Miguel San Martín (NASA): el Curiosity tiene como misión "determinar si Marte tuvo un hábitat" apto para la vida
El lunes pasado, el robot espacial más grande y sofisticado que se ha construido se posó sobre Marte. La exploración que le depara a este laboratorio todoterreno bautizado con el nombre de "Curiosity" es la más ambiciosa que ha desarrollado la NASA hasta ahora en el planeta rojo. Para conocer más detalles sobre el acontecimiento, En Perspectiva entrevistó al ingeniero principal del Diseño y Operación del Sistema de Guiado, Navegación y Control del Curiosity, el argentino Miguel San Martín, que trabaja en la NASA desde hace más de 25 años. Según explicó el ingeniero, este robot se diferencia de los anteriores enviados a Marte por su envergadura, la complejidad de sus instrumentos y por la nueva tecnología con la que se monitorea la entrada al planeta y el descenso. Agregó también que el Curiosity está diseñado para detectar compuestos orgánicos, un "elemento fundamental para la vida" que podría ser clave para determinar si en ese planeta existieron alguna vez las condiciones para el surgimiento de la misma.
(emitido a las 8.51 Hs.)
EMILIANO COTELO:
El lunes pasado, cuando eran las dos y media de la madrugada hora uruguaya, en Pasadena, California, al oeste de Estados Unidos, un grupo de técnicos de la NASA miraban ansiosos sus monitores y las pantallas gigantes de la sala.
(Audio llegada y festejos.)
EC - "¡Nos posamos en Marte! ¡Oh, Dios mío!". "Llegada confirmada". De golpe todos se abrazaron y chocaron sus manos. Aquello se parecía mucho al festejo del triunfo en una final de fútbol. Pero lo que celebraban era que el Curiosity, un robot todoterreno, se había posado correctamente en la superficie de Marte.
El aparato había superado los llamados "siete minutos de terror", el período en el cual la precisión debía ser máxima, entre el ingreso a la atmósfera marciana y la llegada al suelo. Esa operación de descenso implicaba un desafío mayúsculo, entre otras cosas por el tamaño del robot, que es similar al de un auto y pesa una tonelada. Una vez completada esa prueba tan crítica, se puso en marcha la exploración en sí, que también será la más ambiciosa de las ocho desarrolladas hasta ahora por la NASA en Marte.
¿Cómo fue posible la concreción de esta misión sin precedentes? ¿Qué podemos esperar de ella?
Vamos a meternos en el ambiente del equipo, vamos a conversar con alguien que vivió todo este acontecimiento de manera muy directa e intensa: Miguel San Martín, ingeniero principal del Diseño y Operación del Sistema de Guiado, Navegación y Control del Curiosity durante su descenso en Marte.
Miguel San Martín es argentino, tiene 53 años, es ingeniero en Electrónica por la Universidad de Siracusa graduado en el año 1982, y máster en Ingeniería Aeroespacial, Aeronáutica y Astronáutica por el MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) en 1985. ¿Desde cuándo trabaja en la NASA?
MIGUEL SAN MARTÍN:
Desde el 85. Es el único que trabajo que he tenido, en el Jet Propulsion Laboratory, en Pasadena.
EC - El único trabajo que ha tenido y el trabajo con el que soñaba cuando era joven, para eso estudió lo que estudió.
MSM - Exactamente, incluso el lugar donde estoy trabajando lo soñaba, era una destinación que tenía planeada. Por suerte todo salió bien.
EC - No sé si los oyentes lo tienen presente, pero la primera misión de la NASA a Marte fue la Viking 1, que ocurrió hace 36 años, en 1976. Luego hubo cinco más que se completaron con éxito: la Viking 2 también 1976, la Pathfinder en 1997, la Spirit en 2004, la Opportunity también 2004 y la Phoenix en 2008. Ahora, en agosto de 2012, llega la Curiosity. ¿En qué se diferencia esta de las anteriores? ¿Por qué esta despierta tanta expectativa?
