Resumen: (18 de octubre de 2004) los róver de exploración marciana, Spirit y Opportunity merecerán un lugar en la historia gracias a su clamoroso éxito. Con todo, los miembros del equipo de la misión han tenido que esforzarse al límite a fin de preparar los vehículos para el lanzamiento. El Investigador Jefe del MER, Steve Squyres, nos explica cómo afrontaron ese reto.

Las esférulas, arándanos y demás objetos sin nombre son importantes para instruirnos sobre el paisaje alienígena. Créditos: NASA/JPL

La misión MER (Mars Exploration Rover; Róver de Exploración Marciana) ha enviado información sin precedentes sobre la historia de Marte. El resultado más importante ha sido el descubrimiento de depósitos de sal que indican que algunas regiones del planeta estuvieron en alguna época inundadas de agua. Estos hallazgos refuerzan la idea de que, al menos en su pasado más remoto, Marte fue un mundo habitable. Pero preparar los róveres para el lanzamiento fue un maratón arduo y agotador. En una reciente charla ofrecida en un simposio de la NASA sobre gestión del riesgo en Monterrey, California, Steve Squyres, Investigador Jefe del MER, ha explicado cómo se las arregló el equipo de la misión para llegar a la meta.

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“Estoy aquí hoy para hablar sobre la misión Róver de Exploración Marciana (MER), la misión del Spirit y Opportunity, y sobre los riesgos que asumimos en esta misión. Creo que la MER ha sido, desde todos los puntos de vista, una de las más arriesgadas y complejas misiones de robótica que la NASA haya emprendido jamás. Aún así, ha sido un éxito.

Voy a hablar sobre los riesgos que asumimos para conseguir el éxito de la misión. Hay que dejar bien claro desde el principio algo tan obvio que no necesitaría decirlo, pero tan importante que no tengo más remedio que hacerlo. Y es que hay una diferencia fundamental entre nuestra misión y los vuelos tripulados. Cuando los cohetes despegaron de Cabo Cañaveral el pasado verano, nuestras vidas no estaban en peligro. No puedo decir lo mismo respecto de algunas reuniones en los centros de la NASA que se ocuparon del lanzamiento.

Dunas de Russell MGS MOC edición Nº MOC2-677, 26 de marzo de 2004. Créditos de la imagen: Mars Global Surveyor, Malin Space Systems

Es completamente diferente. Creo que nuestras experiencias son muy valiosas a la hora de determinar qué riesgos se corren en los vuelos espaciales, incluidos los vuelos tripulados. Hay muchos aspectos en común entre las misiones tripuladas y la nuestra. Tuvimos una agenda muy apretada, con un trabajo técnico impresionante. También tuvimos un equipo humano tremendamente complejo y grande para realizar ese trabajo. Empleamos mucho tiempo en mitigar por completo y enfrentarnos a los riesgos que existían. Creo que algunas de las lecciones que aprendimos en ese proceso seguirán teniendo validez en el exigente reino de los vuelos espaciales tripulados.

Nuestra misión surgió de una catástrofe. En 1998, la NASA lanzó dos misiones a Marte. La Mars Polar Lander inició su secuencia de entrada y descenso y enmudeció para siempre. Se ha determinado como causa más probable la desaparición de una línea de código, lo que dio como resultado que la nave apagó sus motores más o menos a 40 metros sobre el suelo, y se estrelló a una velocidad de 80 kilómetros por hora. Y todavía más grave, en cierto sentido, fue la pérdida de la Mars Climate Orbiter, debida a una confusión entre los sistemas de medida anglosajón y métrico, que hizo que la nave ardiera al entrar en la atmósfera.

Por tanto, la situación (aceptada desde el comienzo por todos nosotros) era que estábamos involucrados en una misión que tenía que acabar bien obligatoriamente. De nuestro éxito o fracaso dependía la credibilidad de una parte sustanciosa del programa espacial de la nación. Teníamos que encontrar formas de enfrentarnos al riesgo que fueran proporcionadas con las expectativas que las circunstancias habían creado a nuestro alrededor. Ahora bien, como con cualquier programa, tuvimos que enfrentarnos a una amplia variedad de desafíos. Por ejemplo, los costes, los problemas tecnológicos, los problemas de planificación, riesgos medioambientales, riesgos operativos, problemas de agenda… Me referiré brevemente a ellos por turnos.

