¡®Ingenuity¡¯: un helic¨®ptero sobrevuela Marte

El robot Perseverance, que ya lleva m¨¢s de un mes en el cr¨¢ter Jezero de Marte, no est¨¢ solo. Lleva consigo un peque?o helic¨®ptero, bautizado Ingenuity. Hasta ahora ha estado colgado bajo el chasis, plegado para ocupar el m¨ªnimo 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 c¨¢maras y mecanismos de a bordo, una tarea larga y complicada. Se ha movido unos cien metros, buscando un sitio plano donde depositar el helic¨®ptero, un helipuerto. Ha descartado la protecci¨®n y desconectado los cables que le unen al helic¨®ptero. Luego, Perseverance ha liberado las mordazas que lo sujetan, permiti¨¦ndole desplegar sus cuatro fr¨¢giles patas y caer al suelo. Despu¨¦s, el veh¨ªculo har¨¢ marcha atr¨¢s y se retirar¨¢ hasta una distancia prudente dejando campo libre a Ingenuity para que el sol cargue sus bater¨ªas. Y tendr¨¢ todo el aire de Marte a su disposici¨®n para que pueda emprender el primer vuelo, que la NASA tiene previsto que sea ma?ana lunes 12 de abril a las 3.30 de la madrugada, hora de la costa este de EE UU, 9.30 de la ma?ana, hora peninsular espa?ola. Sin embargo, el mismo lunes asegur¨® que este vuelo no ser¨¢ antes del 14 de abril. Estas son algunas respuestas sobre esta novedosa manera de explorar el planeta rojo:

?Para qu¨¦ un helic¨®ptero en Marte? Ingenuity es solo una prueba de concepto, un ensayo de ingenier¨ªa. No tiene asignadas tareas cient¨ªficas ni de exploraci¨®n. Se trata solo de demostrar que puede volar en un entorno tan hostil y desconocido como la atm¨®sfera marciana.

?Funciona como un helic¨®ptero convencional? En l¨ªneas generales, s¨ª. Utiliza un doble rotor contrarrotatorio: unas aspas giran a derecha y otras a izquierda para que su movimiento se compense y la reacci¨®n no haga dar vueltas a todo el veh¨ªculo. Por eso no necesita rotor de cola. En ese sentido, es m¨¢s parecido a un dron que a un helic¨®ptero.

?Podr¨¢ moverse en la escasa atm¨®sfera de Marte? Eso es lo que se trata de comprobar. La densidad del aire es apenas una cent¨¦sima de la de la Tierra, equivalente a la que existe aqu¨ª a 30.000 metros de altura. Ning¨²n avi¨®n convencional los alcanza. Y mucho menos un helic¨®ptero, cuyo techo operativo (aterrizar y despegar) queda muy por debajo de los 8.000.

En el futuro, otros modelos quiz¨¢s sepan entender ¨®rdenes m¨¢s 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 m¨¢s que las aspas de un helic¨®ptero convencional. Es una situaci¨®n tan precaria que los vuelos se planifican para poco antes del mediod¨ªa local, cuando se estima que la densidad del aire habr¨¢ ganado unas pocas mil¨¦simas y puede ofrecer un poco m¨¢s de sustentaci¨®n.

?Por qu¨¦ se ha adoptado ese dise?o y no el t¨ªpico de los drones cuadrirotores? Por una raz¨®n muy sencilla: no cab¨ªa. Para elevarse en el tenue aire marciano, Ingenuity necesita aspas muy grandes, de m¨¢s de un metro de di¨¢metro aunque su peso (en Marte) no llega a un kilo. No son plegables y caben muy justas bajo la panza de Perseverance. Un cuadric¨®ptero no se habr¨ªa podido acomodar all¨ª.

?Se ha probado en la Tierra? Dentro de lo posible. En gran parte, su dise?o se basa en modelos matem¨¢ticos de lo que se conoce de la atm¨®sfera y climatolog¨ªa marcianas. El prototipo ha volado en el interior de una c¨¢mara de vac¨ªo, pero a costa de aligerarlo de peso para simular la menor gravedad (en Marte pesa solo poco m¨¢s de medio kilo, frente a los casi dos kilos en la Tierra). Por eso, los ensayos se hicieron solo con el sistema de propulsi¨®n y el tren de aterrizaje; la electr¨®nica de control y las bater¨ªas se quedaron en el suelo, conectadas al helic¨®ptero por un cable. As¨ª que las pruebas bajo condiciones reales solo pueden tener lugar en Marte.