MSM - Por la envergadura. Este vehículo robótico pesa casi una tonelada, 950 kilos. El Spirit y el Opportunity pesaban menos de 200 kilos, 185 kilos. Este pesa casi cinco veces más. Y el tamaño también, cuando uno lo ve es medio chocante, porque es del tamaño del un auto tipo Mini Cooper. Y la complejidad, los instrumentos científicos. Un instrumento científico de este vehículo robótico es casi del tamaño y el peso del Spirit o el Opportunity. Y obviamente el gasto, el Spirit y el Opportunity fueron 150 millones de dólares los dos, y esta misión son 2.500 millones de dólares uno solo.
Además la audacia del descenso llama mucho la atención, por dos motivos. En primer lugar, porque una vez en Marte guiamos la entrada del vehículo robótico, lo volamos como un avión para reducir el área donde aterrizamos, para que entre por ejemplo en un lugar estrecho como un cráter, como al que fuimos. Es algo nuevo, una nueva tecnología, muy riesgosa, porque permite hacer exactamente lo que hicimos, que fue ir a un lugar muy estrecho en vez de a un lugar plano y seguro como hacíamos antes. Y la otra parte que llama la atención y algunos creen que es una locura, piensan que es estúpido es el sistema que parece una grúa.
EC - Vamos a hablar de eso, creo que vale la pena que el oyente reciba la información de primera mano de cómo fue esto. Porque como usted decía, el solo hecho de que un aparato como este haya podido posarse en la superficie de Marte superando los famosos siete minutos de terror al atravesar la atmósfera, eso no más ya implicó todo un avance para la humanidad desde el punto de vista tecnológico. ¿Cómo fue el sistema? ¿Cómo son las distintas etapas que recorrió el Curiosity desde que entró a la atmósfera hasta que bajó finalmente?
MSM - Son tres etapas que llamamos entry, descend y landing. Entry es la entrada, el vehículo se encuentra dentro de una cápsula con un escudo térmico protector, al entrar a la atmósfera el vehículo se frena violentamente, pierde 99% de la energía en esa etapa. Es simplemente un freno aerodinámico, la coraza térmica se calienta a temperaturas de 3.600 grados Fahrenheit. Esa es la primera etapa, y es igual en todas estas misiones, con la única excepción de que en esta misión se tenía la capacidad de guiar el vehículo durante esa etapa. Eso se hace cambiando el centro de masa del vehículo, porque viene con un ángulo, con un chanfle, y eso le da como un ala, le da una fuerza. Se llama un "levante", modulando esa fuerza uno puede corregir los errores en la trayectoria. La segunda etapa se llama descend, descenso, que es cuando vimos un paracaídas.
EC - En la etapa del descenso el Curiosity ya perdió esa cápsula que lo protegía del aumento brusco de la temperatura.
MSM - Exacto, y ahí ya pasamos de 20.000 kilómetros por hora a 1.000 kilómetros por hora. Y como la energía es el cuadrado de la velocidad, la velocidad es 10 veces menor pero la energía es 99 veces menos. Entonces en esa etapa estamos con un paracaídas. La atmósfera de Marte es muy tenue, es 1% de la atmósfera terrestre, así que seguimos cayendo a una velocidad de 300 kilómetros por hora. Entonces hay que hacer una tercera etapa, que llamamos landing o aterrizaje, que es distinta que en el Spirit, el Opportunity y el Pathfinder con las bolsas de aire.
EC - Acá entra en juego una especie de grúa. Tendríamos que explicar qué es eso.
MSM - Exactamente. Pero antes de la grúa, cuando llegamos a una altura de más o menos 1.600 metros nos desprendemos del paracaídas todo esto en forma automática y prendemos los motores cohetes, unos motores de gran fuerza, de gran potencia, que son regulables como una canilla de agua, la computadora los puede controlar con gran precisión. Eso es lo que reduce la velocidad de 300 kilómetros por hora a cero. Pero cuando estamos llegando, cuando estamos más o menos a 23 metros de altura, el vehículo, que hasta ahí es un solo vehículo, se separa como si fuera una grúa, está el Curiosity en sí mismo y arriba hay un módulo con cohetes como si fuera un helicóptero, del que el vehículo robótico se encuentra suspendido por sogas.