Hay muchas cosas que se hicieron de forma concreta para atenuar cada uno de esos riesgos. Pero creo que hay algo que hicimos desde el principio que sirvió para todos y cada uno de esos riesgos. Sabíamos lo que intentábamos hacer. Teníamos un conjunto de requisitos de nivel I. Fueron negociados con los responsables de la NASA. Cabían en una sola hoja de papel por las dos caras, y dejaban claro de forma sucinta y clara lo que se esperaba de la misión MER. Desde el día en que la NASA dijo “adelante” hasta nuestra cita en la plataforma de lanzamiento 17A de Cabo Cañaveral, pasaron 34 meses. No lo hubiéramos conseguido si no hubiéramos tenido un conocimiento inequívoco y claro de lo que estábamos intentando hacer.

Los requisitos de nivel I fueron nuestra estrella de Belén. Perdí muchas horas de sueño preguntándome qué camino tomar para llegar a ellos, pero jamás tuve que preguntarme dónde quería ir. Nunca tuvimos ni un gramo de incertidumbre. Y esto fue de una ayuda enorme, porque cada vez que nos enfrentábamos a una decisión -¿hacemos esta prueba o no? ¿incluimos este componente o no?- nos preguntábamos ¿es útil para alcanzar los requisitos de nivel I? Si lo es, entonces sí. Si no, prescindamos de ella? Era así de simple. No quisiera exagerar, pero puedo afirmar que, si todo el mundo sabe sin ambigüedades qué es lo que se está intentando hacer, el propósito del trabajo de cada cual es de una claridad cristalina, no importa cuán grande o pequeña sea la organización, cuán compleja o simple sea la tarea por hacer. Esto fue fundamental para nuestro éxito.

aqui para agrandarla. Créditos: NASA/JPL/MSSS." width="150"> El tamaño de la Opportunity domina el cráter. “Ésta es una foto del vehículo”, explicó Malin refiriéndose a un punto brillante. “Hay que resaltar lo grande que es en relación con el cráter. Lo llena por completo”. Pinche aqui para agrandarla. Créditos: NASA/JPL/MSSS.

Ahora permítanme que enumere y describa los riesgos a los que me refería anteriormente.

Costes: cuando nos pusimos en marcha, nuestra principal preocupación respecto a los costes era que la NASA nos diera el dinero cuando se lo pidiéramos. En un principio presupuestamos la misión en más o menos 688 millones de dólares. Rebasamos ese presupuesto en más de 100 millones de pavos. Dos veces durante todo el proceso Firouz Naderi, Jefe del programa en el JPL, Pete Theisinger, nuestro capaz Jefe de programa y yo tuvimos que tomar un avión para ir al este y decirles que necesitábamos 50 millones más.

La primera vez nos azotaron, pero nos dieron los 50 millones. Les prometimos que no volveríamos jamás. Seis meses después estábamos otra vez allí. Esta vez sí que nos zurraron de lo lindo. Pero a la hora de ponerse a trabajar en serio, había tanto en juego, peligraban tantas cosas, que fueron capaces de examinar sus prioridades y decirse a sí mismos “tenemos que hacer este trabajo”. A partir de aquí, nunca, en todo el desarrollo de la MER dejamos de hacer algo importante y necesario para alcanzar los requisitos de nivel I a causa de no tener dinero. Eso no volvió a ocurrir, debido a que la agencia se comprometió a que no volvería a pasar.

Riesgos programáticos. “Riesgos programáticos” significa muchas cosas distintas para un montón de gente. Para definirlos brevemente, son la manera en que te relacionas con otros programas sobre asuntos como personal, equipamiento, y cosas de esas. Nuestro enfoque de este asunto fue, para ser sincero, bastante parecido al del problema de los costes. Lo que necesitábamos, lo teníamos. El Jet Propulsión Laboratory (JPL, Laboratorio de propulsión a chorro) en una organización muy competente y talentosa, pero sus recursos no son infinitos. Cuando había que ponerse a hacer algo crítico para la misión, pedíamos al personal apropiado y nos lo daban. Si necesitábamos algún tipo de instalación, los la proporcionaban. Sin hacer preguntas. El equipo reunido bajo la dirección de Pete en el JPL era el mejor que nos podían dar, y la Dirección de Laboratorios siempre nos proporcionó cualquier cosa que necesitáramos.

