Entrevista con el Investigador Principal del proyecto Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA); el Dr. José Antonio Rodríguez Manfredi

Conocí a José Antonio R. Manfredi durante el desarrollo del proyecto REMS (Rover Environmental Monitoring Station). Desde el principio, me llamó la atención su enorme ilusión por lo que íbamos a hacer; poner un instrumento capaz de medir la meteorología de otro planeta. La meteorología del planeta rojo. No era un proyecto más, era algo más allá; íbamos a poner algo diseñado por científicos e ingenieros españoles sobre la superficie de otro mundo y ese algo tenía que funcionar muy bien.

REMS lleva ya años funcionando sobre la superficie marciana y ha sido una demostración de buen hacer a este lado del océano Atlántico. Hace unos meses otro proyecto español de instrumentación planetaria ha sido el elegido por NASA/JPL para ser embarcado en Mars 2020, el próximo Rover que rodará sobre la superficie marciana la próxima década.

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Sensor de viento de REMS trabajando sobre la superficie marciana (Crédito: CAB/INTA)

El nombre del proyecto es MEDA, acrónimo de Mars Environmental Dynamics Analyzer, un instrumento diseñado también para medir diversos parámetros meteorológicos sobre la superficie de Marte. Viento, temperatura del aire y del suelo, radiación en varias bandas, etc. serán medidas por el instrumento.

MEDA es digno heredero de REMS, la estación meteorológica que ya ha cumplido tres años trabajando sobre la superficie de Marte embarcada sobre el Rover Curiosity. REMS concentró múltiples contribuciones internacionales pero fue concebida, diseñada y fabricada, fundamentalmente, en España.

El anuncio de NASA sobre los fuertes indicios de presencia de agua líquida sobre la superficie del planeta, hace más fundamental, si cabe, el enviar más robots a Marte.

 

AstronomíaConCuchara tiene el placer de entrevistar al PI (Principal Investigator) de MEDA, el Dr. José Antonio Rodríguez Manfredi.

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P. Tras el éxito de MSL, NASA/JPL quiere ir de nuevo a Marte con InSight y Mars2020. ¿Por qué éstas nuevas misiones a Marte?

R. Marte aún nos depara muchas sorpresas y mucho que aprender de él. A pesar de las más de 20 misiones exitosas enviadas (de los más de 50 intentos), todavía conocemos poco del interior del planeta, de la posibilidad de que hubiese o haya vida en él, o del origen del metano, por mencionar algunos ejemplos.

 

Las nuevas misiones que la NASA o la Agencia Espacial Europea se plantean tratan de arrojar luz sobre estas cuestiones, a la vez que intentan aprovechar y rentabilizar los avances tecnológicos logrados y los equipos humanos formados durante los últimos años.

 

La nueva misión de NASA, Mars2020, hará uso de un vehículo similar a Curiosity que llevará a bordo un nuevo conjunto de instrumentos científicos. En línea con los objetivos establecidos por el Programa de Exploración de Marte de la NASA, además de continuar la tarea de caracterizar el entorno de habitabilidad del planeta como hábitat potencial para la vida, Mars2020 también pretende probar nuevas tecnologías que resultarán clave en las futuras misiones tripuladas a Marte. Aprovechando su gran capacidad de movimiento, también irá recogiendo muestras rocosas que serán traídas a la Tierra en el marco de la futura misión Mars Sample Return.

 

P. La estación meteorológica REMS continúa trabajando de forma satisfactoria sobre la superficie de Marte tras más de tres años sometido al hostil ambiente marciano. Háganos una valoración del proyecto REMS.

R. El instrumento REMS ha sido un gran logro tanto personal como institucional, e incluso nacional. Fue la primera vez que tuvimos la oportunidad de participar y liderar un instrumento en una misión de exploración planetaria con la NASA y JPL.

 

Aunque ya teníamos una cierta experiencia trabajando con la NASA en el desarrollo de propuestas y prototipos de instrumentos, aprender y habituarnos a la dinámica de trabajo y el nivel de exigencia en proyectos de vuelo de la NASA supuso un importante reto. Gracias a la dedicación y esfuerzo del gran (en número y en valor) equipo humano se cumplió con los objetivos marcados, disponiendo y enorgulleciéndonos de tener un instrumento funcionando en Marte tras más de tres años allí (y lo que quede).

 

Durante este tiempo, el instrumento REMS ha estado funcionando casi ininterrumpidamente, a pesar del impacto que recibió durante el aterrizaje. El gran volumen de datos generados hasta la fecha supone el mayor, mejor y más exhaustivo registro de magnitudes ambientales realizadas en Marte: presión, humedad, temperaturas del aire y del suelo, radiación ultravioleta incidente y caracterización de los vientos. El análisis y la correlación de estas magnitudes entre sí y con otros datos procedentes de otros instrumentos están generando interesantes contribuciones científicas, a la vez que un mayor conocimiento sobre la atmósfera marciana, y su interacción con la superficie del planeta.

