REMS, cuatro años conociendo Marte
03-08-2016

Por estas fechas, un grupo de investigadores del Centro de Astrobiología preparaba las maletas para iniciar una aventura que comenzaba hace ya cuatro años y que muy probablemente se prolongue bastantes más.

El 6 de agosto de 2012, a primera hora de la mañana, aterrizaba sobre la superficie de Marte el Mars Science Laboratory (MSL). Curiosity ejecutó al milímetro una maniobra al final de la cual el rover se descolgaba sobre la superficie del cráter Gale. El error fue solo de 1 km con respecto al centro de la elipse-diana, algo increíble después de recorrer 550 millones de kilómetros.

De esa forma tan espectacular empezó la aventura que se comenzó a fraguar ocho años antes, con los primeros pasos del diseño de un instrumento creado para medir la temperatura del aire y del suelo, la presión, la humedad relativa, la radiación ultravioleta y la velocidad y dirección del viento: Rover Environmental Monitoring Station (REMS). El CAB, el INTA, la actual Airbus DS (entonces se llamaba EADS-CRISA), el Instituto Meteorológico de Finlandia, la Universidad Politécnica de Cataluña y diferentes investigadores de Estados Unidos formamos un equipo integrado por científicos e ingenieros que tratamos de hacer el mejor diseño posible que sirviese a los objetivos científicos que se habían definido.

Las primeras semana después del aterrizaje fueron duras. Había que trabajar en Pasadena, acostumbrarse al protocolo de la operación diaria, acoplarse con el resto del equipo y habituarse al lenguaje del proyecto y a la idiosincrasia de un grupo numeroso de personas. Algunos tuvieron que dejar en casa a sus niños pequeños y dedicarse a tiempo completo, tiempo de Marte, al pequeño que estaba allí lejos.

Empezaron a llegar los primeros datos de REMS y teníamos que reconocer las condiciones reales en la que se encontraba, verificar que todo estaba correcto. La sorpresa vino cuando nos percatamos de los problemas de uno de los sensores de viento. El equipo de MSL colaboró con nosotros para identificar el problema y evaluar las consecuencias. Perdimos parte de un sensor, pero afortunadamente el resto funcionaba y estaba listo para comenzar la aventura en Marte.

Después de esos primeros meses, el grupo del CAB volvió a Madrid. El ritmo de operación era similar, aunque con un horario más constante. Actualmente, MSL, y por tanto REMS, se opera cinco días a la semana en horario laboral americano (nueve horas de diferencia con España). Dos personas se dedican diariamente a cuidar del instrumento: uno recibe los datos del día anterior –en la jerga marciana ‘sol’– y otro prepara las instrucciones para que continúe trabajando el siguiente sol.

En estos cuatro años ha habido poco tiempo de inactividad. Dos períodos de aproximadamente 30 días de duración en los que Marte está oculto por el Sol y por tanto no se puede conectar con él, además de algunas paradas técnicas por problemas en el ordenador de abordo o algún problema eléctrico. REMS, hasta la fecha actual, no ha tenido ningún problema técnico, únicamente pequeños ajustes en la forma de controlarlo que hubo que “afinar” en los primeros soles. REMS es posiblemente el instrumento que más datos ha recogido en Marte, junto con RAD, que registra la radiación cósmica que llega al rover. Se aproxima al récord que en los años 70 estableció la Viking 1: 6 años y casi 9 meses.

En estos cuatro años terrestres, Marte ha dado dos órbitas completas alrededor del Sol (dos años marcianos) y REMS ha sido testigo de cómo han ido pasando, en el cráter Gale, por dos veces, las cuatro estaciones marcianas. Quizás, la principal conclusión sea que REMS está viendo una atmósfera que, en términos generales, presenta variaciones cíclicas anuales.


