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Mars Pathfinder: Gloria, pasión y muerte de una sondaEnric Quílez | Cataluña, España.
El preludio.La Mars Pathfinder ha sido una de las misiones más rentables de la NASA. Tras los graves recortes presupuestarios sufridos a principios de los 90, se ha favorecido el desarrollo de misiones baratas y simples, en contraposición a las de presupuestos exorbitantes, antes tan frecuentes. Curiosamente, los proyectos baratos siempre han sido comparativamente más eficaces, como por ejemplo las sondas Voyager, que tantos dividendos científicos han dado.El desarrollo, lanzamiento y seguimiento de la misión ha costado entre 200 y 300 millones de dólares, lo mismo que una producción cinematográfica importante. Ni que decir, que los resultados para la ciencia y para la Humanidad que ha proporcionado la Mars Pathfinder han sido muy superiores a los que hubiese dado cualquier película rodada con ese presupusto. Además, hay que añadir que la Mars Pathfinder fue construida y lanzada en un tiempo muy reducido: sólo tres años y medio. Pero ya bastante antes de que arribase a Marte, la espectación era notable. La Mars Pathfinder está formada por dos módulos independientes: la estación científica, con detectores de imágenes y un instrumento para obtener datos ambientales y el módulo independiente, el Sojourner, un vehículo motorizado que puede moverse libremente por la superficie, a fin de fotografiar los alrededores y de analizar químicamente el suelo y las rocas mediante un espectrómetro de rayos X.
Vista desde la Carl Sagan del Sojourner analizando la roca Yogi. Se aprecian las trazas del todoterreno. Los Picos Gemelos al fondo a la izquierda.Es normal que una misión así despertase interés. El hombre volvía al planeta rojo. Pero por primera vez, iba a poder moverse libremente por su superficie. La NASA reforzó su sistema informático con 20 servidores adicionales, a fin de poder satisfacer la enorme demanda de accesos a la Web de la Pathfinder. Y las perspectivas se superaron: 47 millones de conexiones en tan sólo los cinco primeros días de la misión. Actualmente, ha habido ya 566 millones de accesos, cosa que lo convierte en uno de los eventos más masivamente difundidos por Internet. También las televisiones de todo el mundo se prepararon para el acontecimiento. La CNN cubrió en directo la llegada de la sonda a Marte. No en vano el día acompañaba (el 4 de julio es el Día de la Independencia en los Estados Unidos). Todo esto contribuyó a convertir la pequeña sonda terrestre en un fenómeno mediático como hacía tiempo que no se veía. A parte de los estudios científicos a realizar, uno de los objetivos principales de la misión era el de estimar la factibilidad de enviar pequeñas cargas útiles a Marte en poco tiempo y a bajo coste para futuras misiones tripuladas. Así que mucha gente vio esta misión como un preludio a la llegada del hombre a Marte o como el inicio de un nuevo proyecto Apolo. Esto, unido a una creciente moda por Marte, alimentada por películas o por el anuncio de meteoritos marcianos con supuestos restos de vida fosilizada en su interior, garantizaban la atención sobre la misión.