P. ¿Son muy diferentes las formas de trabajar de NASA/JPL y de los organismos de investigación e industria europeos?

 R. Sí. Hay importantes diferencias.

 La gran experiencia de JPL y NASA en misiones espaciales queda patente en los procedimientos y la forma de trabajar. Esa misma experiencia que hecho posible poner a humanos sobre la superficie de la Luna o un vehículo como Curiosity sobre la superficie de Marte se ve diariamente en cada detalle del proceso de diseño de misiones como MSL o Mars2020. La manera de trabajar permite asumir grandes retos de desarrollo (muchas veces incluso consideradas inicialmente locuras, como la del skycrane de MSL), pero siempre manteniendo los riesgos muy controlados.

P. La nueva estación meteorológica MEDA ha sido elegida para ser embarcada en el nuevo rover Mars2020. ¿Será MEDA muy distinta de la ya veterana REMS?

R. El instrumento MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer) se basará, como no puede ser de otra forma, en la experiencia y lecciones aprendidas de REMS, claro. Sin embargo, aunque trataremos de maximizar la herencia de su predecesor, también queremos mejorar ese diseño: mayor capacidad y precisión en las medidas, y mayor autonomía, entre otras mejoras. Además, MEDA también incorpora un nuevo sensor para la caracterización de los aerosoles en suspensión en la atmósfera (polvo, ozono, etc.) y toma de imágenes del cielo marciano.

 

Otro aspecto importante es que el instrumento MEDA tratará de minimizar el efecto de las perturbaciones ocasionadas por el propio rover sobre las medidas. El vehículo, su geometría y su gran volumen, y su fuente de energía suponen una importante perturbación a unos sensores que pretenden caracterizar el entorno ambiental. Por ejemplo, una “gran mole” de más de 2 metros de alta perturba los patrones de los vientos circundantes, mientras que un generador de electricidad que alcanza temperaturas por encima de los 120ºC (recordemos que la temperatura media Marciana alrededor de Curiosity puede rondar los -55ºC) también perturba la temperatura local.

P. ¿Qué supondrá MEDA para la comunidad científica española y para el Centro de Astrobiología (CAB) en particular?

R. Con la participación en Mars2020 con MEDA, el Centro de Astrobiología afianza su posición en el desarrollo y explotación de instrumentación para la caracterización ambiental (fundamentalmente de Marte). Tras REMS en la misión Mars Science Laboratory, también estamos participando en la misión InSight (también de NASA) con el instrumento TWINS (Temperatures and Winds for INSight), y ahora con MEDA en Mars2020. A pesar de la dureza de estos años atrás, es un enorme logro el estar ahí y gozar de la confianza de NASA y JPL. Como antes decía, esto ha sido posible gracias al continuo y gran esfuerzo de mucha gente y de nuestras instituciones, que han visto en este campo de investigación, desarrollo e innovación una sólida línea de futuro.

 

Los sensores de viento embarcados en Insight. La sonda que aterrizará en Marte en verano 2016 (NASA/JPL)

El desarrollo de MEDA combina la gran experiencia técnica de los equipos e instituciones participantes, y una importante fracción de la comunidad científica atmosférica española, así como otros socios internacionales. En este esfuerzo, se unen al CAB, CRISA (grupo Airbus), INTA, la Universidad del País Vasco, la Universidad de Alcalá, el Instituto de Química-Física Rocasolano (CSIC), la Universidad Politécnica de Cataluña y la Universidad de Sevilla-Instituto de Microelectrónica de Sevilla como socios españoles, la Universidad de Padua en Italia, el Instituto de Meteorología Finés y, como socios norteamericanos, el Jet Propulsion Laboratory, NASA Goddard Space Flight Center, John Hopkins Applied Physics Lab., la Universidad de Texas A&M, Ashima Research y la Universidad de Michigan.

 

Con los datos que MEDA genere, la comunidad científica ‘marciana’ española e internacional participante, y más tarde, toda la comunidad científica ‘marciana’ en general (no debe olvidarse que todos los datos recogidos por la misión pasan a ser totalmente públicos tras unos meses de análisis y verificaciones) incrementará su nivel de conocimiento sobre la atmósfera, la meteorología y el clima marcianos, las relaciones e interacciones entre la atmósfera y la superficie (necesarios para entender los procesos geológicos), y una adecuada interpretación de las condiciones de habitabilidad (también relevante para futuras misiones tripuladas) y los procesos fotoquímicos y físicos de transferencia radiativa.

 

P. La hoja de ruta de la exploración marciana parece ser: Exploración robótica/Retorno de muestras/Viaje tripulado. ¿Aún no tenemos madurez tecnológica para el retorno de muestras?

 

R. En líneas generales, sí, esa es la hoja de ruta.

El no haber mandado aún una misión de retorno de muestras se debe a varios factores importantes. Por resumir algunos:

 

  • Por un lado, para que una misión así sea rentable científicamente hablando, sería deseable que trajera de vuelta a la Tierra una gran variedad de muestras, recogidas de diversos y distintos entornos marcianos. Esto implica que el vehículo que recoja las muestras debería tener la capacidad de recorrer importantes distancias (decenas o centenas de km, como mínimo) y poder recoger muestras de distinta naturaleza.