?Es aut¨®nomo? Ha de serlo. Las se?ales de radio tardan m¨¢s de diez minutos en llegar a Marte. Semejante retraso hace imposible controlar un helic¨®ptero ¡ªo casi cualquier otro tipo de veh¨ªculo¡ª desde la Tierra.

Ahora bien, en ese caso, aut¨®nomo 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 ¨¦l deber¨¢ seguirlas lo mejor posible. Su capacidad de decisi¨®n se limita a corregir desviaciones debidas, por ejemplo, a rachas de viento.

En el futuro, otros modelos quiz¨¢s sepan entender ¨®rdenes m¨¢s complejas, del estilo ¡°ve a aquella roca evitando salientes del terreno¡± (cosa que s¨ª sabe hacer ¡ªhasta cierto punto¡ª Perseverance). Ingenuity es solo un robot obediente, pero sin muchas luces.

?Lleva un computador de vuelo a bordo? S¨ª. Es una unidad comercial, muy parecida a la que probablemente equipa el m¨®vil 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 tel¨¦fono de gama baja. Eso s¨ª, tiene bastante m¨¢s bater¨ªa y, adem¨¢s, un peque?o panel de c¨¦lulas solares para recargarla junto a unos calefactores para protegerlas de la g¨¦lida noche marciana.

Quiz¨¢s esto pueda darle una idea de la potencia que encierra su m¨®vil: en Ingenuity, ese procesador controla dos unidades de navegaci¨®n inercial, un inclin¨®metro, un alt¨ªmetro laser y dos c¨¢maras de televisi¨®n. Todos, productos comerciales. Si est¨¢ interesado, puede conseguir un sensor girosc¨®pico id¨¦ntico por menos de 600 euros y un alt¨ªmetro, por 150.

Es la primera vez que una nave interplanetaria utiliza Linux como sistema operativo. Est¨¢ 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 inform¨¢tica, no es probable que lo conozca. Pero lo tiene disponible para descarg¨¢rselo en Internet, con fuentes, tutoriales y todos los detalles.

?Transmitir¨¢ im¨¢genes? S¨ª. Directamente a Perseverance y de ah¨ª, a la Tierra. Una de sus c¨¢maras, en blanco y negro, apunta en vertical hacia abajo. Ofrece una calidad modesta, como la VGA de nuestros ordenadores antiguos. El helic¨®ptero estima su velocidad comparando la velocidad a que se desplazan los accidentes del terreno (o su propia sombra) en im¨¢genes sucesivas. La otra c¨¢mara, de alta definici¨®n, mira hacia delante en un ¨¢ngulo oblicuo. Es la que promete vistas m¨¢s espectaculares, con una calidad superior al 4K

?Qu¨¦ autonom¨ªa tiene? 90 segundos de vuelo. Sus peque?as bater¨ªas el¨¦ctricas no dan para m¨¢s. En ese tiempo podr¨¢ alcanzar un techo m¨¢ximo de diez metros y alejarse como mucho 300 metros.

El primer vuelo se limitar¨¢ a una subida en vertical hasta unos tres metros, girar¨¢ sobre s¨ª mismo como explorando el horizonte y volver¨¢ a posarse. Nada espectacular. En posteriores intentos deber¨¢ llegar m¨¢s alto y m¨¢s lejos.

?Acompa?ar¨¢ a ¡®Perseverance¡¯ en su exploraci¨®n del cr¨¢ter? No. Perseverance tiene su propio programa de experimentos ya establecido y el helic¨®ptero, un poliz¨®n de ¨²ltimo momento, no es uno de ellos. Al equipo de vuelo se le ha concedido alrededor de un mes para sus pruebas. En total est¨¢ previsto hacer cinco vuelos. Luego, Ingenuity aterrizar¨¢ m¨¢s o menos donde se encuentra ahora y Perseverance se marchar¨¢ a hacer sus cosas, dej¨¢ndolo abandonado, aunque sus equipos sigan en perfecto estado.

ACTUALIZACI?N 11.00 A.M. (hora peninsular espa?ola) DEL 12 DE ABRIL: La NASA ha explicado hoy que el vuelo de ¡®Ingenuity¡¯ no ser¨¢ antes del 14 de abril.

Rafael Clemente es ingeniero industrial y fue el fundador y primer director del Museu de la Ci¨¨ncia de Barcelona (actual CosmoCaixa). Es autor de Un peque?o paso para [un] hombre (Libros C¨²pula).

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