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Ruedas en el espacio

La exploración espacial seguramente es la requiere los más exigentes proyectos de investigación previos al lanzamiento de las naves, que se traducen en desarrollos tecnológicos punteros. Toda la historia de la misiones espacial está repleta de ellos y cada una se basa en el conocimiento y la experiencia adquiridos en las anteriores y, asimismo, aporta su bagaje a las siguientes.

Desde que comenzaron las exploraciones espaciales, en los años 50 del siglo XX con el primer Sputnik, de una serie de cuatro satélite artificiales soviéticos, el progreso de las misiones se ha construido así. Y así se han podido establecer y afrontar objetivos y desafíos cada vez más ambiciosos que han permitido no solo avanzar en el conocimiento sobre la Tierra, la Luna y otros planetas, sino también «hacer más fácil al vida en la Tierra», en palabras del responsable de Exploración Espacial de la Nasa, William Gerstenmaier.

En efecto, muchas de las tecnologías que se desarrollan para esas exploraciones se trasladan después a aplicaciones de uso diario en muy diversos ámbitos públicos y privados: la resonancia magnética, los satélites meteorológicos, el GPS, tecnologías para depuración del agua y para las comunicaciones, los termómetros digitales, las pinturas aislantes, etc., por citar solo unas cuantas.

En el momento en que esas exploraciones necesitaron algo más que dar vueltas alrededor de la Tierra, la Luna o Marte, sino que para avanzar había que posarse en las superficies e investigar sobre el terreno, tomar muestras para analizarlas, enviar fotografías y otros datos, aparecieron nuevos retos y necesidades. Ya no ‘solo’ había que diseñar un equipo que subir al espacio y encaminar a su destino. También había que ponerle en una superficie y hacer que fuera capaz de recogiera y enviar información. Pero también ese paso se quedó pequeño y «enseguida los soviéticos empezaron a  enviar ‘cacharros’ que se pudieran mover de un sitio a otro. El primero fue el Lunojod 1, que aterrizó en la luna el 17 de noviembre de 1970», explica Javier Pedreira, Wicho, responsable de Informática de los Museos Científicos Coruñeses y cocreador del blob de divulgación científica y tecnológica Microsiervos. Ese fue el primero de los muchos que han llegado después, porque «cada misión tiene unos objetivo distintos; pero, básicamente se trata de explorar las superficies de la Luna o Marte, que es donde hemos colocado rovers hasta ahora, más allá del punto de contacto de una sonda de aterrizaje. Si aterrizas en un sitio, puedes explorar las condiciones locales, esté donde esté. Pero solo de ahí. Con un rover, tripulado como los del programa Apolo teledirigido desde la Tierra como todos los demás, puedes moverte más allá del punto de contacto y tomar muestras, analizar materiales y tener resultados de muchos más sitios. Los rovers, por definición, son exploradores y es lo que les diferencia de otras sondas espaciales que aterrizan en algún sitio pero se quedan quietas en un punto». Así pues, y resumiendo, son las plataformas sobre las que se van a poder desplazar los equipos encargados de hacer todos esos trabajos de recopilación de información para analizar.

La rueda, ese gran invento

Si algo no tuvieron que empezar por crear desde cero los técnicos que los desarrollaron fueron las ruedas. Un invento primordial de la Humanidad, una aportación tecnológica que lograron hacer los humanos hace miles de años y sin contar con todo el bagaje de conocimientos del que se ha dispuesto siglos después; de la que se han encontrado representaciones de su uso en carros en cerámicas sumerias (actual Irak) de 3500 a.C.; de la que hay evidencias de que antes aún se usaban para tornos de cerámica y cuyo resto arqueológico más antiguo es la encontrada en Liubliana (Eslovenia) en 2003 y su antigüedad se dató en torno a año 3100 a.C. …, ese invento tan básico ha viajado también por el espacio para formar parte de las exploraciones de lugares tan lejanos de donde la inventaron.

Desde aquel primer Lunojod, Wicho enumera una lista de misiones espaciales que han incorporado un equipo con ruedas para moverse por la superficie en la que se han posado, ya sea la Luna o Marte: «el soviético Lunojod 2, en el 73, y que era muy similar al anterior; luego la siguiente fue el Sorveyor de la NASA, que era un rover pequeñito, que iba en la nave Pathfinder, y que aterrizó en 1976 en Marte. Esto en rovers de control remoto. Y los Apolos 15, 16 y 17 llevaron una especie de buggies que conducía un astronauta».

