‘Ingenuity’: un helicóptero sobrevuela Marte

El robot Perseverance, que ya lleva más de un mes en el cráter Jezero de Marte, no está solo. Lleva consigo un pequeño helicóptero, bautizado Ingenuity. Hasta ahora ha estado colgado bajo el chasis, plegado para ocupar el mínimo espacio posible y oculto por una cubierta que lo protege del polvo y rocas levantados durante el aterrizaje.

Estas semanas se han dedicado a probar y calibrar las cámaras y mecanismos de a bordo, una tarea larga y complicada. Se ha movido unos cien metros, buscando un sitio plano donde depositar el helicóptero, un helipuerto. Ha descartado la protección y desconectado los cables que le unen al helicóptero. Luego, Perseverance ha liberado las mordazas que lo sujetan, permitiéndole desplegar sus cuatro frágiles patas y caer al suelo. Después, el vehículo hará marcha atrás y se retirará hasta una distancia prudente dejando campo libre a Ingenuity para que el sol cargue sus baterías. Y tendrá todo el aire de Marte a su disposición para que pueda emprender el primer vuelo, que la NASA tiene previsto que sea mañana lunes 12 de abril a las 3.30 de la madrugada, hora de la costa este de EE UU, 9.30 de la mañana, hora peninsular española. Sin embargo, el mismo lunes aseguró que este vuelo no será antes del 14 de abril. Estas son algunas respuestas sobre esta novedosa manera de explorar el planeta rojo:

¿Para qué un helicóptero en Marte? Ingenuity es solo una prueba de concepto, un ensayo de ingeniería. No tiene asignadas tareas científicas ni de exploración. Se trata solo de demostrar que puede volar en un entorno tan hostil y desconocido como la atmósfera marciana.

¿Funciona como un helicóptero convencional? En líneas generales, sí. Utiliza un doble rotor contrarrotatorio: unas aspas giran a derecha y otras a izquierda para que su movimiento se compense y la reacción no haga dar vueltas a todo el vehículo. Por eso no necesita rotor de cola. En ese sentido, es más parecido a un dron que a un helicóptero.

¿Podrá moverse en la escasa atmósfera de Marte? Eso es lo que se trata de comprobar. La densidad del aire es apenas una centésima de la de la Tierra, equivalente a la que existe aquí a 30.000 metros de altura. Ningún avión convencional los alcanza. Y mucho menos un helicóptero, cuyo techo operativo (aterrizar y despegar) queda muy por debajo de los 8.000.

En el futuro, otros modelos quizás sepan entender órdenes más complejas. ‘Ingenuity’ es solo un robot obediente pero sin muchas luces.

Para conseguir elevarse, los rotores de Ingenuity han de girar a unas alocadas 2.400 vueltas por minuto, casi como las cuchillas de una batidora y cinco veces más que las aspas de un helicóptero convencional. Es una situación tan precaria que los vuelos se planifican para poco antes del mediodía local, cuando se estima que la densidad del aire habrá ganado unas pocas milésimas y puede ofrecer un poco más de sustentación.

¿Por qué se ha adoptado ese diseño y no el típico de los drones cuadrirotores? Por una razón muy sencilla: no cabía. Para elevarse en el tenue aire marciano, Ingenuity necesita aspas muy grandes, de más de un metro de diámetro aunque su peso (en Marte) no llega a un kilo. No son plegables y caben muy justas bajo la panza de Perseverance. Un cuadricóptero no se habría podido acomodar allí.

¿Se ha probado en la Tierra? Dentro de lo posible. En gran parte, su diseño se basa en modelos matemáticos de lo que se conoce de la atmósfera y climatología marcianas. El prototipo ha volado en el interior de una cámara de vacío, pero a costa de aligerarlo de peso para simular la menor gravedad (en Marte pesa solo poco más de medio kilo, frente a los casi dos kilos en la Tierra). Por eso, los ensayos se hicieron solo con el sistema de propulsión y el tren de aterrizaje; la electrónica de control y las baterías se quedaron en el suelo, conectadas al helicóptero por un cable. Así que las pruebas bajo condiciones reales solo pueden tener lugar en Marte.