Las cinco claves de la atmósfera marciana

La presión atmosférica es de las magnitudes más ricas en información. En ella se pueden leer desde los cambios a nivel planetario hasta las perturbaciones producidas localmente. La presión media nos informa de los cambios estacionales. Los valores máximos y mínimos están gobernados por las variaciones generadas por el giro diario de Marte. Los cambios que se producen al final de la tarde y antes del amanecer nos informan de cómo influye la orografía local. Pues bien, la mayoría de todos estos efectos se repiten de año en año.

El verano y el otoño del hemisferio Sur –Curiosity está en éste hemisferio, pero muy cerca del ecuador marciano– son las dos estaciones en las que se suelen dar tormentas de polvo, el fenómeno más esperado por su gran impacto en las condiciones ambientales. Por desgracia no ha pasado ninguna por el cráter. Únicamente el sensor de presión ha detectado dos tormentas que pasaron a cientos de kilómetros de MSL.

La temperaturas medias del suelo y del aire se ven influenciadas en gran parte por las variaciones estacionales y las oscilaciones del ciclo día-noche. A diferencia de la presión, la temperatura se ve muy afectada por el entorno cercano del rover. Cambios en el tipo de suelo se traducen en variaciones de los valores máximos y mínimos de las temperaturas. Los datos muestran que la evolución es similar en los dos años y solo hay pequeñas diferencias debidas a que el terreno por el que se ha movido Curiosity ha ido cambiando a lo largo de su trayectoria. 

La humedad relativa nos habla de cómo de cerca está la atmósfera de saturarse de agua y quizás empezar a formar gotas (el rocío en la tierra es un fenómeno similar). Los valores mas altos se han dado en el otoño-invierno de Gale (primavera-verano del hemisferio Norte y precisamente cuando se evapora el polo Norte marciano) y en las horas previas a la salida del sol. En este proceso parece que juega un papel importante la absorción y la liberación de agua del suelo marciano.

El sensor de radiación se ha ido cubriendo poco a poco de polvo, aunque no tan rápido como se esperaba. Los primeros soles nos permitieron ver los niveles reales de radiación ultravioleta que llegaba al rover. Por otro lado, hemos comprobado que el ciclo del polvo (levantamiento-deposición) que existe en Gale es totalmente distinto al que han visto Oportunity, Spirit o las legendarias Viking.

El viento es la medida que más dificultades tiene por los problemas generados en el aterrizaje. No obstante, se está viendo que a lo largo de todas las estaciones los vientos de dirección Norte son las predominantes es la horas centrales del día.


En la visita que el Administrador de NASA, Charles Bolden, hizo al CAB pocos meses después del aterrizaje de Curiosity nos dijo que Estados Unidos estaba orgulloso de MSL y que España debería también estar orgullosa de REMS. Creo que la experiencia de estos cuatro años apoya esa frase. Todos los que participamos en el proyecto y toda la comunidad de ciencia y tecnología espacial debe estar orgullosos del instrumento. Además, esta experiencia nos está sirviendo para que en el rover Mars2020, el instrumento en que estamos trabajando, bautizado como MEDA –Mars Environmental Dynamics Analyzer–, sea mucho mejor que REMS.


Imagen adjunta:
Partes de REMS ampliadas en el selfie de Curiosity del 11 de mayo de 2016 en "Okoruso". © NASA/JPL-Caltech/MSSS
- Boom 2: sensor de viento; sensor de humedad relativa (Instituto Meteorológico de Finlandia); sensor de temperatura del aire. El boom 1, que queda detrás del mástil, se compone de: otro sensor de viento; sensor de temperatura del suelo; y otro sensor de temperatura del aire.
- Sensor de radiación ultravioleta.
- Sensor de presión (Instituto Meteorológico de Finlandia), situado dentro del cuerpo del rover y conectado con el exterior por un pequeño orificio.

 

Fuente: Javier Gómez-Elvira, Investigador Principal de REMS

 

Imágenes adicionales:

Ampliación de REMS en el último selfie de Curiosity. © NASA/JPL-Caltech/MSSS
Figura de los sensores de REMS en Curiosity. © CAB
 
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