EC - Podríamos decir que desde el helicóptero se empieza a bajar con cuerdas al propio Curiosity hasta que llegue al suelo.
MSM - Sí, pero las cuerdas son de un largo fijo, 7,5 metros, y se extienden y quedan ahí. Entonces la grúa sigue bajando a una velocidad de menos de un metro por segundo, posa el vehículo sobre sus ruedas, sigue bajando un poco más para que las sogas alivien toda su tensión, y después las sogas se cortan y la grúa se estrella a 600 metros de distancia.
EC - Es una maravilla.
MSM - Sí. Fue la única forma que se nos ocurrió, después de pensar un montón de variaciones, para descender un vehículo de este tamaño. Porque si uno lo hace de la forma convencional, con los motores de cohetes abajo, una plataforma con tres patas y el vehículo robótico arriba de la plataforma, uno aterriza y se encuentra con el vehículo robótico a más de un metro de altura de la superficie, porque están las patas, y es un vehículo de casi una tonelada. Se necesitarían rampas para bajar el vehículo, rampas que puedan soportar el peso de una tonelada. Nos gusta decir, con un poco de humor, que después de no sé cuántos millones de kilómetros de viaje nos quedamos cortos por un metro, y es un metro muy difícil.
EC - Es el metro de ajuste.
MSM - Es muy pero muy difícil encontrar la forma de hacerlo, porque no hay lugar para poner rampas, entonces tienen que ser rampas inflables, y si hay una roca donde está la rampa... Dimos con una solución muy sencilla, no hay que tener un grado de universidad para pensarla. Dijimos: si ponemos los motores cohetes arriba y lo posamos sobre sus ruedas será mucho mejor. El único problema con ese sistema fue que no había sido probado nunca, tampoco se probó en la Tierra, hasta el día que lo hicimos en Marte.
EC - No había manera de probarlo.
MSM - Sería muy costoso hacer la prueba en Tierra, habría que adaptarlo a la gravedad terrestre, que es distinta, y cuando uno empieza a tocar todas las variables para adaptarlo a la Tierra ya no está probando el sistema original.
EC - De ahí que esta maniobra era tan delicada y tan importante. Ahí se estaban jugando los 2.500 millones de dólares, el aparato pudo haberse estrellado.
MSM - Exactamente. De haberse estrellado durante esa maniobra la gente nos habría preguntado: "¿Por qué no lo probaron en Tierra?", y nosotros habríamos dicho: "Porque cuesta mucho dinero", y nos habrían preguntado: "¿Cuánto?", y habríamos contestado: "Yo qué sé, 20 millones de dólares, una cosa así", y habrían dicho: "Es poco comparado con 2.500". Siempre se habló, ¿hacemos o no hacemos una prueba en Tierra?, y siempre daba que era mejor utilizar esos 20 millones de dólares en otras áreas de la misión para retirar el riesgo mayor, porque el dinero nunca sobra, aun en estas misiones de tanta inversión. A mí y a mi equipo, que fuimos los encargados de hacer el análisis de esta nueva maniobra, nos parecía que la solución era muy modelable en forma de simulaciones.
EC - Sería bueno explicar cuál es su responsabilidad en este proyecto, que tiene mucho que ver con esto que estamos conversando.
MSM - Yo estuve a cargo del equipo de ingenieros que desarrolló el sistema de guiado y control del vehículo durante el aterrizaje. Eso consiste en su mayor parte en escribir software, algoritmos matemáticos que después se transforman en software, que es el programa de computación que controla los eventos durante el aterrizaje. Es una disciplina que se estudia en la universidad: guiado, navegación y control.
EC - Aclaremos: un guiado, navegación y control que no se hace online, ustedes no estaban manejando el joystick de un juego de computadora, porque tienen que lidiar con la distancia que hay entre la Tierra y Marte, esos 570 millones de kilómetros, que implica a su vez un retraso de 14 minutos en las comunicaciones.
