«Ingenio»: un helicóptero sobrevuela Marte



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El robot Perseverancia, que lleva más de un mes en el cráter Jezero, no está solo. Trae consigo un pequeño helicóptero, bautizado Ingenio. Hasta ahora se ha colgado debajo del marco, plegado para ocupar el menor espacio posible y oculto por una cubierta que lo protege del polvo y rocas levantadas durante el aterrizaje.

Estas semanas se han dedicado a probar y calibrar las cámaras y los mecanismos de a bordo, una tarea larga y complicada. Se movió unos cien metros, buscando un lugar plano para depositar el helicóptero, un helipuerto. Desechaste el blindaje y desconectaste los cables que te conectaban al helicóptero. Después, Perseverancia liberó las mandíbulas que lo sujetaban, permitiéndole abrir sus cuatro frágiles piernas y caer al suelo. El vehículo luego retrocederá y se retirará a una distancia segura, dejando un campo despejado para Ingenio para que el sol cargue las baterías. Y tendrás todo el aire de Marte a tu disposición para tomar el primer vuelo, que la NASA espera ser el lunes a las 3.30 a.m. de mañana, Hora de la costa este de EE. UU., 9:30 am hora de la península española. Aquí hay algunas respuestas sobre esta nueva forma de explorar el planeta rojo:

¿Por qué un helicóptero en Marte?

Ingenio es solo una prueba de concepto, una prueba de ingeniería. No se le asignan tareas científicas o exploratorias. Solo es cuestión de demostrar que puede volar en un entorno hostil y desconocido como es la atmósfera marciana.

¿Funciona como un helicóptero convencional?

En general, sí. Utiliza un rotor de doble contrarrotación: unas palas giran hacia la derecha y otras hacia la izquierda para que su movimiento se compense y la reacción no haga girar todo el vehículo. Por eso no necesita rotor de cola. En este sentido, se parece más a un dron que a un helicóptero.

¿Podrá moverse en la fina atmósfera de Marte?

Esto es lo que intentas controlar. La densidad del aire es solo una centésima parte de la de la Tierra, equivalente a lo que existe aquí a 30.000 metros sobre el nivel del mar. No les llega ningún avión convencional. Y menos aún un helicóptero, cuyo techo operativo (aterrizaje y despegue) está muy por debajo de los 8.000.

En el futuro, otros modelos pueden incluir pedidos más complejos. «Ingenuity» es solo un robot obediente pero sin muchas luces.

Para levantarse, los rotores de Ingenio Tienen que girar a la increíble velocidad de 2.400 rpm, casi como las palas de una batidora y cinco veces más que en un helicóptero convencional. Es una situación tan precaria que los vuelos se programan justo antes del mediodía hora local, cuando se estima que la densidad del aire habrá ganado unas milésimas y podrá ofrecer un poco más de sustentación.

¿Por qué se adoptó este diseño y no el típico diseño de drones cuadricópteros?

Por una razón muy simple: no estaba bien. Para elevarse en el tenue aire marciano, Ingenio Necesita hojas muy grandes, de más de un metro de diámetro, aunque su peso (en Marte) no llegue al kilo. No son plegables y se ajustan muy bien debajo del vientre de Perseverancia. Un quadcopter no había podido acomodarte.

¿Ha sido probado en tierra?

Tan lejos como sea posible. En gran parte, su diseño se basa en modelos matemáticos de lo que se conoce sobre la atmósfera y la climatología marcianas. El prototipo voló dentro de una cámara de vacío, pero a costa de aligerar su peso para simular una gravedad menor (en Marte pesa poco más de medio kilo, en comparación con casi dos kilos en la Tierra). Por este motivo, las pruebas se realizaron únicamente con el sistema de propulsión y el tren de aterrizaje; la electrónica de control y las baterías permanecieron en tierra, conectadas al helicóptero por un cable. Entonces, las pruebas en condiciones reales solo pueden tener lugar en Marte.

