Cómo se esteriliza una nave que debe viajar a Marte

Por Daniel Marín, el 11 agosto, 2013. Categoría(s): Astronáutica • Marte • NASA • Sistema Solar • sondasesp ✎ 40

Uno de los mayores peligros de la exploración de Marte es la contaminación con microorganismos de origen terrestre. El planeta rojo posee enormes reservas de hielo subterráneo y unas temperaturas no demasiado gélidas que en teoría pueden garantizar la supervivencia de muchas formas de vida procedentes de nuestro planeta. Por este motivo, cualquier sonda espacial enviada a Marte debe ser esterilizada previamente. ¿Cómo? Veámoslo.

Un técnico recoge muestras del escudo térmico de Curiosity para asegurarse de que ha sido convenientemente esterilizado (NASA).

Para empezar, conviene señalar que la contaminación de otros mundos con microorganismos terrestres es un tema muy serio que preocupa a la comunidad científica internacional. La NASA cuenta incluso con la Oficina de Protección Planetaria, encargada de dictar las normas de esterilización de los vehículos espaciales que estudian los cuerpos del Sistema Solar potencialmente habitables (Marte, Europa, Encélado, Titán, etc.). En este caso, ‘habitable’ hace referencia obviamente a las formas de vida terrestres. Todas las misiones a Marte han sido esterilizadas -sí, incluyendo las sondas Mars soviéticas-, aunque los estándares han variado con el tiempo. Cuando se lanzaron las misiones Viking todavía se pensaba que la superficie de Marte podía ser habitable y los procedimientos de esterilización fueron extremadamente concienzudos. Tras comprobar que el Marte actual no es precisamente un paraíso para la vida, estos requisitos se rebajaron, sólo para volver a aumentar recientemente ante la evidencia de la existencia de grandes reservas de hielo subterráneo y de la presencia temporal de agua líquida en algunos lugares de la superficie.

De acuerdo con la Oficina de Protección Planetaria, existen cinco categorías de misiones según el peligro de contaminación biológica. Las categorías I y II abarcan todo tipo de misiones a cualquier lugar del Sistema Solar donde exista nulo o poco riesgo de contaminación por parte de microorganismos terrestres (Dawn, MESSENGER, etc.). La Categoría III afecta a sondas que sobrevuelen u orbiten lugares con un riesgo potencial de contaminación (Galileo o Cassini), mientras que la Categoría IV queda reservada para sondas de superficie que estudien esos mismos lugares. Huelga decir que todas las misiones a Marte, Europa o Encélado son de Categoría III o IV. La Categoría IV está dividida a su vez en tres subcategorías: IVa, IVb y IVc, de menor a mayor riesgo de contaminación. En el caso de Marte, la Categoría IVb está reservada a misiones que estudien regiones donde pudo surgir la vida sobre el planeta rojo, mientras que la IVc incluye aquellas sondas que exploren lugares donde pueda haber agua líquida en la actualidad. Por último, la Categoría V engloba las sondas que traigan muestras de cualquier punto del Sistema Solar a la Tierra (en este último caso el objetivo es evitar una posible contaminación por parte de organismos alienígenas). Dependiendo de las características de una misión determinada, una misma misión puede recibir varias categorías al mismo tiempo en función de los objetivos que estudie.

El rover Curiosity, al igual que Spirit y Opportunity, es una misión de Categoría IVa, es decir, de alto riesgo de contaminación, aunque no el máximo. Por ello es esencial asegurar una adecuada esterilización del vehículo. No obstante, eliminar todos los microorganismos que pueda transportar un vehículo espacial no sólo es imposible, sino que se trata de un requisito que entra en conflicto con otros parámetros de la misión. Al ser de Categoría IVa, la Oficina de Protección Planetaria permitió que Curiosity fuera lanzado con un máximo de medio millón de ‘esporas bacterianas’ en todo el sistema de vuelo (el rover propiamente dicho, la etapa de descenso, el escudo térmico, etc.). Las esporas bacterianas son muchísimo más resistentes que las bacterias normales, de ahí que se consideren un estándar a la hora de certificar la esterilización de un medio.

Las partes exteriores son las más susceptibles de contaminar la superficie de Marte, por lo que en realidad el requisito anterior es más estricto en estas zonas. Como resultado, el rover, el paracaídas y la cubierta trasera del escudo térmico (backshell) no pueden albergar más de 300 000 esporas bacterianas y su densidad no debe superar en cualquier caso las 300 esporas por metro cuadrado. Esta última condición garantiza que no se pueda lanzar una sonda que cumpla teóricamente con la normativa y que sin embargo transporte todas las esporas en un único lugar de la nave. Además, puesto que el escudo térmico y la etapa de descenso de Curiosity fueron diseñados de tal forma que resultaba muy probable que se rompiesen al impactar contra el suelo de Marte, se decidió que no más de 200 000 esporas deberían viajar en estas partes del vehículo.