MSM - Exactamente. Sería imposible. En el centro de control en ese momento lo único que hacemos es comernos las uñas, seguir lo mejor que podemos los pasos del Curiosity con la telemetría que tenemos, pero con los dedos cruzados, esperando que nada salga mal, porque no podemos hacer nada al respecto.
EC - Ustedes programaron antes y lo que hicieron el lunes de madrugada fue observar, esperar para ver cómo se desarrollaba todo lo que habían previsto.
MSM - Exacto. En ocho años, que fue el desarrollo del proyecto, tuvimos que anticipar todas las cosas que podían ocurrir en esos siete minutos y buscar soluciones. Siempre decimos que es como enseñarle a un chico cómo comportarse ante todos los peligros de la vida y después dejarlo salir a la vida y verlo, con mucho miedo de que cometa un error. Esa es la analogía.
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EC - Ya hablamos en detalle y valía la pena de lo que fue la operación de descenso, toda una proeza. ¿Y ahora? ¿Cuál es su trabajo de ahora en adelante?
MSM - Mi trabajo ya termina en esta misión. Nos queda analizar la telemetría, los datos que colectamos durante el descenso. Son datos muy valiosos para nosotros, porque sabemos que el sistema funcionó, porque vemos fotos que llegan todos los días todavía nos estamos pinchando la piel para ver si es un sueño o no, pero no sabemos qué tan bien funcionó, es decir, ¿aterrizamos al filo de la navaja, estuvimos al borde del desastre o no? Eso es muy importante para nosotros para cuando diseñemos la próxima.
Así que eso es lo que voy a estar haciendo durante el próximo mes. Después ya no tendré ningún vínculo con la misión, junto con el resto del mundo seguiré las peripecias y las aventuras del Curiosity y veré las fotos magníficas que manda, como el resto del mundo. Con la única excepción de que mi oficina queda a pocos metros del centro de control, así que para mí es un placer cada tantos minutos levantarme y preguntar cuáles son las últimas fotos, y los muchachos siempre me las muestran. Y el momento que se vive, la primera semana del descubrimiento es mágica, no se puede describir, cada foto que llega es una maravilla.
EC - ¿Qué importancia tiene esta misión del Curiosity a Marte? ¿Dónde está su diferencial? ¿Qué posibilidades abre hacia el futuro?
MSM - El Curiosity sigue el mismo programa de investigación que empezó con el Viking, aunque con el Viking el enfoque que se tuvo fue equivocado, porque fueron en un solo saque y pusieron instrumentos de detección de vida. Todas estas misiones del Programa Espacial de Marte, como le llamamos nosotros, tienen un mismo objetivo que es probar si existió vida en Marte en forma de microorganismos. Necesitamos probar si hubo vida en Marte porque queremos saber si estamos solos en el universo. El asunto es tan sencillo como eso, queremos saber si la vida se dio solamente en el planeta Tierra o es un fenómeno bastante común en todos los rincones del universo.
El Viking trató de hacer eso en un solo viaje, llevó instrumentos de detección de vida y no encontró ninguna vida, y eso mató al programa de Marte por varias décadas, hasta el Pathfinder, que fue mi primera misión a Marte. Después, con el retorno de las misiones a Marte con el Pathfinder los científicos dijeron: "Vamos a hacerlo en etapas, primero vamos a ir a buscar agua, porque para la vida se necesita agua, así que vamos a ir a buscar los diferentes elementos que se necesitan para que surja la vida en nuestro planeta Tierra". Aplicamos el modelo en Marte, entonces el agua era fundamental. El Spirit, el Opportunity y también el Phoenix tuvieron ese error. Entre los científicos hay consenso en que en un momento Marte fue cálido y húmedo, con ríos y lagos, entonces la cuestión del agua queda clarificada.
