Las ruedas marcianas de Perseverance

Por Daniel Marín, el 5 abril, 2020. Categoría(s): Astronáutica • Mars 2020 • Marte • NASA • Sistema Solar ✎ 100

El rover marciano Perseverance de la NASA parece un gemelo de Curiosity, pero esconde muchas diferencias. La principal es la carga de instrumentos científicos, destinados a la detección de biomarcadores en el Marte primigenio, pero hay otra más sutil. Nos referimos a sus seis ruedas. Las ruedas de Curiosity saltaron a la fama de forma involuntaria cuando poco más de un año después del aterrizaje mostraron un desgaste mayor del provisto. Las ruedas comenzaron a llenarse de agujeros pequeños y no tan pequeños, lo que obligó a la NASA a cambiar la ruta del rover para evitar salientes rocosos demasiado agrestes. Tanto las ruedas de Curiosity como las de su hermano Perseverance son cruciales para la misión, no solo por el motivo obvio de que se emplean para desplazarse, sino porque son al mismo tiempo el tren de aterrizaje de todo el vehículo.

El rover Perseverance con sus ruedas (NASA).

Efectivamente, el ingenioso sistema sky crane empleado en las dos misiones marcianas sitúa el sistema propulsivo encima de la carga útil —el rover—, por lo que las ruedas entran en contacto directo con el suelo sin necesidad de usar rampas o ascensores como en otros rovers planetarios. Curiosity —o MSL (Mars Science Laboratory)— y Perseverance —Mars 2020— usan un sistema de locomoción de seis ruedas derivado de los diseñados para los MER Spirit y Opportunity, a su vez basado en el del pequeño Sojourner de la misión Mars Pathfinder de 1997. Las ruedas de Curiosity tienen 50,8 centímetros de diámetro y 40 centímetros de ancho. La «piel» exterior está hecha de aluminio —en concreto, la aleación AA7075-T7351— de solo 0,75 milímetros de espesor, el grosor más fino que se puede fabricar de este tamaño.

Curiosity (izquierda) y Perseverance (NASA).
Comparativa entre las ruedas de los dos rovers (NASA).
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Rueda de Curiosity (sin agujeros en código Morse y sin el anodizado negro) comparadas con la de los MER Spirit y Opportunity y el rover Sojourner (NASA/JPL-Caltech).

Es en esta superficie de aluminio donde aparecieron los agujeros, aunque no han supuesto un problema grave porque esta parte de las ruedas fue diseñada para que el rover no se hundiese en la arena, pero no es un elemento esencial para la locomoción. De hecho, el rover podría moverse solo con los radios de las ruedas, construidos en titanio (eso sí, no sería una buena idea si arrastrase pedazos de rueda, ya que al golpear con el chasis podrían causar cortocircuitos). Los radios se unen a la rueda por un doble reborde interno que, curiosamente, no está situado en la parte central de la rueda, sino a un tercio de la distancia del ancho total. La parte de aluminio de cada rueda incluye 24 salientes transversales separados 15º entre sí, también de aluminio, que sobresalen 7,5 milímetros con el objetivo de mejorar la tracción y darle rigidez a la estructura externa, además de otros salientes en los bordes de las ruedas.

Agujeros en las ruedas de Curiosity vistos en abril de 2016 por la cámara MAHLI (NASA/JPL-Caltech/MSSS).
Comparativa entre las ruedas de Curiosity en 2012 (izquierda) y en 2018 (NASA/JPL-Caltech/MSSS)

El posible deterioro de estos salientes es más preocupante y, durante un tiempo, tuvo en vilo a los encargados de la misión, aunque, afortunadamente, los criterios para seleccionar el terreno por el que se desplaza Curiosity han ayudado a disminuir drásticamente el desgaste. Las ruedas también incluyen unas marcas con agujeros que representan las letras J, P y L en código Morse —obviamente en honor al centro JPL del Caltech—, con el fin de medir el desplazamiento del rover viendo las marcas en el suelo, algo que es más útil de lo que parece si las ruedas ‘patinan’ (en principio se pensó en incluir el logo del JPL directamente, pero luego se añadieron los agujeros para, de paso, evacuar la arena que se pudiera quedar dentro de la rueda). A diferencia de los salientes de los MER Spirit y Opportunity, que eran rectos, los de Curiosity se diseñaron con una forma en ‘zig-zag’ para evitar deslizamientos horizontales. El daño sufrido por las ruedas al pasar sobre rocas afiladas depende de la posición de las mismas. El par de ruedas situado en medio presentó inicialmente una mayor degradación debido a que, al principio, el software obligaba a que las seis ruedas girasen a la misma velocidad y, además, las ruedas frontales y traseras pueden absorber más fácilmente deformaciones verticales gracias al diseño del ‘bogie’ en el que están montadas.

Imágenes de las ruedas de Curiosity en Marte y las grietas en la piel de aluminio por el instrumento ChemCam. En los círculos rojos los posibles efectos corrosivos de las salmueras transitorias. No obstante, la causa principal del daño son las afiladas rocas marcianas (NASA/JPL-Caltech).
Partes de las ruedas de Curiosity (NASA/JPL-Caltech/Emily Lakdawalla).

