La misión InSight de la NASA está siendo un éxito… salvo por un pequeño problema: el taladro del instrumento HP3 se niega a introducirse en el suelo del planeta rojo. El instrumento HP3 (Heat Flow and Physical Properties Probe), liderado por la agencia espacial alemana DLR, fue colocado en la superficie de Marte el 12 de febrero de 2019, durante el sol 79 —día marciano 79— de la misión tras un aterrizaje prefecto que tuvo lugar el 26 de noviembre de 2018. El objetivo de HP3 es cavar un agujero de tres metros de profundidad para medir el gradiente de temperaturas de Marte y, para lograrlo, el HP3 cuenta con un taladro percutor denominado, muy apropiadamente, «Topo» que debe introducirse en el suelo arrastrando tras de sí una cinta con sensores de temperatura que forman el instrumento propiamente dicho.

El Topo tiene poco más de 40 centímetros de longitud, mientras que el cable con los sensores se extiende hasta los cinco metros (aunque los investigadores consideran que tres metros es una profundidad adecuada para completar los objetivos del instrumento). El 24 de febrero el Topo se liberó del soporte en el que viajó hasta Marte y el 28 de febrero comenzó la primera sesión de excavación. El objetivo era alcanzar los 70 centímetros de profundidad para asegurarse de que el Topo estaba totalmente bajo tierra. Sin embargo, tras cuatro horas se comprobó que se había atascado a una profundidad de unos 35 centímetros. Es decir, no logró introducirse del todo.

En un principio se pensó que el Topo había tenido la mala fortuna de chocar con una roca de gran tamaño, aunque había sido diseñado para romper piedras de consistencia normal con un tamaño de hasta diez centímetros. Análisis posteriores indicaron que lo más probable era que las propiedades mecánicas del suelo estuviesen interfiriendo en la maniobra de excavación. Para salir de dudas se tomó la decisión de levantar el instrumento con el brazo robot con el fin de inspeccionar directamente el Topo y el agujero. La decisión no estaba exenta de riesgos, porque cabía la posibilidad de que el cable estuviese enganchado y se rompiese al elevar el soporte. El soporte —denominado SSA (Support Structure Assembly)— se levantó cuidadosamente en el transcurso de tres días y el 28 de junio ya se pudo contemplar el agujero, que tenía un diámetro de 7 centímetros. Como temían los investigadores, el Topo había estado moviéndose lateralmente, aumentando el tamaño del agujero ante la imposibilidad de seguir hacia abajo.

Los investigadores concluyeron que las propiedades mecánicas del suelo —en concreto, una menor fricción de lo esperado— hacían que este se compactase durante la percusión, impidiendo que el Topo continuase su trayecto descendente. A lo largo del pasado verano los encargados de la misión analizaron el problema y decidieron reanudar la excavación usando la pala del brazo robot para sujetar el topo en su lugar. Antes de eso, durante el mes de agosto el equipo de la misión usó la pala en siete ocasiones para compactar el suelo alrededor del agujero y aumentar la fricción alrededor del Topo. Sin mucho éxito, ya que la fuerza que ejerció la pala contra el suelo era insuficiente (solo de unos 50 newtons) y apenas se desprendió regolito hacia el interior del agujero. El instrumento HP3 está situado lo más lejos posible de InSight para evitar que la sombra de la nave interfiera con las medidas de temperatura. Como resultado, la geometría del brazo y de la pala no son las más adecuadas para hacer fuerza contra el suelo.

Sin lograr el colapso del suelo alrededor del agujero, el control de la misión se dio un descanso obligatorio hasta el 10 de septiembre por culpa de la conjunción solar (cuando la cercanía del Sol y la Tierra en el cielo marciano impiden las comunicaciones con la sonda). Desgraciadamente, una vez que las comunicaciones se restablecieron la maniobra tuvo que ser pospuesta porque el instrumento entró en modo seguro por culpa de un fallo en el compartimento BEE donde se guarda su electrónica. El problema, seguramente causado por algún rayo cósmico, se solucionó simplemente reseteando la unidad, pero no sin antes dar un buen susto a los encargados de la misión.