  • Las muestras recogidas deben ser almacenadas convenientemente, y que no sean contaminadas ni en el momento de ser recogidas, ni en el retorno, ni en su llegada a la Tierra.

  • El sistema que deba traerlas de vuelta debe tener la energía suficiente como para alcanzar la velocidad de escape marciana, e iniciar el viaje de vuelta a la Tierra, lo que implica un gran volumen de combustible.

 

Hoy por hoy, todos esos puntos pueden ser resueltos independientemente los unos de los otros con la tecnología actual: un rover tipo Curiosity puede tener suficiente capacidad de movimiento, se pueden hacer recipientes para muestras que las conserven de forma inalterada, y se podría llevar desde la Tierra suficiente combustible para poder realizar el camino de vuelta. Sin embargo, si todas estas soluciones se combinaran en una misma misión de retorno de muestra, resultaría una misión muy pesada, muy arriesgada y con un muy elevado coste asociado.

 

NASA se plantea dejar muestras del suelo marciano preparadas ya por Mars 2020. Estas muestras serían recogidas por una misión posterior (sin fecha aún definida) que las traería a la Tierra (Crédito: http://www.nature.com)

Ante una situación como la descrita, el enfoque estratégico actual de la NASA consiste en: una misión previa (Mars2020) recoge las muestras y las almacena en receptáculos especiales. Aprovecha su gran capacidad de movimiento para coger muestras singulares de distintos entornos. Además, prueba y valida ciertas tecnologías esenciales para extraer el combustible necesario para el retorno de la propia atmósfera marciana. Los receptáculos podrían quedar agrupados y liberados en la superficie, mientras el rover continua buscando otras muestras de interés (esas muestras serían analizadas convenientemente con la instrumentación de precisión que el rover lleve a bordo).

 

La futura misión de retorno de muestras “sólo” necesitaría aterrizar cerca de donde Mars2020 hubiese depositado las muestras, para lo que un sistema con una mínima capacidad de desplazamiento podría servir. Tendría que recoger las muestras, extraer el combustible necesario de la atmósfera marciana (usando la tecnología ya probada in situ por Mars2020 –instrumento MOXIE-), e iniciar el camino de vuelta.

 

En resumen, la estrategia actual pretende distribuir la complejidad y costes de una misión de esa naturaleza a lo largo de varias misiones y varios años, reduciéndose así el coste asociado, y maximizando el retorno científico del programa.

P. En un momento de crudeza económica como el actual, muchos critican las inversiones en proyectos espaciales. ¿Qué les diría?

R. En momentos así, no sólo la inversión en proyectos espaciales es criticada. La propia investigación base es también puesta en entredicho.

 

Indudablemente, en estos momentos hay mucha gente pasando dificultades, pero si se mira de manera comparativa con otras actividades que requieren inversión pública, los presupuestos que se manejan en espacio son verdaderamente ridículos. En otras palabras, si valoramos el retorno tanto tecnológico como científico que luego tiene una aplicación directa en la sociedad (por poner algunos ejemplos: telefonía móvil, estructuras más robustas para nuestros coches o motos, o nuevos tejidos) así como la creación de un tejido industrial cualificado y competitivo, y éstos lo comparamos con los presupuestos que se manejan, claramente resultaría una actividad altamente rentable en términos globales. La investigación es siempre una buena inversión de futuro.

P. Si dispusiese de un presupuesto ilimitado ¿Qué instrumento pondría en Marte?

R. El mejor y más completo “instrumento” que podría a Marte es un experto astronauta, o mejor, un equipo de expertos astronautas-científicos. El elevado riesgo de las misiones tripuladas podría reducirse, en buena parte, con fondos suficientes.

Por último, ¿sería tan amable de elegir su fotografía preferida de las obtenidas por MSL para ilustrar esta entrevista?

 

Si me lo permitís, me quedo con dos: la primera que envió, todavía con la lente cubierta de polvo, y que evidenciaba que habíamos llegado sanos y salvos a la superficie; la segunda es la que no se pudo tomar, pero que hubiese sido digna de ser una de las mejores y más impresionantes: esos 6.6 minutos en los que pasó de ir a más de 20000 Km/h a ser depositado suavemente sobre la superficie. Me hubiese gustado ver esa imagen, desde una cierta distancia, de cómo un vehículo de casi 1 tonelada, suspendido en la atmósfera marciana, era depositado sobre la superficie.

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 Pues ahí va la imagen que nos pedía nuestro entrevistado…

curiosity_first_imagePrimera imagen recibida en Tierra después de que Curiosity se

posase sobre la superficie marciana (crédito: NASA/JPL)

 

y sobre esa imagen que no podemos tener cuando la nave cruza la delgada atmósfera marciana y se posa sobre Marte, disfrutemos, al menos, del vídeo que preparó NASA/JPL para poner de manifiesto lo arriesgado de la operación, el ya famoso “7 minutos de terror”

curiosity_seven_minutes

Recreación artística de la reentrada de la nave en la atmósfera marciana (crédito: NASA/JPL)

AstronomíaConCuchara quiere agradecer la amabilidad de José Antonio Rodríguez Manfredi por esta entrevista. ¡Suerte con MEDA!

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