Ahora viene el Curiosity, que da un paso adelante, que es ver si encontramos compuestos orgánicos. Para que haya vida tiene que haber compuestos orgánicos, que son compuestos que se basan en el carbono y son la base de la vida acá en la Tierra. Ese va a ser el gran paso del Curiosity. Si encontramos compuestos orgánicos no podemos decir que detectamos vida, pero detectamos un elemento fundamental para la vida. Incluso se puede determinar en algunos casos si es probable que haya sido generado por vida o por otros mecanismos que no tienen nada que ver con la vida. El Curiosity en sí mismo no tiene instrumentos directos de detección de vida, porque su misión es determinar si Marte tuvo un hábitat, un ambiente, si existieron las condiciones para que surgiera la vida. Ese es el objetivo, es un paso más, no es el último, pero es un paso más.
EC - A esos efectos, para esa investigación, ¿qué ventajas tiene el Curiosity?
MSM - En primer lugar tiene que tener instrumentos que midan los elementos orgánicos, son instrumentos mucho más complejos que los anteriores. Pero además hace lo mismo que hicieron los anteriores, hace toda la mineralogía, la determinación de la composición mineralógica de cada elemento, pero con un nivel de precisión mucho mayor. La complejidad de los instrumentos científicos del Curiosity es en sí misma un salto tecnológico muy importante, va a poder hacer lo que hicieron los vehículos robóticos anteriores con mucho más precisión, va a poder determinar la composición química y mineral del suelo y las rocas, y además tiene instrumentos para detectar elementos orgánicos.
EC - ¿Por qué es tan grande? ¿Cuál es la ventaja, en comparación con los anteriores, de que sea del tamaño de un auto y pese una tonelada?
MSM - Excelente pregunta. Primero es para acomodar los instrumentos porque, como le decía, un instrumento solo del Curiosity es del tamaño de los vehículos robóticas anteriores. Para poder acomodar los instrumentos tenía que ser más grande. Hay que pensar en los estos instrumentos que se encuentran dentro del cuerpo del Curiosity, el brazo mecánico tiene que tomar las muestras y alimentarlo, y además tiene adentro una serie de hornos y químicos que se mezclan con la muestra. Y cuando uno tiene un vehículo grande para poder meter los instrumentos, tiene también la ventaja de que es un mejor todoterreno, se puede mover sobre la superficie de Marte a mayor velocidad e ir más directo, porque no tiene que andar esquivando rocas que son más grandes que el vehículo robótico en sí mismo.
EC - ¿Qué distancia va a recorrer en estos dos años de trabajo? ¿Es mayor que la de los otros aparatos?
MSM - Sí, esa es otra diferencia con las anteriores. Las anteriores aterrizaban en un radio de más o menos 100 kilómetros, por lo cual les teníamos que pedir a los científicos que nos buscaran lugares que fueran interesantes científicamente, porque no todos los lugares en Marte tienen el mismo valor científico, no hay las mismas probabilidades de encontrar indicios de vida. Al mismo tiempo, se necesitaba que fuera un lugar seguro para el descenso, con una cierta pendiente y determinada población de rocas. Como el vehículo robótico no se puede desplazar grandes distancias, se requiere que el valor de la ciencia esté dentro del área de aterrizaje, lo cual le pone una limitación al científico de buscar un área muy grande, de 100 kilómetros de radio, que sea bastante plana, con pocas rocas. Y por ahí no hay muchos lugares científicamente interesantes.
Con el Curiosity, al agregar el guiado durante la entrada y reducir el área de aterrizaje de 100 a 10 kilómetros de radio, podemos poner ese área de aterrizaje al lado de un lugar interesante. Aterrizamos en esta zona de 10 kilómetros de radio, y después le decimos al vehículo robótico que viaje, que salga a esa área donde está la ciencia. En este caso aterrizamos en un cráter de 150 kilómetros de diámetro en medio de una montaña de cinco kilómetros, que es donde está la "tierra prometida". Pusimos el área de aterrizaje entre el borde del cráter, que es una pared de un kilómetro de altura, más o menos, y donde está la montaña. Tenía que entrar justito ahí. El vehículo aterriza y después tiene que viajar hacia el sureste unos 10, 15 kilómetros para llegar a la tierra prometida. Y ahí se va a mover lentamente, porque no necesita ir muy lejos para seguir encontrando nuevas capas y diferentes áreas, a medida que va subiendo por la ladera de esa montaña va encontrando materiales geológicos de diferentes eras de Marte. Es como leer las páginas de un libro, dicen los científicos.
