Perseverance y sus dificultades para conseguir su primera muestra marciana

Por Daniel Marín, el 22 agosto, 2021. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • Mars 2020 • Marte • NASA ✎ 88

El rover Perseverance de la NASA es el quinto vehículo con ruedas que manda la agencia espacial estadounidense a Marte. Pero este gemelo de Curiosity es además el primer eslabón de la misión de retorno de muestras MSR (Mars Sample Return), un esfuerzo conjunto entre NASA y ESA que aspira a traer pedacitos del planeta rojo alrededor de 2031 usando dos sondas espaciales adicionales. Claro que para que esto ocurra, Perseverance debe primero recoger muestras marcianas con éxito. Con el fin de cumplir este objetivo, el rover lleva 43 tubitos de titanio, 38 de los cuales pueden usarse para almacenar núcleos de rocas. Como mínimo, veinte de estos tubos con muestras quedarán depositados en la superficie marciana para que sean retirados por el rover europeo de la misión SRL (Sample Return Lander). Por eso había tanta expectación de cara al primer intento de recogida de muestras de la misión, que tuvo lugar el 6 de agosto de 2021 —el sol 164 de la misión—, cuando el taladro del rover, situado en el extremo del brazo robot de dos metros de longitud, hizo un pequeño agujero de 7 centímetros de profundidad en la roca Roubion del cráter Jezero.

El agujero creado por Perseverance en el cráter Jezero para recoger su primera muestra marciana en la roca Roubion (NASA/JPL-Caltech).

El proceso para llenar uno de los tubos está totalmente automatizado y es muy complejo (de hecho, el sistema de recogida de muestras de Perseverance es una de las principales razones de que el coste de esta misión se disparase con respecto a las primeras estimaciones). El sistema SCS (Sampling and Caching System) es el encargado de recoger los núcleos de roca del taladro, depositarlos dentro de los tubos y sellarlos. Para ello, el taladro debe aproximarse al carrusel donde se encuentran tubos y coger uno de ellos. Tras taladrar el suelo y extraer un núcleo de una roca, el brazo vuelve a situar el tubo, ahora lleno, en el carrusel, situado en el chasis del rover. A continuación, el sistema SCS coge el tubo y, dentro del rover, lo mueve hasta la parte inferior delantera, donde el pequeño brazo robot SHA (Sample Handling Assembly) se encarga de sellarlo y almacenarlo, a la espera de que sea depositado sobre la superficie marciana. Todo el proceso dura unas dos horas y no requiere intervención humana alguna.

Sistema de recogida de muestras de Perseverance (NASA/JPL-Caltech).
Instalando los tubos de muestras de Perseverance (NASA/JPL-Caltech).
Sistema ACA (Adaptive Caching Assembly) del sistema SCS, visto cabeza abajo (NASA/JPL-Caltech).
Pasos para conseguir llenar un tubo de muestras de Perseverance (NASA/JPL-Caltech).

Naturalmente, aunque el proceso es automático, la NASA no se va a arriesgar a lanzar tres sondas espaciales para traer a la Tierra unos bonitos y caros tubos vacíos, así que el sistema SCS debe asegurarse de que estén llenos usando varios métodos. En este caso, primero se midió el volumen del material recogido y se comprobó que el «tubo nº 233» estaba vacío. El siguiente método, más directo, fue usar la cámara CacheCam para mirar el interior del tubo antes de sellarlo. Y, en efecto, se pudo ver que no había muestra alguna. ¿Qué había pasado? Es de imaginar que durante unas horas cundió el pánico en el JPL: si el sistema de recogida de muestras no funciona, uno de los objetivos fundamentales de Perseverance quedaría en entredicho y quizá habría que posponer las misiones SRL y ERO . Afortunadamente, los investigadores llegaron a la conclusión de que el sistema SCS funciona perfectamente y que el problema reside… en la roca elegida.

El taladro con el tubo nº 233 visto por la cámara Mastcam-Z de Perseverance (NASA/JPL-Caltech).
Imagen del tubo de la CacheCam que demuestra que está vacío (NASA/JPL-Caltech).
El cráter Jezero y Perseverance (¿lo ves?) vistos por el helicóptero Ingenuity en su 11º vuelo el 4 de agosto (NASA/JPL-Caltech).

Parece ser que las rocas marcianas, o mejor dicho, la roca de la muestra recogida el 6 de agosto, tienen una consistencia muy peculiar, de tal forma que el taladro fue incapaz de recoger un núcleo sólido. En vez de obtener un núcleo de la roca, el taladro la hizo polvo, literalmente. Es decir, la operación produjo polvo de roca que cayó en el fondo del agujero. La explicación es lógica, pero conviene recordar que en todas las pruebas del sistema que se hicieron en la Tierra —y se hicieron muchas (más de cien, de hecho)—, siempre había quedado algo de material dentro del tubo. Es posible que la diferente gravedad del planeta rojo o la bajísima presión atmosférica sean algunos de los factores que expliquen este pequeño misterio, pero, por ahora, nada está claro. Probablemente, los investigadores de Perseverance se están acordando en estos momentos del fracaso del taladro del experimento HP3 de la sonda InSight, aunque confían en que el rover logrará recoger muestras sin problemas. Pronto saldremos de dudas. Ahora Perseverance se dirige a la zona sur de la región de Seitah, donde volverá a intentar recoger una muestra de una roca marciana. Esperemos que la historia tenga final feliz, porque hay mucho en juego.

El interior del agujero de la primera muestra visto por la cámara WATSON (NASA/JPL-Caltech).
Los elementos de la misión MSR (NASA/JPL-Caltech).