Esquema de los sucesos más importantes de la misión durante la entrada, el descenso y aterrizaje. Créditos NASA/JPL/Universidad de Cornell/Dan Mass

Ahora bien, obviamente eso no se puede hacer con todas las misiones. Es cuestión de tener claras las prioridades. Y aquí la prioridad era que el MER tuviera lo que necesitara. Averigüé que había un dicho en el JPL: “Estar MEReado”. El significado era que algún instrumento, o ingeniero o cualquier otro empleado había sido asignado al MER para asegurarse de que el vuelo a Marte tuviera éxito.

Riesgos tecnológicos. Nuestra postura ante los riesgos tecnológicos era, básicamente, no asumir ninguno. Nuestra misión se montó casi por completo a partir de tecnologías existentes y suficientemente probada. Los airbags habían sido probados en Marte, los paracaídas se habían usado en Marte, el aerogel había sido usado en Marte, la carga útil estaba lista. Toda la misión estaba compuesta de hardware existente, cualificado y eficaz. La computadora, la CPU era una “cafetera vieja” de 1985. Pero lo suficientemente potente como para hacer el trabajo establecido en los requisitos de Nivel I, por tanto nos decidimos por ella. Hay ocasiones en que es posible llevar a cabo cosas extraordinariamente novedosas tomando elementos ya existentes y combinándolos en nuevas maneras. Podemos extraer alguna enseñanza de esto. No creo que la MER sea la única oportunidad que haya para tomar tecnologías existentes, testadas y seguras y combinarlas en formas que no hayan sido intentadas anteriormente.

Riesgo medioambiental. Éste era uno muy elevado. Había muchos entornos en el transcurso del vuelo sobre los que no tendríamos ningún control, y para los que tendríamos que prepararnos y sacar lo mejor de nosotros mismos. El lanzamiento era un entorno en el que no tendríamos ningún control, ya que nosotros éramos el equipo encargado de la nave. Eso era arriesgado. También lo era el aterrizaje. A no ser que se tenga un sistema de aterrizaje totalmente controlado y determinista, para aterrizar en Marte -y no importa cuántas pruebas se hayan hecho antes- no se puede construir un módulo de aterrizaje completamente seguro. Podemos construir el mejor sistema que nos permita nuestra técnica. Pero siempre puede haber una roca afilada y puntiaguda, una ráfaga de viento que lo estropea todo, si se tiene mala suerte ese día en el lugar de aterrizaje. Por tanto, nuestra postura ante los riesgos ambientales fue la mejor que se podía tomar: construir dos piezas de todo. Dos cohetes, dos módulos de aterrizaje, dos róveres, dos cargas, todos ellos absolutamente idénticos; hicimos dos copias de todo.

Nubes y cubierta de hielo del polo norte marciano desde la Mars Orbital Camera (cámara orbital de Marte]. Créditos: NASA/JPL/MSSS MOC

Ésta es una técnica de minimización de riesgos ajena, obviamente, al ámbito de los vuelos espaciales tripulados. No podemos decir “bueno, enviemos dos tripulaciones y tal vez una de ellas sobreviva”. Pero, si lo que tenemos es una misión robotizada que debe tener éxito, es una locura no enviar dos, esa es mi opinión personal. A nosotros nos dio muy buen resultado. Y debo señalar que también fue provechoso para el equipo que trabajó en las Mariner 3 y 4: la Mariner 4 hizo el primer vuelo de aproximación con éxito a Marte y la Mariner 3 se perdió; y en las Mariner 8 y 9: la Mariner 9 consiguió orbitar a Marte con éxito y la Mariner 8 se perdió también.

Hay otro aspecto referente al riesgo ambiental que no todo el mundo aprecia, que tiene que ver con un riesgo científico. Nos enfrentábamos a un entorno científico prácticamente desconocido. Hicimos lo mejor que pudimos para seleccionar lugares de aterrizaje adecuados, pero no sabíamos realmente qué nos íbamos a encontrar. Uno de mis mayores temores cuando propusimos la MER a la NASA como una misión de un simple róver era que hiciéramos una mala elección y que Marte nos engañara, que consiguiéramos llegar a la superficie y que el conocimiento que buscáramos, simplemente no estuviera ahí. Si tienes dos, y además tienes un planeta muy variado, como Marte, puedes enviar cada uno de ellos a lugares muy diferentes, y quizá uno de ellos llegue a un lugar “milagroso”.

