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Cuando los primeros astronautas aterricen en Marte, es posible que tengan que agradecer a los descendientes de un dispositivo del tamaño de un horno de microondas, el aire que respiran y el propulsor del cohete que los lleva a casa. Ese dispositivo, llamado MOXIE (Experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno en Marte), ha generado oxígeno por decimosexta y última vez a bordo del rover Perseverance de la NASA. Después de que el instrumento resultó mucho más exitoso de lo que esperaban sus creadores en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), sus operaciones están concluyendo.

 

"El impresionante rendimiento de MOXIE demuestra que es factible extraer oxígeno de la atmósfera de Marte, oxígeno que podría ayudar a suministrar aire respirable o propulsor de cohetes a los futuros astronautas", dijo la administradora adjunta de la NASA, Pam Melroy. "Desarrollar tecnologías que nos permitan utilizar recursos en la Luna y Marte es fundamental para construir una presencia lunar a largo plazo, crear una economía lunar sólida y permitirnos apoyar una campaña inicial de exploración humana en Marte".

Desde que Perseverance aterrizó en Marte en 2021, MOXIE ha generado un total de 122 gramos de oxígeno, aproximadamente lo que respira un perro pequeño en 10 horas. En su forma más eficiente, MOXIE fue capaz de producir 12 gramos de oxígeno por hora (el doble que los objetivos originales de la NASA para el instrumento) con una pureza del 98 % o mejor. En su decimosexta ejecución, el 7 de agosto, el instrumento produjo 9,8 gramos de oxígeno. MOXIE completó con éxito todos sus requisitos técnicos y funcionó en una variedad de condiciones durante todo un año en Marte, lo que permitió a los desarrolladores del instrumento aprender mucho sobre la tecnología.

"Estamos orgullosos de haber apoyado una tecnología innovadora como MOXIE que podría convertir los recursos locales en productos útiles para futuras misiones de exploración", dijo Trudy Kortes, directora de demostraciones tecnológicas de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) en la sede de la NASA en Washington, que financia la demostración MOXIE. "Al probar esta tecnología en condiciones del mundo real, nos hemos acercado un paso más a un futuro en el que los astronautas 'vivan de la tierra' en el Planeta Rojo".

MOXIE produce oxígeno molecular a través de un proceso electroquímico que separa un átomo de oxígeno de cada molécula de dióxido de carbono bombeada desde la delgada atmósfera de Marte. A medida que estos gases fluyen a través del sistema, se analizan para comprobar la pureza y la cantidad del oxígeno producido.

 

 

El primero de su tipo

Si bien muchos de los experimentos de Perseverance abordan los principales objetivos científicos de la misión, MOXIE se centró en la futura exploración humana. MOXIE sirvió como la primera demostración de tecnología que los humanos podrían usar para sobrevivir y abandonar el Planeta Rojo. Un sistema de producción de oxígeno podría ayudar a futuras misiones de varias maneras, pero la más importante de ellas sería como fuente de propulsor para cohetes, que se necesitaría en cantidades industriales para lanzar cohetes con astronautas en su viaje de regreso a casa.

En lugar de traer grandes cantidades de oxígeno a Marte, los futuros astronautas podrían vivir en la tierra, utilizando materiales que encuentren en la superficie del planeta para sobrevivir. Este concepto, llamado utilización de recursos in situ o ISRU, se ha convertido en un área de investigación en crecimiento.

"MOXIE ha servido claramente de inspiración para la comunidad ISRU", dijo el investigador principal del instrumento, Michael Hecht del MIT. “Demostró que la NASA está dispuesta a invertir en este tipo de tecnologías futuras. Y ha sido un buque insignia que ha influido en la apasionante industria de los recursos espaciales”.

Enfoque futuro

El siguiente paso no sería construir MOXIE 2.0, aunque Hecht y su equipo han aprendido mucho sobre cómo diseñar una versión más eficiente del instrumento. Más bien, sería crear un sistema a gran escala que incluya un generador de oxígeno como MOXIE y una forma de licuar y almacenar ese oxígeno.

Pero más que nada, a Hecht le gustaría que otras tecnologías tuvieran su turno en Marte. "Tenemos que tomar decisiones sobre qué cosas deben validarse en Marte", dijo Hecht. “Creo que hay muchas tecnologías en esa lista; Estoy muy contento de que MOXIE haya sido el primero”.

Más sobre la misión

Un objetivo clave de la misión de Perseverance en Marte es la astrobiología , incluida la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover caracterizará la geología y el clima pasado del planeta, allanará el camino para la exploración humana del Planeta Rojo y será la primera misión en recolectar y almacenar roca y regolito marciano (roca rota y polvo).

Misiones posteriores de la NASA, en cooperación con la ESA (Agencia Espacial Europea), enviarían naves espaciales a Marte para recolectar estas muestras selladas de la superficie y devolverlas a la Tierra para un análisis en profundidad.