La llegada.Así pues, todo estaba dispuesto para la llegada de la Pathfinder a Marte. Desde la Tierra había un cierto nerviosismo, puesto que el Telescopio Espacial Hubble había tomado unas fotografías preocupantes: cerca de donde iba a aterrizar la sonda se había formado una tempestad que podría afectar negativamente a toda la misión. Afortunadamente, nada sucedió y la tormenta no llegó a ser un problema. De hecho, paradojas de la vida, los problemas meteorológicos más graves, ocurrieron en la Tierra, donde las lluvias impidieron la recepción de los datos que enviados desde Marte en algunos momentos de la misión.Tras las últimas correcciones de rumbo de la sonda, todo se desarrollaba según lo previsto. El robot Sojourner había sido despertado y todos los instrumentos parecían funcionar bien. A dos días del encuentro con Marte, la sonda viajaba a 19.080 km/h respecto a éste. Y por fin, la hora de la verdad. El 4 de julio de 1997, la Mars Pathfinder entró en la atmósfera superior marciana, a 150 km sobre el suelo y a la friolera de más de 26.000 km/h, protegida por una coraza térmica, que la salvaguardó de las temperaturas extremas alcanzadas a causa de la fricción. Durante todo el descenso, las comunicaciones con la Tierra se interrumpieron tal como estaba previsto y la sonda sólo transmitió una señal de control que, mediante Doppler, permitió conocer exactamente los cambios de velocidad experimentados. Las condiciones extremas que tuvo que soportar la sonda durante su entrada en la atmósfera incluían también la brusca desaceleración producida por la fricción, que llegó a ser en algunos momentos de hasta 25 G (1 G es la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra). A unos 10 km de altitud, cuando la sonda había pasado de 7.600 m/s a tan sólo 400 m/s, se desplegó el paracaídas principal, separándose primero el escudo inferior y después el superior. Este último, permaneció unido a la sonda durante unos segundos, a fin de aprovechar el efecto de frenado adicional que proporcionaron unos cohetes que llevaba la sección superior del escudo. Finalmente, el cable se cortó y la sonda se desprendió. Aquí hizo su aparición la parte más novedosa del aterrizaje: toda la sonda estaba protegida por una serie de bolsas de aire (airbags) que amortiguaron el impacto final con el suelo, que se produjo a 50 km/h. La sonda, con aspecto de una enorme bola protegida por los colchones de aire fue rodando y rebotando por la superficie unas quince veces durante 1 km, hasta que finalmente se detuvo. La operación había durado poco más de 5 minutos y el éxito obtenido hacía pensar en su uso para posteriores misiones. La sonda había aterrizado por el lado correcto y anunciaba a los controladores de la Tierra que todo funcionaba adecuadamente. La sonda dejó de transmitir, los airbags se deshincharon y la Pathfinder se preparaba para su primera salida de Sol antes de reiniciar su actividad.
Las primeras imágenes.Una vez deshinchados los airbags, la estructura tetraédrica de la Mars Pathfinder se abrió desplegando sus tres pétalos cubiertos con paneles solares que proporcionarían energía a la sonda. Ésta había aterrizado en un terreno casi plano, con menos de dos grados de inclinación. Esta circunstancia hizo temer en un principio por el éxito pleno de la misión, puesto que buena parte de ella consistía en analizar rocas y un terreno rocoso hubiese producido inclinaciones mayores. Mas, finalmente, la buena fortuna quiso que la morfología fuese la deseada: las primeras fotografías transmitidas por la sonda mostraban un suelo rocoso. La alegría de los científicos en la Tierra fue enorme.Mientras tanto se había planteado un problema. Uno de los airbags no se había deshinchado totalmente y ello podría dificultar el descenso del robot Sojourner. Afortunadamente el problema pudo resolverse a tiempo. No eran las primeras fotografías de la superficie de Marte que se recibían. Años antes, las Viking tomaron multitud de ellas, pero por la gran avalancha de internautas que accedieron a los servidores de la NASA bien pudieran haber sido las primeras. En pocas horas se alcanzaron los millones de conexiones. El terreno que mostraba la cámara de la sonda era rocoso, con piedras de diferentes tamaños y formas, cosa que disparó la imaginación de los científicos, que se pusieron a bautizar las rocas marcianas con nombres fantasiosos (Yogi, Casper o Scoobee-Dubee-Doo son algunos ejemplos). Pero uno de los rasgos más distintivos fueron un par de elevaciones, bautizadas como Twin Peaks (Picos Gemelos), que a parte de ser una conocida serie de TV, es el nombre de unas famosas montañas californianas. Los Picos Gemelos, ubicados a 1 km de distancia, permitieron localizar inmediatamente y con gran exactitud el lugar de aterrizaje de la Pathfinder. Hay que tener en cuenta que el terreno casi plano que encontraron las Viking dificultó muchísimo esa tarea. La Pathfinder tuvo mejor suerte: habían aterrizado muy cerca del lugar previsto, en la boca del Valle de Ares, en Chryse Planitia, coordenadas: 19,13° Norte, 33,22° Oeste. La estación científica fue rebautizada como Carl Sagan Memorial Station, en honor al conocidísimo astrofísico, escritor y divulgador Carl Sagan, creador de la popular serie de TV "Cosmos" y colaborador en múltiples proyectos del JPL (NASA), como el proyecto Viking. Tras la excitación inicial y la celebraciones, una vez resueltos unos pequeños problemas técnicos de comunicación entre la estación científica y el todoterreno, todo estaba a punto para el descenso del Sojourner.