Pero, ¿cómo se garantizan estos niveles de esterilización? Pues mediante dos técnicas muy simples. La primera consiste en limpiar repetidamente las superficies de la nave con alcohol y otros disolventes, mientras que la segunda pasa por calentar el equipo hasta temperaturas lo suficientemente altas. Los técnicos encargados de montar la nave se encargan de esterilizar las superficies regularmente con alcohol, mientras que las piezas y equipos capaces de soportar altas temperaturas -no todos- se calientan a temperaturas que oscilan entre los 110º C y los 146º C durante largos periodos de tiempo (con un máximo de 144 horas). La temperatura y la duración del ‘horneo’ dependerá del instrumento o parte de la nave. Por ejemplo, la mayoría de componentes del instrumento español REMS de Cusiosity fue calentada a 110º C durante 50 horas. Los elementos de la nave que contengan dispositivos electrónicos que no se pueden limpiar con alcohol ni someter a elevadas temperaturas deben permanecer sellados y disponer de filtros para evitar que los microbios del interior puedan salir fuera. Como comparación, las sondas de aterrizaje Viking fueron calentadas a 125º C durante cinco horas después de haber limpiado todas sus superficies con disolventes. A continuación, ambas sondas se introdujeron en un ‘contenedor biológico’ y fueron lanzadas dentro de los mismos, evitando cualquier posible contaminación durante el traslado a la rampa y el lanzamiento. Para las futuras sondas marcianas de Categoría IVc -como el rover de 2020-, la NASA está estudiando nuevas técnicas de esterilización, como por ejemplo usar peróxido de hidrógeno gaseoso, óxido de etileno o radiación gamma.

Antes del lanzamiento, el equipo de protección planetaria se encarga de tomar muestras de microorganismos en la nave para asegurarse de que se han cumplido con los protocolos de esterilización. Por supuesto, además de usar alcohol y altas temperaturas, la sonda debe almacenarse en una habitación limpia que sigue unos protocolos de contaminación de por sí muy estrictos. Para las partes más delicadas, como el sistema de adquisición de muestras de Curiosity -el taladro y brazo robot- esto es insuficiente, así que durante el almacenamiento estas partes se cubrieron con filtros HEPA capaces de eliminar el 99,97% de las partículas con un tamaño superior a las 0,3 micras.

Rover Curiosity (NASA).

Ser un robot de Categoría IVa es muy duro. No vale con que te bañen en alcohol y te metan dentro de un horno a cachos. El equipo de Curiosity tuvo además que elegir una zona de aterrizaje en el cráter Gale que no tuviese agua o hielo de agua a menos de un metro de profundidad. De esta forma, en caso de accidente el calor del generador de radioisótopos (MMRTG) de Curiosity no sería aprovechado por las pequeñas bacterias terrestres para medrar en la superficie marciana. Como última medida de protección, se desvío la etapa de ascenso Centaur para evitar que pudiese chocar con el planeta rojo tras alcanzar la velocidad de escape terrestre. Como cualquier otra misión de Categoría III o IV, la probabilidad de que cualquier elemento del vehículo de lanzamiento pueda chocar con Marte en los próximos cincuenta años es inferior a 0,0001.

En el caso de Curiosity, las medidas de esterilización fueron tan rigurosas que se convirtió en la sonda más ‘limpia’ -biológicamente hablando- desde el lanzamiento de las Viking en los años 70. Curiosity llevaba en las superficies exteriores no más de 56 400 esporas bacterianas, mientras que en el interior las partes cerradas no metálicas transporta menos de 181 000 esporas (las partes no metálicas no se pueden esterilizar tan fácilmente y de ahí el alto número de esporas).

Puede que todo esto parezca muy fácil, pero no lo es en absoluto. El personal de la Oficina de Protección Planetaria encargado de supervisar las medidas de descontaminación biológica se tuvo que enfrentar en numerosas ocasiones al equipo de la misión de Curiosity para asegurarse de que se cumplían los protocolos. La hostilidad entre ambos grupos alcanzó cotas bastante elevadas y las malas lenguas indican que en un par de ocasiones se intercambiaron algo más que palabras. De hecho, el equipo de Curiosity no respetó las normas de la Oficina de Protección Planetaria varias veces. En una ocasión se manipularon las puntas de reserva del taladro tras haber sido esterilizadas e incluso una de ellas se instaló en el taladro del rover para realizar pruebas, violando el protocolo de descontaminación. Las ruedas del rover también se sacaron de las bolsas en las que se almacenaron tras ser esterilizadas y, después de darse cuenta del fallo, sólo se cubrió la zona exterior de las mismas.

