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Entrevista: Adam Steltzner de la NASA habla de la perseverancia y de por qué no debemos colonizar Marte

El rover Perseverance de la NASA está programado para aterrizar en Marte esta semana, y tuvimos la oportunidad de hablar con una de las personas que participó en la realización de esta misión. Adam Steltzner es el ingeniero jefe del proyecto Mars 2020 en el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA y diseñó el ambicioso sistema de retorno de muestras del rover. Ha aparecido en gran medida en el próximo documental de Nat Geo Built for Mars , que sigue los giros y vueltas de llevar este robot al planeta rojo. Nuestra conversación a continuación fue ligeramente editada para mayor claridad y extensión.

ExtremeTech:  Al prepararse para Mars 2020, ¿el plan siempre fue construir sobre el chasis Curiosity?

Adam Steltzner: Sí. Desde el principio, nuestro actual subdirector de proyectos, que anteriormente era el director del sistema de vuelo en Curiosity, después de que Curiosity partiera de la Tierra y se dirigiera a Marte, se sentó y blue sky dijo: “¿Cuánto equipo de repuesto necesita? ¿Tengo?» En el lanzamiento de Curiosity, no había ningún plan para misiones de seguimiento. Entonces Matt Wallace se sentó y dijo: “¿Cuánto equipo tenemos? ¿Se podría juntar eso y diferir los costos de una construcción y conseguir una misión a Marte basándose esencialmente en la inversión que hemos hecho con Curiosity? » Desde el principio, la idea fue construir sobre la base de Curiosity.

ExtremeTech:  ¿Hubo alguna idea propuesta para Perseverance que simplemente no pudo hacer realidad debido al tiempo o los gastos?

Adam: ¡ En realidad no!

ExtremeTech : ¿Tienes todo lo que querías?

Adam : Solo me estoy asegurando de que, es raro que alguien diga: «¿Conseguiste todo lo que querías?» Es por eso que me toma un tiempo decir que sí porque digo, «Supongo que sí». No estoy acostumbrado a eso, pero sí.

ExtremeTech: ¿Cuál es el significado geológico específico del cráter Jezero, donde Perseverance va a tocar tierra?

Adam: Los científicos quieren ir al cráter Jezero, me dicen, porque una vez fue un lago en esa época húmeda de Marte, y justo donde aterrizamos estaba el delta. Me están informando que los deltas son depósitos deltaicos. Es decir, el sedimento que crea la estructura en forma de abanico de un delta.

La estructura en forma de abanico de un delta proviene de cuando un río desemboca en una masa de agua más grande, el agua se ralentiza. Cuando se movía rápidamente, podía transportar partículas y sedimentos en suspensión, en el flujo de Stokes . Pero cuando se ralentiza, la velocidad media en el flujo se reduce y ya no puede transportar esas partículas en el flujo de Stokes.

Cuando se asientan, son increíblemente buenos para preservar la evidencia de vida que se llevó con esos lechos de arroyos o que vivieron allí, ya que agregan una capa protectora de material geológico. Los depósitos deltaicos son los mejores lugares que encontramos aquí en la Tierra para buscar signos de vida antigua. El cráter Jezero, donde está en el globo de Marte, y el hecho de que esté húmedo, el hecho de que tengamos un delta muy claro son las razones por las que queríamos ir a Jezero.

ExtremeTech:  El helicóptero Ingenuity es solo una demostración de tecnología sin instrumentos importantes, pero si vuela y funciona a la perfección, ¿hay alguna forma de que pueda usarse para ayudar a Perseverance a completar su misión?

Adam : Un helicóptero o un activo aéreo como Ingenuity podría ser muy, muy útil para una misión de superficie. El ingenio en sí, porque es un acompañante y una adición tardía, tiene un tamaño tal que no tiene mucha esperanza de vida en la superficie de Marte.

Estacionalmente, llegaremos a un lugar donde las temperaturas bajan y no hay suficiente luz solar para que ella mantenga la temperatura de la batería durante la noche para mantener las celdas de la batería en buen estado. Ella tiene un límite para su esperanza de vida y, por lo tanto, no tenemos un plan. No creemos que haya una oportunidad para un uso inesperado de Ingenuity. Ahora, si nos equivocamos en todo eso, ella sobrevive, puede que lo haya, pero creemos que realmente la llevamos allí, demostrando que podemos volar sobre la superficie de Marte en menos del uno por ciento de la atmósfera que tenemos en tierra. Es de muy, muy baja densidad. Esa es una altitud muy alta aquí en la tierra, mucho más alta de lo que vuelan los helicópteros.