La misión Mars 2020 Perseverance es parte del enfoque de exploración de la Luna a Marte de la NASA, que incluye misiones Artemisa a la Luna que ayudarán a prepararse para la exploración humana del Planeta Rojo.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, administrado para la agencia por Caltech en Pasadena, California, construyó y administra las operaciones del rover Perseverance.

JPL gestiona el proyecto MOXIE para el programa de Misiones de Demostración de Tecnología dentro de STMD. MOXIE también contó con el apoyo de la Dirección de Misiones de Desarrollo de Sistemas de Exploración y la Dirección de Misiones Científicas de la NASA.

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Los paneles solares de la nave espacial Psyche están doblados en su posición de almacenamiento, similar a un sobre cerrado. Se ha abastecido la nave con gas xenón, el combustible necesario para el viaje al cinturón de asteroides. Los cuatro propulsores han superado con éxito las pruebas finales, y los ingenieros han confirmado que la enorme antena de alta ganancia está configurada y lista para transmitir datos. El software ha sido probado y se encuentra en estado operativo. Los instrumentos científicos, que incluyen un generador de imágenes multiespectral, un magnetómetro y un espectrómetro de rayos gamma y neutrones, diseñados para investigar el asteroide Psyche, están listos para ser activados.

La nave espacial Psyche de la NASA se encuentra a menos de 30 días del inicio de su ventana de lanzamiento, programada desde el jueves 5 de octubre hasta el miércoles 25 de octubre. La información que se obtenga de este asteroide rico en metales podría proporcionar una valiosa visión sobre el funcionamiento interno de los planetas.

 

 

Lindy Elkins-Tanton, la investigadora principal de la misión Psyche en la Universidad Estatal de Arizona, compartió: "Estas misiones involucran a un gran número de personas y requieren un trabajo meticuloso, riguroso y dedicado. Estamos ansiosos por sentir la euforia, pero aún no ha llegado. Primero debemos establecer la comunicación y luego podremos celebrar con gritos de alegría, saltos y abrazos".

En aproximadamente dos semanas, los técnicos comenzarán a colocar la nave espacial en su carenado de carga útil, que es la estructura cónica en la parte superior del cohete. La nave espacial luego será trasladada a las instalaciones de SpaceX en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. El lanzamiento de Psyche está programado para realizarse a bordo de un cohete SpaceX Falcon Heavy desde el Complejo de Lanzamiento 39A del centro, a las 10:38 am EDT el 5 de octubre.

"Esto se está tornando cada vez más palpable", expresó Henry Stone, quien ocupa el cargo de director del proyecto Psyche en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. "Estamos contando los días. El equipo está completamente listo para enviar esta nave espacial en su viaje, y la emoción es palpable".

Después de liberarse de la atracción gravitatoria de la Tierra, Psyche aprovechará la propulsión eléctrica solar para emprender su travesía de seis años hacia el asteroide. Este sistema de propulsión eficiente funciona al acelerar y expulsar iones, átomos cargados, del gas xenón neutro, generando un impulso que empuja la nave espacial de manera suave, similar a la sensación que tendrías al sostener una sola batería AA en la mano. Los técnicos recientemente cargaron alrededor de 1.085 kilogramos (2.392 libras) de xenón en la nave espacial durante un período de aproximadamente dos semanas.

 

 

El asteroide Psyche, con un diámetro de aproximadamente 279 kilómetros (173 millas) en su punto más ancho, representa una oportunidad única para explorar un cuerpo rico en metales que podría ser un vestigio del núcleo de un planetesimal, el bloque fundamental de un planeta en sus etapas iniciales. Una vez que la nave espacial llegue a Psyche, ubicado en el cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter, pasará aproximadamente 26 meses orbitando el asteroide. Durante este tiempo, recopilará imágenes y otros datos que proporcionarán a los científicos información invaluable sobre la historia y la composición del asteroide.

Acerca de la misión: La misión Psyche está siendo liderada por la Universidad Estatal de Arizona. El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), una división de Caltech con sede en Pasadena, se encarga de la gestión general de la misión, la ingeniería de sistemas, la integración y las pruebas, así como las operaciones de la misión. Maxar Technologies, ubicada en Palo Alto, California, proporcionó la estructura de la nave espacial impulsada por energía solar de alta potencia.

Además, la misión incluye una demostración de tecnología llamada Comunicaciones Ópticas del Espacio Profundo (DSOC), que probará las comunicaciones láser de alta velocidad de datos que podrían ser utilizadas en futuras misiones de la NASA. El JPL está a cargo de la gestión de DSOC para el Programa de Misiones de Demostración de Tecnología de la NASA y el programa de Navegación y Comunicaciones Espaciales de la NASA.

Psyche es la decimocuarta misión seleccionada como parte del Programa Discovery de la NASA, y su gestión recae en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la agencia, con sede en Huntsville, Alabama. El Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA, ubicado en Kennedy, se encarga de la gestión del servicio de lanzamiento.