EC - Hay varias preguntas de la audiencia. Una es a propósito del riesgo de que el propio vehículo lleve a Marte organismos provenientes de la Tierra. ¿Qué responde usted?
MSM - Excelente pregunta. Hay una serie de convenios internacionales que limitan el número de esporas, de microorganismos que uno puede llevar a Marte. Es un convenio que no se puede violar, es muy importante para nosotros, hay todo un grupo dentro del Jet Propulsion Laboratory que para nosotros es como la policía, porque están permanentemente viendo lo que hacemos. Tenemos que esterilizar el vehículo robótico. Al Viking lo pusieron dentro de una cámara y lo calentaron muchísimo para matar todos los bichos que tenía alrededor. Con la electrónica de hoy no se puede hacer eso, es más trabajoso, es como un kit que se utiliza en el daño con alcohol. Alguien tiene que esterilizar cada superficie del vehículo para que no llevemos nuestra propia vida y contaminemos el experimento, porque si detectamos nuestra propia vida estamos destruyendo la investigación en sí misma, la idea es saber si existen esos microorganismos en Marte, en primer lugar.
EC - El proyecto tiene un costo de 2.500 millones de dólares, y entre los oyentes ha habido mucho debate a propósito de si esta inversión se justifica o no. Hoy mismo hay mensajes en ese sentido. ¿Qué responde usted a quienes sostienen que ese dinero debería aplicarse a necesidades mucho más acuciantes que hoy tiene la humanidad?
MSM - Este es dinero del pueblo, de los contribuyentes, y lo tenemos que tomar con mucho respeto, porque sabemos que hay otras áreas muy importantes. Hacemos ese cálculo, y por supuesto que nuestra respuesta es sí, es un gasto justificable para la humanidad, para el país. En primer lugar, ese dinero, los 2.500 millones de dólares, no se van a Marte, quedan acá, son fuentes de empleo. Eso es lo principal, la gente se tiene que dar cuenta de eso.
Número dos, como dijo el jefe de la NASA, esa noche que aterrizó el Curiosity cientos de chicos en todo el mundo, no solo en Estados Unidos, maravillados por la proeza decidieron ir a campos de la ingeniería y de la ciencia que por ahí de otro modo no lo hubieran hecho. Yo lo he visto con mis propios ojos, chicos que me han dicho: "Yo iba a hacer tal cosa, pero cuando vi el Pathfinder decidí estudiar meteorología o ciencias en general". Eso es invaluable, especialmente hoy cuando hay tantas otras actividades que reclaman la atención de un joven.
El tercer factor que uno tiene que tener en cuenta, y esto es siempre un argumento difícil para no ofender a la gente, es que si bien 2.500 millones de dólares es mucho para una persona, para el país no es mucho, es el precio de una entrada de cine por persona en Estados Unidos. O un vaso de café en Starbucks. El precio de un cafecito por ocho años por cada persona de Estados Unidos paga esta misión. No es mucho en ese sentido.
Y el cuarto factor es que para resolver los grandes problemas de la humanidad, para resolver por ejemplo problemas de salud como el cáncer, para resolver otro tipo de problemas, 2.500 millones de dólares no son nada. Por ejemplo, el sistema educativo de Estados Unidos gasta 150 billones de dólares. Los números que se manejan en la economía americana hacen que estos números no sean prácticamente nada. Si uno tomara los 2.500 millones de dólares y los distribuyera entre todas las demás necesidades, sería un aumento mínimo que la gente no sentiría, pero sí sentiría la falta de un programa espacial.
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Transcripción: María Lila Ltaif