¿Es autónomo? Ha de serlo. Las señales de radio tardan más de diez minutos en llegar a Marte. Semejante retraso hace imposible controlar un helicóptero —o casi cualquier otro tipo de vehículo— desde la Tierra.

Ahora bien, en ese caso, autónomo no quiere decir “inteligente”. Los vuelos de Ingenuity se planifican de antemano. Las instrucciones para el despegue, altura, y ruta se almacenan en su memoria mucho antes de empezar el vuelo. Y él deberá seguirlas lo mejor posible. Su capacidad de decisión se limita a corregir desviaciones debidas, por ejemplo, a rachas de viento.

En el futuro, otros modelos quizás sepan entender órdenes más complejas, del estilo “ve a aquella roca evitando salientes del terreno” (cosa que sí sabe hacer —hasta cierto punto— Perseverance). Ingenuity es solo un robot obediente, pero sin muchas luces.

¿Lleva un computador de vuelo a bordo? Sí. Es una unidad comercial, muy parecida a la que probablemente equipa el móvil que lleva usted en el bolsillo. Y no va sobrado de memoria: 2 gigas de RAM y 32 de ROM, lo que corresponde a un teléfono de gama baja. Eso sí, tiene bastante más batería y, además, un pequeño panel de células solares para recargarla junto a unos calefactores para protegerlas de la gélida noche marciana.

Quizás esto pueda darle una idea de la potencia que encierra su móvil: en Ingenuity, ese procesador controla dos unidades de navegación inercial, un inclinómetro, un altímetro laser y dos cámaras de televisión. Todos, productos comerciales. Si está interesado, puede conseguir un sensor giroscópico idéntico por menos de 600 euros y un altímetro, por 150.

Es la primera vez que una nave interplanetaria utiliza Linux como sistema operativo. Está programado en un lenguaje propio del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA llamado “F-prime”, adecuado para aplicaciones de control de vuelo. Si es usted un aficionado a la informática, no es probable que lo conozca. Pero lo tiene disponible para descargárselo en Internet, con fuentes, tutoriales y todos los detalles.

¿Transmitirá imágenes? Sí. Directamente a Perseverance y de ahí, a la Tierra. Una de sus cámaras, en blanco y negro, apunta en vertical hacia abajo. Ofrece una calidad modesta, como la VGA de nuestros ordenadores antiguos. El helicóptero estima su velocidad comparando la velocidad a que se desplazan los accidentes del terreno (o su propia sombra) en imágenes sucesivas. La otra cámara, de alta definición, mira hacia delante en un ángulo oblicuo. Es la que promete vistas más espectaculares, con una calidad superior al 4K

¿Qué autonomía tiene? 90 segundos de vuelo. Sus pequeñas baterías eléctricas no dan para más. En ese tiempo podrá alcanzar un techo máximo de diez metros y alejarse como mucho 300 metros.

El primer vuelo se limitará a una subida en vertical hasta unos tres metros, girará sobre sí mismo como explorando el horizonte y volverá a posarse. Nada espectacular. En posteriores intentos deberá llegar más alto y más lejos.

¿Acompañará a ‘Perseverance’ en su exploración del cráter? No. Perseverance tiene su propio programa de experimentos ya establecido y el helicóptero, un polizón de último momento, no es uno de ellos. Al equipo de vuelo se le ha concedido alrededor de un mes para sus pruebas. En total está previsto hacer cinco vuelos. Luego, Ingenuity aterrizará más o menos donde se encuentra ahora y Perseverance se marchará a hacer sus cosas, dejándolo abandonado, aunque sus equipos sigan en perfecto estado.

ACTUALIZACIÓN 11.00 A.M. (hora peninsular española) DEL 12 DE ABRIL: La NASA ha explicado hoy que el vuelo de ‘Ingenuity’ no será antes del 14 de abril.

Rafael Clemente es ingeniero industrial y fue el fundador y primer director del Museu de la Ciència de Barcelona (actual CosmoCaixa). Es autor de Un pequeño paso para [un] hombre (Libros Cúpula).

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