Tuvimos que rediseñar totalmente la relación entre los modos flexibles elásticos del sistema de rotor y los modos de interacción atmosférica. Está al revés en comparación con cómo se diseñan los helicópteros aquí en la tierra. También está adquiriendo electrónica de aviónica ligera y altamente integrada, electrónica de vuelo, que son derivados de la electrónica de consumo comercial. Por ejemplo, tiene un chip Qualcomm Snapdragon, que es un chip de teléfono celular del tamaño de mi miniatura y hace un trabajo increíble haciendo más o menos lo que hace nuestro elemento de cálculo visual, que es del tamaño de una lonchera.

ExtremeTech: Hablemos del sistema de devolución de muestras. ¿Por qué tomarse la molestia de traer las muestras a la Tierra? ¿Qué se puede hacer con una muestra del núcleo marciano aquí en la Tierra que no se puede hacer con un rover en Marte?

Adam : La respuesta es bastante fácil. Todo lo que quieras. El problema de la otra forma, es decir, hacer la investigación científica, lo que llamamos in situ en Marte, es que tienes que concebir las medidas, tienes que concebir una hipótesis. Concibe su hipótesis científica, que hay, digamos, materiales orgánicos atrapados en las arcillas que se encuentran aquí. Entonces necesitas decir, “¿qué instrumento científico podría tomar medidas para determinar si hay compuestos orgánicos allí? ¿Puedo miniaturizar ese instrumento científico? » La mayoría de las veces, la respuesta es «No, no se puede», pero para algunas ciencias, la respuesta es «Sí, puedo».

Entonces, tomas algo que sería del tamaño de una habitación, una gran pieza de equipo, y haces una versión en miniatura que está endurecida para vuelos espaciales, lo pegas en un rover, lo pones en Marte. Usted toma las medidas y es como, “Sí, parece que hay orgánicos. ¿Son biogénicos? Vaya, es difícil de decir. Vaya, me gustaría esta otra medida «. Ahora planteo la hipótesis de un instrumento para hacer eso. Eso podría ser miniaturizado y reforzado y hago otra expedición a Marte.

El problema es que, como siempre sucede cuando estamos aprendiendo o entendiendo, cada pregunta que respondemos abre otra pregunta, y cada uno de esos ciclos de preguntas es de aproximadamente 10 años para que descubras cómo reducirlo, construirlo, plantearlo. en Marte, tome esa medida, obtenga una nueva pregunta y hágalo de nuevo. Si traes las muestras de Marte a la Tierra, tienes todo el equipo de la Tierra, todos los científicos de la Tierra, todo el ingenio que hay en este mundo que se puede aplicar a la investigación.

ExtremeTech: Parece que si traes todas estas muestras y vas a hacer todas estas pruebas, querrás estar muy seguro de no analizar accidentalmente ningún fragmento de la Tierra.

Adam: Correcto.

ExtremeTech: ¿Cómo se asegura? Estás construyendo estas cosas en la atmósfera de la Tierra. Hay Tierra a tu alrededor. ¿Cómo se asegura de que nada entre en los recipientes de muestra?

Adam : Es un enorme dolor en el trasero. Hemos construido el hardware más limpio que jamás se haya instalado en el espacio. Diseñé el sistema de muestreo e inventé los protocolos de limpieza. Fue un gran esfuerzo. La forma en que lo hace es elegir cuidadosamente sus materiales. Por ejemplo, los tubos de muestra están hechos de titanio, pero tienen una superficie de nitruro de titanio. El tubo de muestra de titanio se expone a un plasma de gas nitrógeno a baja presión en un entorno de alta energía. Ese plasma de nitrógeno de alta energía penetra en la superficie del titanio y crea nitruro de titanio, que es un material refractario y es increíblemente inerte. Es más pasivo que el oro. Esa pasividad significa que a las cosas no les gusta apegarse a ella. Es como super Teflón en cierto sentido.

Luego tomamos ese tubo de muestra del sistema pasivo súper limpio y lo colocamos detrás de una barrera de partículas de fluido mecánico. Esta es una barrera especialmente diseñada que no permite que ninguna partícula de más de 0,3 micrones de tamaño llegue al volumen en el que están sellados los tubos de muestra. Luego, una vez que están en eso, los ponemos en un horno, y horneamos ese horno durante cientos de horas y limpiamos todo el interior de ese tubo. Luego tenemos algo que se parece un poco, en cierto sentido, funcionalmente, es un poco como una curita. Es decir, es estéril, envuelto individualmente.