Los primeros pasos.En Sol 2 (el equivalente marciano de día terrestre 2), las dos rampas de descenso del Sojourner habían sido desplegadas con éxito tras la resolución de los problemas que habían aparecido con el airbag que no se deshinchó totalmente. Llegados a este punto, convendría hacer una pequeña aclaración sobre las fechas. Hay que recordar que el día marciano dura 24 horas y 37 minutos, por lo que no podemos contar por días terrestres. Además, la salida del Sol desde Marte era un acontecimiento importante para la misión, pues su ubicación permitía a la Pathfinder localizar la Tierra y, por lo tanto, apuntar sus antenas correctamente para las comunicaciones. Asimismo, alimentaba los paneles solares, cuya importancia fue creciendo conforme de iban agotando las baterías propias de la estación.
Detalle del Sojourner en la roca Yogi. Se puede apreciar el característico color rojizo del suelo marciano y las seis ruedas del vehículo.Este exceso de duración del día marciano ocasionó también problemas fisiológicos a los controladores terrestres, acostumbrados a un día algo más corto y cuyos ciclos biológicos diarios (circadianos) se resistían tozudamente a adaptarse a los marcianos. El momento más esperado de la misión estaba a punto de producirse: el pequeño todoterreno, un vehículo del tamaño de un microondas y dotado de seis ruedas inició su lento descenso de cuatro minutos por la rampa de la estación hasta tocar el suelo marciano. El Sojourner comenzó a avanzar dejando unas marcas en el polvoriento suelo marciano. Sin duda, las primeras huellas de un vehículo en Marte y probablemente no las últimas. Este pequeño todoterreno ha costado 25 millones de doláres, pesa 15 Kg y es capaz de alejarse unos 500 metros de la nave principal, si bien las primeras salidas iban a ser mucho más cortas. El Sojourner está dotado de un software que le permite tomar cierto tipo de decisiones independientes, en especial cuando está mucho tiempo sin recibir instrucciones de la Tierra. La finalidad es obvia: si por error se perdiese el contacto, el Sojourner intentaría regresar junto a la Carl Sagan por sus propios medios. Poco después del descenso, el contacto con la Tierra hubo de interrumpirse puesto ésta se puso en el horizonte, cortándose por unas horas las comunicaciones. El Sojourner no permaneció ocioso durante ese tiempo. Introdujo en el suelo su principal instrumento: el espectrómetro de rayos X Alfa Protón: APXS (Alpha Proton X-Ray Spectrometer). El espectrómetro bombardea las muestras con partículas alfa y mide la energía de éstas al rebotar. Mediante esos datos, es posible determinar la composición química del suelo. La primera muestra de terreno llevó 10 horas de análisis. El Sojourner almacenó los datos en memoria a la espera de poderlas transmitir a la estación y de allí a la Tierra. Tras la puesta de sol, el vehículo se aletargó a fin de ahorrar energía.
