La hazaña del ingenuity (y por qué debemos seguir soñando)

La hazaña que ha conseguido la NASA de volar un helicóptero no tripulado sobre la superficie de marte de forma semi autónoma es digna de entrar en todos los libros de historia de la ingeniería como una de las mayores proezas técnicas en la historia de la humanidad.


Puede parecer poca cosa - a fin de cuentas, ya es lo suficientemente dificil  llegar a Marte como para que algo así de nimio nos pueda impresionar - pero lo cierto es que esta gran hazaña esconde muchas cosas y horas de trabajo  que sirven como testigo del estado actual del mundo de la aviónica y los drones. A fin de cuentas hay que entender que se trata de enviar un avión para que vuele en marte, no domótica para una casa inteligente. Mientras que para lo segundo tienes todo el tiempo del mundo para probar y hacer pruebas, y si hay un fallo puedes corregirlo desde casa, lo otro una vez lo envías se queda allí para siempre y lo que funcione es lo que tiene.

LA HAZAÑA EN NÚMEROS

Ingenuity (O mars helicopter) es un helicóptero robótico que forma parte de la misión Mars 2020 y que sirve como una demostración tecnológica para probar que pueden explorarse en otros planetas otras formas de explorar la superficie de los mismos.


El pequeño dron pesa 1.8 kg y ha sido diseñado para realizar hasta cinco vuelos durante los 30 dias que se espera que esté en funcionamiento.  Este primer vuelo que parece sencillo, es tan solo una prueba de muchas que van a venir y cuyo objetivo es estudiar las cualidades que deben de tener los drones y futuros dispositivos para poder volar en marte. 


Es importante destacar que en Marte al tratarse de un planeta mas pequeño, la gravedad es algo menos fuerte que aquí en la tierra. Esto podría hacernos pensar que Ingenuity debería de tenerlo más fácil para volar allí que aquí, ya que al haber menos gravedad, hay también menos peso que levantar. 


Pero por desgracia , este no es el caso. Lo más destacable de la atmósfera marciana es que debido al menor tamaño del planeta y a la composición de su atmósfera, la presión atmosférica también es menor. Esto quiere decir que hay menos aire en la superficie sobre el cual un helicóptero o dron pueda volar.  Por decirlo de alguna manera, cada vez que un helicóptero gira sus aspas, lo que realmente está haciendo es transmitir aire desde la parte de arriba del rotor hasta la parte de abajo, generando una fuerza de empuje que provoca que el artefacto se eleve.


Pero en marte, al haber menos aire, al girar un aspa no se genera tanto empuje - es decir, no se empuja el suficiente aire desde arriba hasta abajo para lograr que el helicóptero pueda ascender.


Además, no hay mucha forma en la tierra de poder emular las condiciones de la superficie marciana para probar el vuelo exactamente como debería de ser. Reducir la presión atmosférica en un entorno cerrado no es suficiente, ya que es imposible (o muy muy muy muy muy complicado) emular también las  condiciones de gravedad para realizar un vuelo.


Por decirlo de alguna manera, no había forma de comprobar si el experimento funcionaría o no con seguridad hasta llevar el dispositivo a marte y probarlo.


La hazaña por tanto, no es solo  la de haber diseñado un prototipo que es capaz de volar de forma semiautónoma (recordemos que la señal de control tarda entre 3 y 22 minutos en llegar desde la Tierra a Marte, según la estación del año, y que por tanto, no se puede pilotar de manera manual). La hazaña es también la de haberlo logrado a la primera. 


Y tratándose de ingeniería del software y hardware, hacer cosas a la primera son una demostración de una buena fase de análisis de requisitos, de un buen proceso de estudio y de haber por supuesto, adaptado una tecnología ya madura (como la del vuelo autónomo de un dron) y haberlo transportado a otro planeta con condiciones gravitatorias y atmosféricas completamente diferentes para hacerlo volar bien.

El análisis de requisitos

El análisis de requisitos es una parte fundamental a la hora de crear cualquier proyecto software. Es crucial investigar todas las vías y todas las posibilidades, así como probar - al menos de forma teórica  - la viabilidad de un prototipo o proyecto.


En el caso de ingenuity, sabían que un helicóptero normal con aspas normales no funcionaría cómo funciona en la tierra. Es por ello que le dispusieron de dos rotores que giran en sentido contrario y con unas aspas algo más grandes con una mayor superficie que son capaces de recoger más aire por cada rotación y generar empuje vertical.



En este diagrama, podemos ver:

- 1 Rotores diseñados para poder volar en la tenue atmósfera de Marte
- 2 Células solares suministran la energía que carga la batería
- 3 Una cámara de alta resolución permite tomar fotos de sitios ubicados a larga distancia del rover
- 4 Una cámara y otros sensores asociados con un ordenador resistente a diversos fallos permiten gran autonomía
- 5 Patas flexibles para un suave aterrizaje, un sistema de visión activa y un altímetro
- 6 El aislamiento térmico tipo aerogel y la resistencia al calor permiten a las baterías para sobrevivir a las noches
- 7 El helicóptero se comunica con el rover en la banda UHF.


El helicóptero utiliza rotores coaxiales contrarrotativos de aproximadamente 1,1 m de diámetro. Su carga útil consiste en una cámara de alta resolución con el objetivo apuntando hacia abajo para inspeccionar el suelo y así detectar por dónde se desplaza y poder aterrizar con seguridad posteriormente, también lleva un sistema de comunicación para transmitir datos al rover Perserverance. Aunque se desplaza como un avión, se construyó como una nave espacial que pudiese soportar la fuerza g y las vibraciones durante el lanzamiento. Sus sistemas están fabricados de manera que son resistentes a la radiación y son capaces de operar en un ambiente helado como en ciertas partes de Marte.


Toda una proeza histórica digna de mención y de recordar.

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