Investigadores de la Universidad de Málaga preparan el software que controlará el brazo y el movimiento del rover que la Agencia Espacial Europea enviará a Marte en 2030 y permitirá traer muestras de roca del Planeta Rojo a la Tierra.
En 2030 se producirá un hecho que la comunidad científica ansía desde hace décadas. Por primera vez en la historia el ser humano realizará un viaje de ida y vuelta a Marte en 2030. La NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) colaboran en Mars Sample Return, misión sin precedentes, que permitirá traer hasta la Tierra muestras de roca marciana, tomadas tanto en el suelo como en el subsuelo de este planeta.
Rocas que serán analizadas con los instrumentos más avanzados, para buscar restos o indicios de la presencia de vida extraterrestre, así como abundar en la confirmación de la existencia de agua en este planeta.
Esta misión supondrá un reto tecnológico como el que nunca antes se ha visto. Tanto que pondrá al límite la capacidad de los investigadores para crear la tecnología adecuada para superar las condiciones ambientales y de radiación que se encontrará en la superficie marciana.
La UMA en la misión Marte 2030 que hará historia
De todo esto sabe mucho investigadores del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Málaga, entre los que se encuentran Carlos Pérez del Pulgar, que han entrado en el consorcio de esta misión internacional.
Ellos aplicarán sus conocimientos de robótica para el desarrollo del programa informático encargado de controlar el brazo mecánico que equipará el vehículo que las dos agencias espaciales pondrán sobre la superficie de Marte.
Para ello tendrán que valerse de un microprocesador de muy poca capacidad de cálculo, menos incluso de la que disponen los móviles actuales. De ahí que el trabajo de programación debe ser especialmente eficiente y sencillo, para poder sacar el máximo partido a un equipo tan limitado como el que se llevará a Marte.
Equipo limitado para resistir el viaje a Marte
¿Y por qué un equipo tan limitado? Pues muy sencillo. La misión se encuentra con un ambiente muy hostil, nada propicio al funcionamiento que los aparatos electrónicos. Allí el vehículo tendrá que hacer frente a unas radiaciones enormes, debido a la ausencia de una atmósfera como la de la Tierra que filtre los rayos cósmicos.
Al mismo tiempo, tendrán que estar preparados para unas temperaturas extremas, muy alejadas tanto por arriba como por abajo, de las que se dan en nuestro planeta. Y otra cuestión fundamental reside en las fuerzas y las vibraciones a la que el equipo estará sometido durante el viaje espacial.
El ambiente al que tendrá que enfrentarse implica que el procesador de la información se aloje en un espacio interior del vehículo, lo más alejado posible de las amenazas externas que puedan dañarlo y provocar el fracaso de la misión.
Pruebas con un prototipo de la Agencia Espacial Europea
“Vamos a trabajar con un prototipo que tiene la ESA a escala del rover Exomars, y el brazo mecánico tendrá una longitud de entre un metro y un metro y medio”, explica Carlos Pérez del Pulgar.
El brazo robótico de la misión a Marte 2030 está dotado con cinco ejes y su movimiento será lento, más que nada, para ahorrar energía. Esta característica implica que los investigadores de la Universidad de Málaga tendrán que idear un programa que active el movimiento del brazo antes de llegar al lugar de donde se cogerá la muestra, “lo cual implica una planificación previa”.
Como las muestras son pequeñas, de medio kilo de peso las de mayor tamaño, apenas se necesita que este brazo tenga mucha fuerza para elevar pesos, algo que va en favor de la ligereza del vehículo y, de paso, de un consumo mínimo de energía.
El brazo estará construido en aluminio y todavía no está claro qué tipo de herramienta equipará, si una especie de pala o algo similar a un tubo de ensayo con capacidad para aspirar.
Por el momento, el equipo de la Universidad de Málaga hará los ensayos con dos vehículos diferentes. Un modelo de la ESA; y otro del instituto DFKI de la Universidad de Bremen, que equipa un brazo robótico comercial. Tras los ensayos se verá qué soluciones son las que finalmente monte el rover.
Algoritmo para calcular la ruta del rover marciano
El rover de la Mars Sample Return, que alcanzará Marte en 2030, tendrá un nivel de autonomía elevado y el equipo de Pérez del Pulgar también trabaja en el desarrollo de un algoritmo para elegir el camino idóneo para llegar a los lugares de donde se tomarán las muestras.
Los investigadores de la Universidad de Málaga se han ocupado del diseño del algoritmo que ayudará a que el vehículo tome la ruta adecuada para recorrer la superficie del Planeta Rojo.
La cuestión no es baladí y es clave en el éxito del trabajo. El vehículo tiene que ser capaz de elegir un camino sin obstáculos, tomar la ruta menos costosa desde el punto de vista energético y también detenerse y ‘pedir ayuda’ a la Tierra cuando no sepa cómo resolver la situación, para que los responsables de la misión puedan moverlo como si fuera un coche teledirigido, para minimizar el riesgo de perder el vehículo y que toda la misión se vaya al traste.
Imágenes por satélite y tomadas por el propio rover en Marte
Este algoritmo deberá interpretar la información que le llega sobre el terreno de Marte de imágenes de satélite, similares a las cualquier usuario puede ver de la Tierra con Google Maps, y que alcanzan una resolución de un píxel por metro. Y las completa con las que toma el propio rover una serie de cámaras y sensores que dan información del terreno por el que se mueve.
“Estamos muy centrados en la parte del terreno, porque es una parte que no está resuelta. Se están estudiando métodos para que, a través de las imágenes satélite de Marte, interpretar cómo es el terreno. Porque no es lo mismo atravesar una duna que un terreno rocoso. Y también el comportamiento de la rueda en el terreno: no es lo mismo un tipo de rueda que otro, solamente el diámetro ya afecta; el diámetro; el tipo de rueda y su comportamiento ante el derrape; el consumo que tiene sobre diferentes terrenos…”.
Los sensores son un gran obstáculo tecnológico a salvar en esta misión. Ahora, en tecnología terrestre hay sensores láser muy avanzados para hacer un mapa 3D. Sin embargo, no están preparados para salir al espacio, ya que funcionan con una serie de espejos que son muy delicados y no aguantarían el viaje.
El reto de los investigadores de la Universidad de Málaga es enorme. Pondrá a prueba su capacidad para desarrollar algoritmos certeros y eficientes. Conlleva una gran responsabilidad, ya que será una misión con una trascendencia similar a la que llevó al hombre a la Luna. Y pueden apuntarse el tanto de haber participado en una de las misiones que cambiará la historia de la exploración del espacio.
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