Las rocas marcianas.Una de las primeras actividades realizadas tras la salida del sol fue la de efectuar una fotografía panorámica (360°) de los alrededores. Ahora era el momento de decidir cuál iba a ser la primera excursión del Sojourner a una roca y se optó por la más cercana: Barnacle Bill (percebe Bill). La sorpresa llegó cuando en la Tierra se pudieron procesar los datos espectrométricos de la composición de la roca: Barnacle Bill tuvo su origen en ¡una erupción volcánica! Se llegó a esta conclusión al detectar cantidades muy elevadas de silicio y de dióxido de silicio en su composición, material de origen volcánico. En concreto, estos materiales se encuentran en forma de andesita, una de las rocas más frecuentes de nuestro planeta. Para comprender la sorpresa producida, hay que tener en cuenta que los meteoritos marcianos que han llegado hasta la Tierra tenían contenidos más bien pobres en estos materiales. Además, Marte apenas tiene volcanes y carece de placas continentales, por lo que no se esperaba actividad endógena apreciable. En cualquier caso, la hipótesis queda abierta y no será el único misterio por resolver del torrente de datos que nos ha enviado el Sojourner.El 9 de julio, el vehículo se dirigió hacia la roca denominada Yogi. En días posteriores, hubo excursiones a las rocas Casper, Scubee-Dubee-Doo... nombres todos ellos claramente informales. Llegados a este punto, quisiera hacer un inciso sobre las etimologías que se les da a los fenómenos extraterrestres. Los planetas y los grandes accidentes suelen tomar nombres de dioses del panteón greco-romano (Marte, Ares, Fobos, Monte Olimpo...); para los detalles más finos (cráteres, llanuras, etc.) se suelen emplear nombres de astrónomos y científicos famosos; para los detalles menores (como las susodichas rocas) se emplean nombres más informales. ¿O es que Yogi y Scubee-Doo son nuestros modernos mitos y héroes? Lo que sí que es seguro es que esta misión ha estado plagada de anécdotas y de incidentes. Por ejemplo, han sido muy frecuentes los problemas informáticos de la estación Sagan que, por lo general se ha comportado estupendamente, superando con creces su vida esperada en tres veces, pero que también ha sufrido dificultades. Así, un error del programa hacía que el ordenador se colgase cuando tenía mucha actividad y se reiniciase, dando al traste con la multitarea y teniendo que ejecutar los comandos secuencialmente -¿no os recuerda todo esto a algo muy familiar?-. En cualquier caso, los problemas se solucionaron con un parche y a partir de ahí las cosas mejoraron. Otro incidente curioso fue lo que se vino a llamar "el primer accidente de circulación de Marte", cuando el Sojourner colisionó con una de las rocas a las que se dirigía, al no apreciar correctamente su distancia. De hecho, incluso intentó escalarla, pero las salvaguardas de su programa actuaron y detuvieron el vehículo que, por lo general, se ha portado estupendamente, dando muy pocos problemas y durando 12 veces más de lo previsto.
Volverán las lluvias suaves...El análisis de los datos transmitidos por la Pathfinder han confirmado las sospechas de que en Marte, entre hace 3.500 y 1.800 millones de años había agua líquida en la superficie. Los cercanos Picos Gemelos muestran signos de erosión y de estratificación y parece ser que la sonda aterrizó en el fondo de un lecho seco que otrora fue un importante desagüe de corrientes muy caudalosas que provenían de terrenos más elevados.La morfología de las rocas muestra erosión importante, cosa que hace pensar que vinieron arrastradas por la corriente de lugares bastante alejados. Esto contrasta con el paisaje que observaron las Viking, con rocas angulosas, probablemente de origen meteórico. Hasta la llegada de la Pathfinder a Marte, las principales evidencias de agua en la superficie en eras pasadas era la existencia de cadenas de valles de apariencia fluvial, originadas por torrentes de agua de lagos o mares interiores que, en algún momento, se desembalsaron o bien de precipitaciones copiosas. Para que fuese posible la existencia de agua líquida en la superficie, la atmósfera primitiva debió ser mucho más densa que la actual e incluso pudo experimentar actividad geotérmica endógena, si bien hoy no se observa. Otros signos de agua son la presencia de canales centrales (thawegs) en los valles más anchos de posible origen fluvial, ya que el flujo de agua descendente es más fuerte en el centro, con lo que sus efectos también lo son. Eso descartaría otros orígenes hídricos (fuentes) o mecánicos (aludes). Es muy posible que hayan existido en el pasado incluso grandes acumulaciones de agua en Marte, formando lagos y mares, ya que se han detectado redes de drenaje, posibles líneas de costa y terrazas producidas por erosión. Estas muestras son especialmente claras en el hemisferio norte.