Tras estos incidentes, el cabreo de la Oficina de Protección Planetaria fue tal que, a tan sólo dos semanas para el lanzamiento, decidió redactar un informe señalando que la misión no cumplía con las características de esterilización requeridas para una misión de Categoría IVc, que era la prevista para Curiosity en un principio (similar a la categoría de las misiones Viking). El cambio de categoría era toda una anomalía en la historia de la exploración espacial y si la NASA hubiese optado por aplicar sus propias reglas el lanzamiento debería haber sido aplazado hasta que se demostrase el cumplimiento de los protocolos de esterilización. Convenientemente, justo entonces la agencia espacial decidió rebajar la categoría de la misión, de IVc a IVa. Según la NASA, las características del cráter Gale hacían menos probable la contaminación biológica de la zona, haciendo innecesario una categoría de seguridad tan alta. En las Categorías IVb y IVc, la cantidad de esporas que puede llevar la nave en las zonas en contacto con la superficie no puede ser superior a 30 (como vemos, un requisito mucho más estricto que para las misiones IVa). Pero esta rebaja de categoría no salió gratis. Debido a las brechas en el protocolo de descontaminación, los datos del instrumento SAM son ahora menos fiables a la hora de detectar posibles sustancias orgánicas en Marte. Si Curiosity detecta mañana una molécula orgánica, ¿será de origen marciano o se tratará por el contrario de una muestra de contaminación terrestre transportada hasta Marte?

Si me has seguido hasta aquí, querido lector, a estas alturas espero que quede claro que descontaminar una nave marciana no es un proceso trivial. Y si esto ocurre con asépticos robots de metal y plástico, no me quiero imaginar la pesadilla que supondrá certificar la seguridad biológica de una misión tripulada en el futuro.  



40 Comentarios

  1. Recuerdo que en el libro «Marte Rojo» dos cientificos se plantean el tema de que van a hacer con la contaminación -o con la terraformacion- cuando lleguen a Marte… al final la respuesta es la mas obvia, y es que es imposible de evitar… es mas, que es deseable hacerlo cuanto antes.
    Son muy interesantes los argumentos que dan, aunque sea un libro de ciencia ficción.

  2. No creo que sea necesario enviar naves espaciales a Marte para que bacterias terrestres lleguen allí. Quien sabe si el mismo meteorito que acabó con los dinosaurios, no hizo llegar ya algún fragmento de roca terrestre con esporas bacterianas a Marte.

    1. Probablemente la atmosfera haya reabsorbido la mayoria del meteorito. Porque para eso estas sugiriendo que que despues del impacto en la superficie un trozo saliese expulsado del planeta… de suceder parece mas probalbe que se dirigiese hacia el sol mas que a Marte.

  3. Hola Dani, tema bastante raro y fascinante a la vez. Podrías hablar en otra entrada sobre los protocolos de esterilización que se usó en el programa Apollo?? Gracias

  4. Enhorabuena, un artículo muy interesante sobre un tema en efecto muy poco conocido, y que a mí personalmente me apasiona.

    Invito a todos los lectores que quieran saber más a que lean mi artículo que apareció publicado en la revista AstronomíA el año pasado, y que ahora está disponible en internet: http://marssociety.org.es/paginas/especiales/proteccion_planetaria.asp

    En este artículo se abordan de forma sucinta, además de los aspectos científicos, los aspectos jurídicos y éticos que rodean a la protección planetaria.

    Daniel ¿cómo conseguiste enterarte de estos «rifirrafes» entre la Oficina de Protección Planetaria y los demás responsables de la misión MSL? Cuando estaba investigando para mi artículo, escribí a la OPP de la NASA, y por supuesto no me contaron nada de todos esos «problemillas» internos, tan solo me informaron del cambio a última hora (convenientemente, como dices tu) de categoría en la protección planetaria del rover.

    Incluyo también para los lectores interesados el link a la OPP de la NASA: http://planetaryprotection.nasa.gov/

    Un cordial saludo,
    Rafael Moro Aguilar

    1. Hola Rafael,

      gracias por pasarte por aquí. Sobre los problemas de la OPP me enteré por una ‘fuente’ de primera mano, pero en realidad -y como dije más arriba-, se puede leer en varios documentos de la OPP que son públicos en la web. En realidad, el conflicto entre la OPP y el equipo de MSL fue debido principalmente a los escasos fondos que destina la NASA a esta oficina, así que es normal que surjan estos roces.

      Un saludo.

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Por Daniel Marín, publicado el 11 agosto, 2013
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