El aluminio de las ruedas de Curiosity y Perseverance ha sido anodizado en negro para reducir la corrosión en la Tierra y en Marte, además de evitar que los reflejos de las ruedas puedan saturar los sensores de las distintas cámaras. En Marte no hay cantidades importantes de oxígeno en la atmósfera, pero para Curiosity se estimó un ritmo de corrosión similar al terrestre como margen de seguridad. Los análisis de los agujeros de las ruedas de Curiosity por el instrumento ChemCam sugieren que los agujeros y grietas en la piel de aluminio de las ruedas, aunque ocasionados por la fatiga del metal por culpa de las rocas más afiladas, pueden haberse visto afectados ligeramente por el efecto corrosivo de las salmueras transitorias en la superficie marciana. Curiosity ha descubierto que, en ocasiones, se forman gotas de agua en el suelo gracias al alto contenido de sales de percloratos, gotas que también se adhieren a las ruedas del rover.

Una de las ruedas de Curiosity con los agujeros que representan el JPL en código Morse (NASA).
Detalle de una rueda de Perseverance (NASA).

Para evitar estos problemas, las ruedas de Perseverance han sido ligeramente mejoradas con respecto a las de Curiosity. El diseño sigue siendo el mismo, aunque son ligeramente más grandes y estrechas, con un diámetro de 52,6 centímetros. El mayor tamaño refleja la mayor masa de Perseverance: 1025 kg frente a los 899 kg de Curiosity (recordemos que el peso en Marte es aproximadamente un tercio del terrestre). De paso, los radios de titanio, que también tienen que soportar las fuerzas del aterrizaje, se han hecho más gruesos. Para minimizar el impacto de posibles grietas y agujeros se ha decidido aumentar el espesor de la piel de aluminio en casi un milímetro. Además, el número de salientes es el doble —48 en vez de 24—, de tal manera que la superficie de aluminio expuesta entre cada saliente es menor. Ahora los salientes no son rectos, sino curvados, para prevenir deslizamientos laterales y, al mismo tiempo, asegurar un agarre firme sobre arena o suelo fino (de todas formas, el suelo del cráter Jezero por que se va a desplazar Perseverance es menos arenoso que el de Curiosity).

Las ruedas de Perseverance con el papel metálico protector para descargas electrostáticas (NASA).
Detalle de una rueda de Perseverance con el papel metálico protector que será retirado antes del lanzamiento (NASA).

La velocidad máxima de Perseverance será de unos vertiginosos 4,2 centímetros por segundo (151,2 metros por hora), aún más lenta que la de Curiosity (que es de 5 cm/s), aunque en la mayoría de operaciones no superará los 1,5 cm/s. Las ruedas de Perseverance se instalaron en el rover el 30 de marzo de 2020. A pesar de que en diciembre se llevaron a cabo pruebas de conducción del rover, en esa ocasión se instalaron las ruedas de reserva (sí, se construyó otro conjunto de ruedas similares por si acaso). Recientemente las ruedas han sido recubiertas por una fina capa de papel metálico para evitar que posibles descargas electrostáticas afecten al rover. Este recubrimiento de ‘papel Albal’, que se retirará antes del lanzamiento, no es novedoso, pues ya se empleó en el rover Curiosity.

El rover Curiosity en el escudo térmico con sus ruedas cubiertas por el mismo papel metálico (NASA).

Si todo sale bien, Perseverance despegará a bordo de un cohete Atlas V 541 el 17 de julio de este año (recordemos que el Atlas V es el único cohete actualmente certificado por la NASA para lanzar vehículos con RTG, que se colocará en el rover poco antes del despegue). La NASA ha calificado a esta misión de prioritaria, por lo que no debería verse afectada por la crisis del coronavirus. En todo caso, la ventana de lanzamiento solo estará abierta hasta el 5 de agosto. Si logra despegar con éxito, Perseverance aterrizará el 18 de febrero de 2021 en el cráter Jezero con el objetivo de buscar biomarcadores en el Marte primigenio y recoger muestras de cara a las futuras misiones que las traerán de vuelta a la Tierra en 2031. Y para todo ello necesita que sus seis ruedas estén a la altura.

Rover Perseverance (NASA/JPL-Caltech).

Referencias:

  • https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7631


100 Comentarios

    1. Yo lo que quiero volver a ver sobre el suelo de marte que también lleva insight es un taladro.
      Es básico perforar la superficie marciana cara a conocer la posible existencia y posible abundancia y composición de acuíferos de agua líquida, si queremos una base humana permanente o una colonia ya podemos hacerlo, hay unos polos con abundante agua, pero la base debe estar en el ecuador cara a las mejores temperaturas y tener que canalizar agua desde los polos hasta el ecuador es complicado y costoso así que no es muy viable y si encontramos un sitio con acceso a agua líquida sería «fácil» poner una base cerca y sacar de ahí el agua.

  1. Siempre me ha llamado la atención el que las ruedas de los rover no lleven absolutamente nada de goma, que sean metálicas.
    ¿Por qué es esto?¿no hay ningún compuesto que aguante el clima de marte?

  2. Viendo el parecido superficial de ambos rovers, ¿está la NASA planteando una especie de plataforma estandar de rovers? Obviamente, estandar en cuanto a chasis, no en cuanto a instrumentos científicos…
    ¿Alguien sabe algo al respecto?

    Gracias.

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Por Daniel Marín, publicado el 5 abril, 2020
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