Vista de la roca Moe. Pueden apreciarse en su superficie unos agujeros excavados probablemente por la erosión del viento, análogos a los ventifactos terrestres.Tampoco se descartan precipitaciones acuosas, ya que algunos cráteres y terrenos antiguos están muy erosionados. Pero los datos que ha aportado la Mars Pathfinder han aumentado las evidencias a favor de la existencia de agua en Marte en el pasado. De los análisis del suelo y de las fotografías se concluye la presencia de guijarros redondeados -equivalentes a los cantos rodados terrestres- e incluso posibles conglomerados rocosos, formados por una posterior sedimentación y compactación de los materiales fluviales. También se ha observado la presencia abundante de arena, signo de la acción erosiva del agua sobre las rocas. Todo esto es muy frecuente en la Tierra. Quizás una de las evidencias hídricas más genuinamente marciana sea la presencia de un polvo muy magnético (maghemita sobre pequeños granos de silicio) que sólo puedo formarse cuando Marte tenía una atmósfera densa y más caliente. ¿Qué fue de la atmósfera marciana? Parece ser que una parte debió perderse al espacio, pero otra se encuentra congelada entorno a los polos de Marte. Los ciclos estacionales hacen que las variaciones térmicas producidas la congelen y descongelen alternativamente y eso produce efectos mesurables en el período de rotación del planeta. De hecho, en invierno, entre un 20 y un 30% de la atmósfera se congela cerca de los polos. Esto produce variaciones en la presión atmosférica más que notables. La temperatura en Marte también tiene comportamientos muy peculiares. Ésta oscila entre los -10° C -el máximo- entorno a las 14:00, hora local hasta los -76° C justo antes de la salida del Sol. Pero el aspecto verdaderamente curioso es cómo varía la temperatura en función de la altura. La Pathfinder estaba dotada de sensores térmicos a 25, 50 y 100 cm del suelo y los datos que obtuvo fueron realmente diferentes, ya que conforme aumenta la elevación respecto del suelo, la temperatura decrece muy rápidamente. Ello origina unos remolinos de aire ascendentes muy rápidos que no se observan en la Tierra, ya que la temperatura varía aquí con mayor suavidad. Esto es algo más que una simple curiosidad, ya que deberá tenerse muy en cuenta a la hora de diseñar los trajes protectores para los futuros astronautas de Marte, con mayor protección térmica en la cabeza que en los pies. Se detectaron también rápidas fluctuaciones de presión que podrían ser las causantes de algunas fuertes corrientes de aire. A ello se deba quizás la presencia omnipresente de polvo en la seca atmósfera marciana, cosa que limita a unas cuantas decenas de kilómetros la visibilidad y le confiere ese color característico a sus cielos, entre amarillento y rojizo según las horas y la climatología. Otro de los descubrimientos que ha facilitado la Pathfinder ha sido la posibilidad de poder medir el momento de inercia de Marte a partir de la precesión del polo de rotación del planeta. Eso ha sido posible gracias a la comparación con los datos que en su día tomó la Viking. Y se desprende que la dirección del eje de rotación de Marte ha variado ligeramente. Gracias a esto es posible calcular la velocidad de precesión (variación de dicha velocidad), que está en relación directa con el momento de inercia del planeta. Mediante suposiciones sobre los materiales que componen el manto de Marte (a partir de los meteoritos de origen marciano que hemos hallado en la Tierra y de los análisis de rocas del Sojourner) y con los datos de momento de inercia, se ha estimado que el núcleo de Marte podría ser metálico y con un radio de entre 1.300 y 2.400 km.