¿Es Marte habitable para los humanos? Créditos: NASA

Marte nos engañó, después de todo. Si me hubieran dicho antes de la misión “Steve, uno de tus róveres va a aterrizar en roca volcánica y el otro en roca sedimentaria” y además me hubieran dicho “Gusev y Meridiani” yo hubiera contestado “Claro, por supuesto, habrá rocas volcánicas en Meridiani y sedimentarias en Gusev”. Pero sucedió completamente al revés. Marte nos engañó por completo. Lo bonito de tener una misión redundante para mitigar los riesgos científicos es que en el caso de que ambas tengan éxito y los vehículos lleguen a la superficie, puedes aprovechar la diversidad de conocimientos que adquieres y prácticamente doblar la cantidad de resultados científicos, ya que estás en dos entornos completamente diferentes.

Riesgos Operativos. Éstos son los que provocan que, cuando tratas de hacer funcionar algo, ese algo no funcione. No hay una fórmula mágica para evitarlos. Pero sí hay una regla verdaderamente sencilla. Hacer las cosas dejando un amplio margen y muchas pruebas. Se trata de diseñar dejando un amplio margen de funcionamiento, y probar, probar y no parar de probar. Como me decían siempre, pruébalo en las mismas condiciones en que vaya a volar, y haz que vuele tal y como lo has probado. Hicimos una barbaridad de pruebas en la MER. Casi toda nuestra agenda consistía en pruebas, todo lo que hicimos fueron pruebas.

Este enfoque del problema que adoptamos dio sus frutos, sobre todo fue muy importante el hecho de diseñar dejando un amplio margen. Todo lo diseñamos pensando en tal margen. Hay tanto margen oculto en tantos rincones y rendijas del diseño que no lo creerías. Fue este margen en el diseño el que permitió que firmáramos sin preocupaciones un conjunto de requerimientos de Nivel I en el que se nos exigía que el vehículo debía durar 90 soles, es decir, 90 días marcianos, en la superficie del planeta. Pero si tienes en la manga un amplio margen, y no se estropean muchas cosas, puedes encontrarte con que llevas 265 soles funcionando, que es lo que creo que ocurre hoy. Por eso, un amplio margen en el diseño da muy buen resultado.

Por último, los riesgos de agenda. Éstos son, de lejos, los mayores riesgos que tuvimos que afrontar. En realidad, toda la historia del desarrollo del programa Róver de Exploración Marciana, el desarrollo del Spirit y el Opportunity, es la historia de un extraordinario grupo de gente enfrentándose a una apretadísima agenda. La Nasa dijo “adelante”, y a partir de ahí sabíamos que 34 meses después debíamos estar en la plataforma de lanzamiento. No daba tiempo, no había tiempo.

Hicimos muchas cosas para reducir este riesgo. Una de ellas, que puede sonar paradójica pero no lo es, es que el hecho de construir dos vehículos contribuyó a atenuar en gran medida la presión de la agenda. Parece un sinsentido. En principio puede parecer más fácil construir un vehículo que dos. Y bajo ciertas circunstancias, como escasez de personal, de medios, de financiación, es cierto que lo es. Pero nosotros teníamos el equipo humano, teníamos los medios, teníamos el dinero; por tanto, teníamos una gran abundancia de material. Tener más piezas en el tablero te hace más fuerte.

Pondré un ejemplo muy simple. Muchas de las pruebas que se hacen en este tipo de vehículos sólo hizo falta hacerlas en uno de los dos. Y si tienes los medios y el equipo humano, puedes hacer las pruebas a los dos no en serie, sino en paralelo, lo cual te adelanta en el calendario. Eso lo hicimos una y otra vez. Matt Wallace, que era el Jefe de nuestro ATLO (Assembly, Test and Launch Operations: Operaciones de Ensamblaje, Pruebas y Lanzamiento), era un maestro es eso. Él fue el héroe de esta misión, y supo jugar sus piezas con tal complejidad y maestría que hizo que lo consiguiéramos. Y creo que no lo hubiéramos hecho de haber tenido sólo un vehículo. Creo que teníamos que hacerlo con dos.