ExtremeTech:  ¿Hacer el «hardware más limpio» causó problemas imprevistos?

Adam : ¡Sí! He aquí un dato divertido. Cada medición de fricción que un ingeniero ha conocido es una medición de fricción que se realiza con una película muy, muy delgada de hidrocarburos presente en la superficie del material. Si tomo un trozo de papel de aluminio y lo horneo, digamos, a 500 ° C en un ambiente de oxígeno, quemará todos los hidrocarburos en ese trozo de aluminio. Luego lo llevo fuera de la cámara en una habitación limpia y lo coloco en un escritorio con un banco de flujo filtrado con HEPA, con aire absolutamente estéril y libre de partículas sobre él. En cuestión de horas, habrá acumulado una monocapa de hidrocarburos que acaba de ser succionada de la atmósfera.

Tu desayuno, mi almuerzo, la descomposición de las hojas otoñales: la Tierra es una sopa. Creemos que estamos caminando, pero realmente estamos nadando en una sopa de vida y los subproductos de la vida. Aquellos aparecen en cada una de las cosas que has tocado. Algunas cosas tienen mucho menos. Por ejemplo, si tiene una pieza de nitruro de titanio, no tiene tanto. Se acumula más lentamente, se acumula menos y se acumula ligeramente diferente, en un sentido de peso molecular, que si tuviera una pieza de aluminio. El aluminio tiene mucha hambre. Tiene una superficie reactiva.

Si vas a un laboratorio de pruebas que está probando el coeficiente de fricción entre el acero inoxidable 440 y el nitrónico 60, y te dicen: «Oh, sí, el coeficiente de fricción entre estos dos es X». Bueno, lo que realmente estaban haciendo es que lo estaban probando con esa fina película de hidrocarburos presente en él. Cuando los hornea como lo hicimos nosotros, es mucho más pegajoso. Todo es mucho más pegajoso. Luchamos mucho con eso. De hecho, tuvimos que cambiar, sobre la marcha, nuestros protocolos de limpieza. Originalmente habíamos previsto hornear a 350 ° C durante unos 10 minutos, y tuvimos que retroceder a 200 ° C, esencialmente para dejar un poco de hidrocarburos presentes en las piezas. Cuando entras en este dominio limpio y ultraterreno,

ExtremeTech: Necesitas, creo, dos misiones más para devolver estas muestras a la Tierra. ¿Correcto?

Adam : Eso es correcto.

ExtremeTech : Ballpark, ¿cuándo crees que podrás volver a tenerlos en la Tierra?

Adam : Aproximadamente 10 años, de 10 a 12 años a partir de ahora.

ExtremeTech : Si Perseverance descubre vida en Marte, cuando recuperas esas muestras y las miras, ¿cuál es el dato que convence a los científicos de que algo estaba vivo en el cráter Jezero hace tres mil millones de años?

Adán : Los signos de la vida antigua pueden presentarse de diferentes formas. Para hacer un argumento convincente, es probable que tenga alineadas varias de esas formas de evidencia. Por ejemplo, observaría formas morfológicas que parecen microestructuras o microfósiles. Luego miraría para ver si esas formas estaban hechas de lo que creo que los científicos llamaron carragenina, que es esencialmente el residuo de carbono de la vida. Usaría múltiples líneas de evidencia.

Mirarías la ubicación en el depósito geológico donde se encontraban estas cosas y verías que estaba asociado, por ejemplo, con la orilla de un lago en el pasado. Utilizaría conjuntos de pruebas que estuvieran alineadas y corroboraran la posición de esa vida antigua en la forma que ve. Como lo hacemos hoy. Encuentras cosas llamadas estromatolitos. Los estromatolitos son esteras de algas. Hacen esta forma especial. Esa forma, aunque no es exclusivamente biótica, hay procesos abióticos que pueden crear formas y formas similares en geología, pero cuando encuentras las formas parecidas al estromatolito y estás en un lugar donde es un antiguo lecho de lago, y la mineralogía del elemental La composición del estromatolito demuestra la presencia de estos compuestos ricos en carbono asociados con la vida, entonces todas esas cosas juntas dicen que es un estromatolito biótico.

ExtremeTech : ¿A qué huele Marte? Obviamente, no has estado allí para oler, pero ¿si tuvieras que adivinar?

Adam : Marte huele como el baúl de ropa de tus abuelos que no se ha abierto en décadas.