Por fin, la pala fue situada sobre el Topo y el 8 de octubre este comenzó a excavar de nuevo. Todo parecía ir bien y, tras varios días de operaciones cuidadosas, el Topo se introdujo unos cinco centímetros en el regolito, aunque se observó un movimiento de rotación alrededor del eje principal que no gustó nada a los controladores. Se retiró la pala para evitar dañar el cable con los sensores y, para gran alivio de los investigadores, el 23 y 24 de octubre el Topo continuó excavando sin la presión de la pala. Aunque lo hizo más lentamente y solo se introdujo cerca de un centímetro adicional. En total, el Topo se había metido cerca de seis centímetros en el suelo entre los soles 308 y 318 de la misión. Confiados, los encargados del DLR ordenaron al Topo realizar dos sesiones adicionales de excavación, cada una con 150 golpes del martillo percutor del extremo del mecanismo.

Pero cuando las imágenes de la cámara llegaron a la Tierra el 27 de octubre el resultado no pudo ser más desolador. ¡El Topo había rebotado hasta casi salirse del agujero! En estos momentos la situación del Topo es peor que durante el pasado junio, cuando ya era mala. Los investigadores han echado la culpa, una vez más, a las inusitadas propiedades mecánicas del terreno, que es otra forma de decir que no tienen ni idea de lo que está pasando. Puede ser que el material de los bordes del agujero haya caído dentro del mismo durante la excavación, haciendo que el Topo rebote. Sea como sea, se trata de un problema no previsto en las simulaciones numéricas y físicas realizadas en tierra y es un duro varapalo para el instrumento HP3.

Es cierto que HP3 no es el instrumento principal de la misión InSight, un papel que le corresponde al sismómetro francés SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), que está funcionando perfectamente por ahora. El objetivo de SEIS es determinar la estructura interna de Marte, pero con un único instrumento situado en una única zona del planeta rojo esta tarea es compleja y hay muchos modelos teóricos que se pueden ajustar a los datos. Precisamente, los datos de HP3 debían servir para discriminar entre diferentes modelos del interior del planeta rojo. Sin este instrumento la misión puede ser todavía un éxito, pero no lo será de forma rotunda. El Topo de HP3 se basa en un diseño original del instituto VINitTransmash de Rusia que fue modificado por el DLR alemán para su uso en la malograda sonda Beagle 2 británica. Posteriormente, este taladro sería mejorado para el instrumento MUPUS de la sonda Philae (que aterrizó en el cometa 67P) mediante la incorporación de un mecanismo percutor electromagnético. Visto el historial de estas misiones, si uno fuera supersticioso podría pensar que este taladro está gafado.

Este problema con el instrumento HP3 es el segundo contratiempo grave al que se enfrenta la misión InSight después de que se tuviese que retrasar su lanzamiento dos años por culpa de un fallo de diseño —mejor dicho, metida de pata grave— que provocó la pérdida de estanqueidad de la esfera de titanio al vacío del instrumento francés SEIS. Este retraso disparó el coste de la misión hasta los 814 millones de dólares, casi el doble de lo previsto, y provocó que la NASA introdujese una serie de nuevas normas para limitar la presencia de instrumentos extranjeros en sus misiones (ninguno de los instrumentos científicos importantes de InSight son estadounidenses, incluyendo la estación meterológica española TWINS, que, por el momento, funciona perfectamente). Sin duda, los encargados de la NASA y el DLR propondrán en los próximos días alguna solución para lograr que el taladro se introduzca de una vez por todas en el suelo marciano. Esperemos que tengan éxito.

The mole is digging deeper into #Mars thanks to the tremendous efforts by my team. Unofficial depth is ~38 cm down in the ground, almost the length of the mole (40 cm). This may be the last time we see the mole, more drilling later this week. #SaveTheMole #DiggingMars pic.twitter.com/c1sZsGSLxj

— NASA InSight (@NASAInSight) October 21, 2019

Mars continues to surprise us. While digging this weekend the mole backed about halfway out of the ground. Preliminary assessment points to unexpected soil properties as the main reason. Team looking at next steps. #SaveTheMole #Teamwork pic.twitter.com/UURvU8VTwZ

— NASA InSight (@NASAInSight) October 27, 2019

Referencias:

• https://mars.nasa.gov/news/8529/mars-insights-mole-has-partially-backed-out-of-its-hole/
• https://www.dlr.de/blogs/en/all-blog-posts/The-InSight-mission-logbook.aspx