La otra forma en que atenuamos los problemas de calendario, y me avergüenza un poco decirlo, fue presionando enormemente a nuestro extraordinario grupo de gente. Les llevamos más allá de cualquier límite razonable. Eso dañó su salud, sus relaciones con sus seres queridos. Pudimos superarlo debido a que teníamos a un extraordinario equipo humano en unas circunstancias extraordinarias, pero esa no es una buena manera de afrontar la exploración de Marte. No podemos hacer eso una y otra vez. Y no creo que 34, 36 o 38 meses sea tiempo suficiente para desarrollar una misión robotizada de tal complejidad. Creo que harían falta 48 meses. Y espero que esta sea una de las lecciones que se extraigan de la misión MER.

Me gustaría terminar de una forma un poco mas clara contándoles una pequeña historia. Ayer tuvimos muchas discusiones sobre “humanos o robots”. Como yo soy el tipo de los robots, les contaré una pequeña anécdota que me ocurrió y de la que aprendí mucho sobre este asunto. Cuando, al principio de todo, tratábamos de concebir como usar un conjunto de róveres en Marte para hacer exploración científica, los chicos de tecnología del JPL hicieron un maravilloso pequeño vehículo llamado Fido.

Steve Squyres Créditos: Cornell

Fido era un gran róver para pruebas. Podíamos llevarlo al campo sin preocuparnos de que se le rayara la pintura. Nos lo llevamos a un lugar llamado Silver Lake, en el desierto de Mojave. Eso fue más o menos en 1997. Era la primera vez que Fido estaba al aire libre. De modo que allí estaba yo con mi equipo, un montón de valiosos genios de la geología, algunos de ellos realmente buenos geólogos de campo. Así que sacamos el róver y, como era de esperar, se rompió. La primera vez que sale al campo, se llena de polvo, se ensucia… y no funciona.

De acuerdo. ¿y ahora qué hago yo con todos estos geólogos que se aburren, que dependen de mí? Por tanto dije: “mirad, demos un garbeo geológico, un paseo de campo”. Todo el mundo se puso las botas, tomó sus martillos de geólogo y sus lupas y todo lo demás. Yo me equipé con un bloc de notas y un cronómetro. Fuimos a una cercana cresta en donde yo sabía que había cosas geológicamente interesantes. Me senté y ellos se pusieron a examinar el terreno. Y yo empecé a medir. ¿Cuánto tarda Andy Knoll en subir a esa roca? ¿Cuánto tiempo emplea Ray Arvidson en coger esa cosa, levantarla, romperla con el martillo y examinarla con la lupa? Estaban haciendo muchas cosas que nuestros róveres no podrían hacer, pero yo me centré en las que ellos hacían que también nuestros róveres podrían hacer. Lo hice de una forma tan cuantitativa como pude, teniendo en cuenta que era un experimento sin planificación ni control. Cuando, más tarde, ordené y elaboré los números, me encontré con que nuestros magníficos robots tardarían un día completo, cuando estuvieran en Marte, para hacer lo que esos chicos podían hacer en 30 o 45 segundos.

Estamos muy, muy lejos de poder construir robots que tengan algo parecido a las capacidades del ser humano para explorar, y mucho menos para pensar. Yo no lo veré en mi vida. Me disgusto mucho cuando oigo a algunas personas hablar del Spirit y del Opportunity como ejemplos de lo innecesario de enviar seres humanos a Marte. Me disgusta mucho, repito. Porque esa no es la discusión que hay que tener. Debemos enviar personas a Marte. Sé que yo no lo veré. Yo todavía soy un tipo de robots. Adoro al Spirit y al Opportunity -y uso el verbo adorar premeditadamente sabiendo que me refiero a algo que no es más que un montón de metal. Los adoro, pero nunca tendrán la capacidad de un ser humano. Y estoy convencido de que enviaremos seres humanos allí pronto.

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El equipo de planificación de MER (Mars Exploration Rovers) lleva una crónica en el diario del principal investigador de los paquetes científicos, el doctor Steven Squyres: Partes 1 * 2 * 3 * 4 * 5 * 6 * 7 * 8 * 9 * 10 * 11 *12 * 13 * 14 * 15