ExtremeTech : Me gusta eso. ¿Por qué?

Adam : Hay algo así como vacío, hay un indicio de algo … está seco, es viejo, está polvoriento.

ExtremeTech : ¿Un poco mohoso?

Adam : Sí. Eso es lo que es para mi.

ExtremeTech : ¿Qué tan lejos crees que estamos de poder colonizar Marte? ¿Y alguna vez irías?

Adam: Espero estar infinitamente lejos de poder colonizar Marte.

ExtremeTech: ¿No crees que Marte es un lugar donde deberíamos vivir?

Adam : No. En la evolución de la Tierra, el medio ambiente de la Tierra se ha vuelto bastante malo a veces. En particular, hace unos 65 millones de años, cuando un asteroide se estrelló contra lo que ahora es una región de la península de Yucatán y mató a todos los dinosaurios con una atmósfera polvorienta. Mató muchas plantas y el 90 por ciento de las especies. En medio de ese momento, el medio ambiente en la Tierra seguía siendo infinitamente más habitable para la vida de lo que creo que podríamos crear en Marte.

Evolucionamos para tener una gravedad terrestre que mantiene mi líquido cefalorraquídeo en las presiones correctas mientras estoy de pie, y si no me paro con frecuencia, a mi cuerpo no le gusta, envejezco mal. Las personas que están postradas en cama mueren muy rápidamente porque sus cuerpos están hechos para moverse y están hechos para moverse en una G. Las fibras de mis huesos crecen en las direcciones del estado de estrés principal de mi esqueleto, definido por la forma en que interactúa con el de la Tierra. gravedad. Soy tanto de la Tierra que el estar lejos de la Tierra no soy realmente yo, y eso es cierto para ti.

ExtremeTech : W sombrero cree usted que es la próxima tecnología que cambia el juego para la exploración planetaria?

Adam : Creo que la próxima tecnología revolucionaria para la exploración planetaria, que puede que no suene demasiado genial, es la utilización de productos electrónicos de consumo comerciales listos para usar. Aquí hay un ejemplo ilustrativo, aunque absurdo. Imagínese 10 iPhones en una caja. No están endurecidos por radiación, pero votan. Un procesador les hace a todos la misma pregunta y toma un resultado votado. Aquellos que han recibido el efecto de un rayo cósmico que atraviesa el vecindario o una pequeña radiación local cuando nos acercamos a Júpiter se cuentan en el esquema de votación. Hacemos esto todo el tiempo con ciertas cosas como, por ejemplo, un Boeing 777 tiene tres computadoras y hacen arreglos de carga triple para que si una computadora tiene un problema, no derriba el avión.

Imagine un conjunto de iPhones en un esquema de votación que se utiliza de alguna manera para superar el entorno de radiación. El procesador que tenemos ejecutando Perseverance es el mismo que ejecutó Curiosity. Es el mismo que estaba en mi caja beige G4 Macintosh en 1999 cuando obtuve mi doctorado. Cuando construimos la computadora [Perseverancia], lo hacemos con una persona soldando a mano cables a cables. Es pesado, caro y con tecnología de hace 25 años. Hay 10 veces la potencia, 100 veces. No he hecho los cálculos últimamente en mi iPhone actual sobre la potencia de procesamiento que tiene. [ Nota del editor: Lo comprobamos, y el iPhone actual es entre 15 y 20 veces más rápido que la CPU en Perseverance. ]

Una nave espacial interplanetaria cuesta alrededor de mil millones de dólares. Cuando los servicios de lanzamiento se reducen al orden de $ 100 millones, el lanzamiento ya no es el gran precio, el precio es la construcción de la cosa. Ahora dices, si realmente quisiera extender la mano y hacer mucha más exploración, ¿cómo puedo bajar el precio de la nave espacial? Bueno, puede mirar en toda la gama, pero uno de los grandes lugares que podría ser es la forma en que controlamos, la forma en que programamos, los tipos de formas en que operamos el vehículo. Tomar las señales de la tecnología moderna y aplicarla a la exploración espacial puede permitirnos reducir el costo y aumentar aún más la propuesta de valor de nuestra exploración robótica del espacio.

Si desea obtener más información sobre el rover Perseverance de la NASA, el documental se transmite en Nat Geo el jueves 18 de febrero a las 8 p.m. ET. Ese es el mismo día que Perseverance aterrizará en el cráter Jezero, que la NASA ha programado para las 4 p.m. ET.