Todas ellas tienen en común que no llevan neumáticos con cámara de aire. «Son ruedas metálicas con una estructura flexible que les permite pasar por encima de piedras, pedruscos y similares, pero no llevan cámara de aire». Lo que se explica porque se han de tener en cuenta aspectos como la diferente gravedad respecto a la de la Tierra, pero también las variaciones de temperaturas entre el día y la noche lunares o marcianos, «porque tanto el calor como el frío encojen y dilatan los materiales y eso hay que tenerlo en cuenta a la hora de diseñarlos. Si bien, yo diría que esos cambios son más rápidos en Marte que en la Luna, porque en esta, al no haber atmósfera se pierde menos calor por irradiación». Todo eso y que allí no hay forma de arreglar un pinchazo, si se produjera, con lo que se iría toda la misión al traste.

El último vehículo de la NASA para visitar la Luna fue el Vehículo Lunar Roving, que llevaban las misiones Apolo 15, 16 y 17. Según se explica en la página web de la agencia norteamericana, es un vehículo tripulado que «utilizó cuatro ruedas grandes de malla de alambre flexible con marcos internos rígidos para evitar el exceso de deflexión. Se adhirieron tiras delgadas a la carcasa para mejorar la flotación en suelos lunares blandos».

Estos cochecitos hicieron cada uno tres travesías durante el tiempo que duraba la misión y recorrieron en total distancias de hasta 27,8, 26,7 y 35 kilómetros; y además de recolectar rocas dejaron instalados equipos que seguirían enviando datos una vez que los astronautas volvieran a la Tierra.

Suelo de rocas y ausencia de gravedad

El terreno por el que se van a mover también ha de ser tenido en cuenta. Por eso se buscan espacios con condiciones similares para probar prototipos antes de construir los definitivos, «Tenerife, Lanzarote y otras zonas volcánicas son lugares habituales para hacer esas las pruebas y ver cómo le va a este tipo de ruedas en una superficie como la que se van a desplazar luego».

En cualquier caso siempre serán las ruedas lo que esté en contacto con el terreno, pero otro aspecto decisivo para su diseño es la gravedad: «Todos los cálculos que se hagan en la Tierra, se tienen que ajustar a la gravedad lunar o marciana, según dónde se quiera colocar el rover. La gravedad lunar es un sexto de la Tierra, y la de Marte es un tercio, si la memoria no me falla. Entonces, allí las cosas pesan menos, aunque tengan la misma masa. Eso da un cierto juego, porque al haber menor peso, la misma masa, la misma cantidad equipos que se pongan encima de esas ruedas, van a hacer menos presión sobre ellas tanto en la Luna como en Marte. Lo que juega, en cierta medida, a favor de los que tienen que diseñarlos, porque se estropearán menos». El efecto es como si fueran más ligeros allí que aquí ,«el rover pesa menos en la Luna o en Marte y ejerce menos presión sobre las ruedas. Eso permite hacer unas ruedas a lo mejor menos resistentes, que en la Tierra se aplastarían; pero que, jugando con esta diferencia de gravedad, allí no van a tener problemas. De todas formas el peso porque es un factor superlimitante en las misiones espaciales. Todo lo que pese de más de otros componentes se le quita a los instrumentos científicos que hay que llevar, y que es lo realmente importante en cualquier misión de estas».

Pero problemas siempre pueden aparecer. Aunque se tengan en cuenta todos estos factores de gravedad, temperatura, terreno y se pueda tener una idea muy bien formada de cómo van a interrelacionarse todos estos aspectos y cómo van a funcionar y rendir in situ, hasta que no se está allí no se ve el resultado real. «Desde luego y, de hecho ha pasado. Con el Curiosity, el rover más reciente que tiene la NASA en Marte, el diseño de las ruedas no ha sido tan bueno como se quería. Se les están haciendo desgarrones a un ritmo mayor del que esperaban. Ya suponían que esto ocurriría, pero una vez allí, con la gravedad marciana y la forma en que está construido el sistema de suspensión del rover, cada rueda se mueve con su motor, etc., pues está ocurriendo más deprisa. Todo está calculado, se espera que estos factores existan y se diseñan las ruedas para que soporten estas condiciones. Pero algún día acabarán cascando, así que cuanto menos se perforen mejor».

Todos estos aspectos están integrados en el proceso de toma de decisiones también sobre los materiales con los que se van a hacer los diferentes componentes y cuáles serán los más idóneos. «Las del Curiosity están hechas de bloques de aluminio tallados. Cogen un bloque de aluminio del tamaño adecuado y luego lo van tallando hasta que le dan la forma que necesitan». Así pues, como si fuera una escultura «se talla con máquinas, en vez de con un cincel, para darle la forma y el grosor adecuado. Las anteriores, las del Opportunity y las del Spirit, también son de aluminio, y las del Soyuz entiendo que también».

El Opportunity, por ejemplo, «lleva desde 2004 recorriendo Marte. Ha hecho unos 45 kilómetros por su superficie», de manera que se puede concluir que buen resultado dan. Porque hasta ahora, «aparte de los problemas que han dado las del Curiosity, ningún rover ha fallado por culpa de las ruedas».