principales objetivos.

Una misión humana al Planeta Rojo sería una empresa de varios años de duración que precisaría de fantásticas capacidades completamente nuevas, tales como naves de carga automatizadas, provisiones y herramientas preposicionadas y satélites de comunicación y navegación en la órbita de Marte, similar a los actuales sistemas de GPS de la Tierra.

Los científicos y los ingenieros ya están trabajando en la primera misión robótica 'precursora' de la ESA, ExoMars, que se lanzará en 2011.

ExoMars explorará el entorno biológico de Marte como preparación para futuras actividades robóticas y, posteriormente, humanas. Los datos de la misión proporcionarán también información de gran valor para estudios más amplios de exobiología, la búsqueda de vida en otros planetas.

EL principal elemento de la misión es un vehículo explorador robótico con ruedas, similar en concepción al de la actual misión de la NASA, Mars Rover, pero con distintos objetivos científicos y capacidades mejoradas.

El vehículo utilizará paneles solares para generar electricidad, y se desplazará sobre la superficie rocosa rojo-anaranjada de Marte, transportando una carga de instrumentos científicos de hasta 12 kilogramos, incluyendo un novedoso sistema ligero de perforación, además de un dispositivo de toma de muestras y manipulación y un conjunto de instrumentos científicos específicos para la búsqueda de signos de vida pasada y presente.

Debido a la complejidad y al retardo por la distancia, ExoMars navegará de forma autónoma usando un sistema 'inteligente' de visión electrónica para interpretar el terreno circundante y será capaz de operar por su cuenta utilizando los programas inteligentes que llevará intalados.

El control automático, un avance primordial

Este modo automático de operación es un avance primordial para la ESA, con un largo historial de usar controladores humanos para controlar los vehículos directamente. Y no sólamente los sistemas de control a bordo del explorador serán nuevos.

'ExoMars precisará tecnologías y técnicas complpetamente nuevas para diversos aspectos del sistema de control del vehículo en la Tierra, no sólo una actualización de lo que existe ahora', dice Mike McKay, controlador de nave senior y experto de Marte en ESOC (ESA's Spacecraft Operations Center), el centro de operaciones de naves espaciales de la ESA en Darmstadt, Alemania.

Los controladores de la ESA nunca antes habían operado una misión que se moviera por la superficie de otro cuerpo; Huygens, que aterrizó con éxito en Titán en 2005, era una sonda atmosférica, y no un módulo de aterrizaje, aunque funcionó brevemente tras alcanzar la superficie de Titán.

Tarea robótica: Recorrer kilómetros de terreno en busca de vida

En un ejemplo típico de operación autónoma del explorador, los controladores podrían enviar por radio desde la Tierra una orden de alto nivel indicándole que se dirija a un lugar de interés científico a entre 500 y 2 000 metros de distancia y realizar ciertas operaciones científicas, como perforar bajo la superficie para tomar muestras del suelo en busca de signos de vida. Pero el vehículo se encargaria de determinar por sí mismo los detalles del movimiento.

Observaría el terreno con una cámara 3D, crearía un modelo digital de la zona, verificaría su posición actual, ejecutaría simulaciones internas y finalmente tomaría una decisión autónoma sobre el mejor camino que seguir, basándose en los obstáculos, el estado actual del explorador y consideraciones de riesgos y recursos.

'Después se conducirá hasta el objetivo. Esperamos que lo alcance con una precisión de medio metro sobre una travasía de 20 metros', dice Bob Chesson, director del departamento de vuelo espacial humano y operaciones de exploración del directorado de operaciones de la ESA.

ExoMars se beneficia de los actuales exploradores robóticos

Siendo un robot de la siguiente generación, ExoMars se beneficiará de las lecciones aprendidas con la generación actual, incluyendo la misión MER (Mars Explorer Rover) de la NASA. 'No nos avergonzamos de aprender de la experiencia de nuestras agencias hermanas', dice Chesson.

Control terrestre innovador para permitir funcionamiento autónomo

Para ExoMars, los controladores en la Tierra estarán muy probablemente situados en una 'sala de control específica del vehículo de exploración', similar en concepto a las salas de control específicas (Dedicated Control Rooms, DCR) que la ESA organiza para las misiones individuales que orbitan planetas.

ESOC hará de centro de control general de operaciones de la misión (MOCC, Mission Operations Control Center), controlando el lanzamiento y la primera fase de la órbita (LEOP, Launch and Early Orbit Phase), el viaje a Marte, la separación y aterrizaje del módulo de descenso, y la salida del explorador, mientras que la gestión de las operaciones en superficie del vehículo probablemente se llevarán a cabo desde el centro de operaciones del explorador en ALTEC (Advanced Logistic Technology Engineering Center, Centro de ingeniería de tecnología logística avanzada), en Turín, Italia.

'El diseño del sistema de control terrestre del explorador, o segmento terrestre (ground segment), depende de las metas científicas y operacionales del explorador, que aún no son definitivas, de modo que el sistema terrestre sigue en evolución', dice Chesson. 'En principio, la telemetría básica y las funciones de comando remoto serían esencialmente las mismas que ahora, pero tendrá novedosas capacidades para permitir el funcionamiento autónomo del explorador'.

'Dejar al niño caminar'

El sistema de control terrestre requerirá al menos infraestructuras informáticas suficientes para que funcionen las herramientas de planificación de la misión alto nivel y para permitir la monitorización de las funciones del explorador: el modelado 3D del terreno, la planificación de caminos y simulación sobre el terreno, y una ajustada integración con el control de la carga útil y operaciones científicas.

'Los métodos clásicos de control directo sencillamente no funcionarían operando en la superficie de Marte en un entorno no estructurado y con un importante retraso de la señal', dice Reinhold Bertrand, un ingeniero de planificación y experto en robótica de ESOC. 'ExoMars requerirá un cambio de cultura; tendremos que 'dejar al niño caminar solo' mientras desarrollamos un concepto de operación realmente interdisciplinar'.