 



88 Comentarios

  1. Si dice la temperatura es deax.20* u alcsnz hasta los menos 140 y tantos quién va vivir allí ahora tendrán que llevar climatización individual en los trajes espaciales digo yo

  2. Atención, pregunta, ¿dónde cae más rápido el polvo, en la Tierra o en la Luna? Como todo el mundo sabe, la intensidad de la gravedad lunar es seis veces menor que la terrestre, todo está atraido con seis veces menos intensidad, por decirlo en otras palabras, la g en la Tierra a nivel del mar es de casi 10 ms^-2, en la Luna de 1,6 ms^-2, es decir, dejas caer algo en la Tierra (lo que se llama vulgo caída libre) y en el primer segundo de caída recorre 10 m, en la Luna sólo 1,6. Y aceleran su velocidad de caída en proporción a esa intensidad, es decir, tras 10 segundos de caída la velocidad del cuerpo en la Tierra es de 360 km/h, en la Luna sería sólo de 58 km/h.

    Con estos datos parece clara la respuesta a la pregunta, ¿no? Pues efectivamente, el polvo cae muchísimo más deprisa en la Luna que en la Tierra. De hecho, entre las muchas imágenes (vídeo en este caso) que nos han dejado los astronautas que estuvieron allá, se puede comprobar este fenómeno, algo que sería imposible simular o falsear en un estudio terrestre.

    ¿Por qué? Porque la Tierra tiene atmósfera, y la Luna no. En la Tierra un kilo de hierro pesa *menos* que un kilo de madera (tienen exactamente la misma masa, pero no pesan lo mismo), por eso las balanzas de precisión funcionan al vacío: principio de Arquímedes, en la Tierra puede haber globos, en la Luna también, pero obviamente no pueden flotar igual que no flota un barco sin agua donde hacerlo.

    El empuje de la atmósfera terrestre es muy pequeño, pero deja de ser despreciable cuando la partícula pesa muy poco. Es más, en la Tierra el polvo flota, por el aire, en la Luna, salvo cuando hay procesos electrostáticos obviamente, no. El aire es un fluido, y aparte de generar empuje, está hecho de partículas que chocan aleatoriamente unas con otras (movimiento browniano) y que pueden tener un desplazamiento global (lo llamamos viento), usualmente o mejor dicho casi únicamente por razones térmicas.

    Marte, ¿dónde está respecto a esto? Pues a saber. La atmósfera de Marte es una mierdísima y el empuje que genera es bastante negligible incluso para partículas de polvo, pero son partículas de fluido que oponen resistencia al desplazamiento a su paso (en la Tierra hay una velocidad máxima de caída libre que la da el rozamiento con el aire en función de la superficie expuesta), es de suponer que todo esto ha sido tenido en cuenta, se ha simulado hasta la saciedad porque tenemos todas las fórmulas necesarias, recomprobadas miles de veces para describir el comportamiento del entorno.

    Del entorno. Del aire, la gravedad. No de la muestra. Eso es imposible que lo tengamos porque nunca hemos visto de qué está hecho aquello.

    1. Fe de burradas: en la Tierra un kilo de hierro pesa MÁS que un kilo de madera (porque el empuje de la madera es mayor al tener menor densidad, es decir, más volumen por unidad de masa), de hecho en el agua la madera flota (salvo las muy densas, como en el cuento de Poe), y el hierro en el fondo del mar (el hierro es un fertilizante estupendo).

        1. De nada, y estoy de acuerdo. No pocas veces me he equivocado en algo que no debería (puesto que tengo claro el concepto), y me entero del error cuando alguien me lo señala.

  3. Bueno visto lo visto que garantía hay de que el taladro de rover exomart 2022 puda estraer muestras del subsuelo de marte por si bien el sistema es diferente creo que se podría repetir el problema
    Pero pensándolo mejor es mas probable que haga lito frenado si no solucionan el problema de los paracaídas 😕

  4. Un artículo muy interesante sobre un problema sorprendente que estimula la imaginación para comprenderlo.

    Hace pocos días salió una noticia que podría tener relación:
    https://amp.europapress.es/ciencia/misiones-espaciales/noticia-curiosity-lleva-anos-estudiando-sedimentos-no-son-lago-20210809173917.html
    Una investigación de los datos del rover Curiosity indica que las rocas sedimentarias que ha analizado no fueron depositadas bajo el agua, en un lago como se pensaba, sino por el viento, en un desierto.

    ¿Quizá esta forma de sedimentación da menos cohesión a las rocas?

    ¿Quizá donde ha aterrizado Perseverance las rocas se formaron en seco y esto puede ser la causa de que la primera muestra de roca del rover Perseverance se hiciera polvo?

    Si hubiera sido demasiado fácil para Curiosity perforar las rocas que analizaba ¿esto podría haber sido un indicio de que se desmenuzarían al intentar extraer testigos de ellas?

  5. Desde luego, como resulte que alguna parte del procedimiento, entre la perforación y el encapsulado, es demasiado dependiente de la cohesión del material y/o de la gravedad, estamos listos…

    Que no sabemos cómo son los suelos marcianos ya quedó claro con el fracaso del «topo» del aterrizador Insight. Pero lo de haberse ahorrado un triste LED para inspeccionar las muestras es más grave. No puede ser que se dependa de las condiciones locales de iluminación para poder ver lo que hay en el tubo.

    Probablemente, si se acaba sospechando de la secuencia de movimientos diseñada para «sacudir el polvo» antes de cerrar la cápsula de muestras, se pueda remediar con una actualización del procedimiento. Pero seguro que más de un investigador se cortaría una mano con tal de tenerla ahí y poder usarla para «sentir» de verdad cómo es es suelo, si es frágil, si se desmenuza, etc… Imagino q ya se habrán fijado si hay signos de fractura en las «piedras» que va pisando Perseverance, y los demás robots.

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Por Daniel Marín, publicado el 22 agosto, 2021
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