El final del principio.Pero hasta el reinado más largo y brillante debe llegar a su fin. Conforme la vida de la Pathfinder se prolongaba más allá de lo esperado y los datos continuaban llegando, conviertiendo lo extraordinario en una dulce rutina, las ruedas de prensa de la NASA que, inicialmente eran diarias, se iban espaciando cada vez más y más.El Sojourner visitó bastantes rocas más: Lamb, Souffle, Cradle, Desert Princess, Baker's Bench, Mini Matterhorn, Mermaid, Moe... Las baterías del todoterreno y de la Estación Sagan se fueron agotando y tuvieron que depender únicamente de la poca energía que proporcionaban sus paneles solares, por lo que la actividad podía ser únicamente diurna. Además, había que tener en cuenta la variante posición de la Tierra en el cielo marciano a la hora de transmitir los datos. Las bajas temperaturas reinantes no fueron excesivamente problemáticas, ya que los sistemas estaban preparados para ellas. El polvo fue uno de los elementos más a tener en cuenta. Conforme pasaban los días, una fina película de polvo se iba adhiriendo a los paneles solares, cosa que restaba eficacia a las células fotovoltaicas. Gracias a ello, fue posible calcular la tasa de deposición de polvo sobre la sonda. También el Sojourner proporcionó datos valiosos sobre el polvo que cubre la superficie marciana, realizándose algunos experimentos sobre abrasión entre el suelo y las ruedas del vehículo. La estación Sagan interrumpió unas cuantas veces la transmisión de datos con la Tierra debido a problemas diversos, pero siempre pudo restablecerse la comunicación, hasta el 27 de septiembre de 1997, fecha de la última transmisión útil de información con la Pathfinder. Si bien posteriormente fue posible restablecer unos pocos minutos el contacto, las cosas ya no volvieron a ser lo que antes. La estación Sagan había agotado totalmente sus baterías y sólo dependía de la energía que pudiesen proporcionarle sus paneles solares. Por desgracia, las órdenes de desconectar la batería y pasar a modo solar llegaron demasiado tarde y se produjeron una cascada de fallos de los que la sonda no pudo recuperarse totalmente. El 4 de noviembre de 1997 finalizaba el plazo que se había dado la NASA para tratar de recuperar el control. No fue posible y el día 5, en una rueda de prensa se hizo una declaración oficial en que se daba por concluida la misión y se repasaban los logros obtenidos, que no han sido ni pocos ni menores. Y todas las cosas buenas llegan a su fin. El 11 de marzo de 1998 se hizo un último intento desde la Tierra por si la sonda aún estaba intentado comunicarse automáticamente, pero no hubo respuesta. La Mars Pathfinder había finalizado heroicamente su misión y fue inmortalizada en un sello conmemorativo de 3 dólares, emitido el 10 de diciembre de 1997. Los datos recibidos aún tardarán años en ser procesados y estudiados con detalle, pero en pocos meses nuestro conocimiento sobre el planeta Marte se ha incrementado notablemente y nada volverá a ser como antes. Las incidencias, los éxitos y los problemas de la misión servirán para futuras misiones. Así, vehículos como el Nomad de la serie Rocky ya han sido probados con éxito en la Tierra y se pretende utilizarlos en futuras misiones a Marte y a la Luna. El final del principio deja paso a nuevas misiones como la Mars Global Surveyor y otras que de bien seguro veremos pronto, ya que Marte ha despertado desde antiguo una fascinación en el hombre hasta el punto de identificarlo con el dios de la Guerra por su rojizo color. Es posible que la Pathfinder nos haya brindado una perspectiva más simpática y menos sanguinaria del planeta que un día posiblemente albergó ríos y lagos y, ¿quién sabe? tal vez, vida.
Enric Quílez
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