¿Eres autónomo?

Debe ser. Las señales de radio tardan más de diez minutos en llegar a Marte. Tal retraso hace que sea imposible controlar un helicóptero, o casi cualquier otro tipo de vehículo, desde aquí.

En este caso, autónomo no significa «inteligente». Los vuelos de Ingenio se planean con anticipación. Las instrucciones para el despegue, la altitud y el rumbo se almacenan en su memoria mucho antes de que comience el vuelo. Y debería seguirlos lo mejor que pueda. Su capacidad de decisión se limita a corregir desviaciones debidas, por ejemplo, a rachas de viento.

En el futuro, otros modelos pueden comprender órdenes más complejas, como «pasar por encima de esa roca evitando los voladizos en el suelo» (lo que hacen, hasta cierto punto, Perseverancia). Ingenio es solo un robot obediente pero sin muchas luces.

¿Tiene una computadora de vuelo a bordo?

Sí. Es una unidad comercial, muy parecida a la que probablemente equipa el celular que llevas en el bolsillo. Y no hay exceso de memoria: 2 gigabytes de RAM y 32 de ROM, lo que corresponde a un teléfono de gama baja. Eso sí, tiene mucha más batería y, además, un pequeño panel de células solares para recargarlo junto con unos calefactores para protegerlos de la gélida noche marciana.

Quizás esto pueda darle una idea de la potencia que tiene su teléfono celular: en IngenioEste procesador controla dos unidades de navegación inercial, un inclinómetro, un altímetro láser y dos cámaras. Todos, productos comerciales. Si está interesado, puede obtener un sensor giroscópico idéntico por menos de $ 600 y un altímetro por $ 150.

Ilustración de la obra de
Ilustración de la obra «Ingenio» en Marte, con «Perseverancia» de fondo.AP

Es la primera vez que una nave interplanetaria usa Linux como su sistema operativo. Está programado en el lenguaje JPL llamado «F-prime», adecuado para aplicaciones de control de vuelo. Si eres un entusiasta de las computadoras, probablemente no lo sepas. Pero está disponible para descargar en Internet, con fuentes, tutoriales y todos los detalles.

¿Emitirá imágenes?

Sí. Directamente un Perseverancia y de ahí a la Tierra. Una de sus cámaras en blanco y negro apunta verticalmente hacia abajo. Ofrece una calidad modesta, como la VGA de nuestras computadoras antiguas. El helicóptero estima su velocidad comparando la velocidad a la que las características del terreno (o su propia sombra) se mueven en imágenes posteriores. La otra cámara de alta definición mira hacia adelante en un ángulo oblicuo. Es el que promete las vistas más espectaculares, con una calidad superior a 4K

¿Qué autonomía tiene?

Noventa segundos de vuelo. Sus pequeñas baterías eléctricas no dan más. En ese período de tiempo puede alcanzar un techo máximo de diez metros y alejarse un máximo de 300 metros.

El primer vuelo se limitará a un desnivel de hasta unos tres metros, girará sobre sí mismo como si explorara el horizonte y volverá a asentarse. Nada espectacular. En los intentos posteriores tienes que ir más y más alto.

¿Acompañarás a «Perseverance» en su exploración del cráter?

No. Perseverancia tiene su propio conjunto de experimentos y el helicóptero, un polizón de última hora, no es uno de ellos. Al equipo de vuelo se le dio alrededor de un mes para sus pruebas. En total, están previstos cinco vuelos. Después, Ingenio aterrizarás más o menos donde estás ahora y Perseverancia se irá a hacer lo suyo, dejándolo abandonado, a pesar de que su equipo sigue en perfecto estado.

Rafael Clemente Es ingeniero industrial y fue el fundador y primer director del Museo de las Ciencias de Barcelona (ahora CosmoCaixa). Es el autor de ‘Un pequeño paso para [un] man ‘(Dome Books).

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