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La NASA anunció que planea dejar en manos de los ordenadores de sus vehículos de exploración espacial, conocidos como rovers, la toma de algunas decisiones en sus misiones de búsqueda de vida en otros planetas.

 

 

La NASA está enviando un trío de rovers en miniatura a la Luna para ver qué tan bien pueden cooperar entre sí sin la intervención directa de los controladores de la misión en la Tierra. Un experimento de mentalidad de trabajo en equipo para demostrar nueva tecnología, el proyecto CADRE (Exploración Robótica Distribuida Autónoma Cooperativa) marca otro paso que la agencia está dando hacia el desarrollo de robots que, al operar de forma autónoma, pueden aumentar la eficiencia de futuras misiones. Y, al tomar medidas simultáneas desde múltiples ubicaciones, los rovers están destinados a mostrar cómo las misiones multirobot podrían potencialmente permitir nueva ciencia o apoyar a los astronautas.

 

Actualmente programado para llegar a bordo de un módulo de aterrizaje en 2024 como parte de la iniciativa CLPS (Commercial Lunar Payload Services) de la NASA, los tres pequeños rovers de CADRE se bajarán a la región Reiner Gamma de la Luna a través de ataduras. Cada uno del tamaño de una maleta de mano, los rovers de cuatro ruedas conducirán para encontrar un lugar para tomar el sol, donde abrirán sus paneles solares y se cargarán. Luego, pasarán unos 14 días terrestres, las horas de luz de un solo día lunar, realizando experimentos diseñados para probar sus capacidades.

 

 

“Nuestra misión es demostrar que una red de robots móviles puede cooperar para realizar una tarea sin intervención humana, de manera autónoma”, dijo Subha Comandur, gerente del proyecto CADRE en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “Podría cambiar la forma en que hacemos la exploración en el futuro. La pregunta para futuras misiones será: '¿Cuántos rovers enviamos y qué harán juntos?'”

 

Los controladores de la misión en la Tierra enviarán una directiva amplia a la estación base de los rovers a bordo del módulo de aterrizaje de 4 metros de altura. Luego, el equipo de pequeños robots elegirá un "líder", que a su vez distribuirá las asignaciones de trabajo para lograr el objetivo colectivo. Cada rover descubrirá la mejor manera de completar de manera segura su tarea asignada.

 

"La única instrucción es, por ejemplo, 'Ve a explorar esta región', y los rovers resuelven todo lo demás: cuándo conducirán, qué camino tomarán, cómo maniobrarán alrededor de los peligros locales", dijo. Jean-Pierre de la Croix del JPL, investigador principal de CADRE. “Solo les dices el objetivo de alto nivel y ellos tienen que determinar cómo lograrlo”.

 

Experimentos en el trabajo en equipo

Los rovers se enfrentarán a varias pruebas, todas a la vista de una cámara de monitoreo en la estación base sobre el módulo de aterrizaje. El primero es conducir en formación y mantener el rumbo utilizando radios de banda ultra ancha para mantener sus posiciones relativas mientras se confía en los sensores para evitar obstáculos. En un segundo experimento, cada uno de los rovers tomará un camino de su propia elección para explorar un área designada de aproximadamente 400 metros cuadrados, creando un mapa topográfico en 3D con cámaras estéreo. El proyecto también evaluará qué tan bien se adaptaría el equipo si un rover dejara de funcionar por algún motivo. El éxito indicará que las misiones multirobot son una buena opción para explorar terrenos peligrosos pero científicamente gratificantes.

Y si bien CADRE no se enfoca en realizar ciencia, los rovers estarán equipados con radares multiestáticos de penetración terrestre. Conduciendo en formación, cada rover recibirá el reflejo de las señales de radio enviadas por los demás, creando una imagen 3D de la estructura del subsuelo hasta 33 pies (10 metros) por debajo. Juntos, pueden recopilar datos más completos que los actuales radares de penetración terrestre de última generación como el del rover Perseverance Mars de la NASA, RIMFAX.

 

“Veremos cómo varios robots trabajando juntos, haciendo múltiples mediciones en diferentes lugares al mismo tiempo, pueden registrar datos que serían imposibles de lograr para un solo robot”, dijo Comandur. “Podría ser una forma innovadora de hacer ciencia”.

 

Trabajo inteligente

Pero CADRE es más que probar la autonomía y las capacidades de trabajo en equipo: los rovers también necesitan sobrevivir al duro entorno térmico cerca del ecuador de la Luna, lo que representa un desafío para robots tan pequeños. Bajo la luz del sol abrasador, los rovers podrían enfrentar temperaturas del mediodía de hasta 237 grados Fahrenheit (114 Celsius). Fabricados con una combinación de piezas comerciales listas para usar y componentes hechos a la medida, los rovers deben ser lo suficientemente robustos para resistir el calor del día y, al mismo tiempo, ser compactos y livianos.

 

Al mismo tiempo, deben tener la potencia informática para ejecutar el software de autonomía cooperativa desarrollado por JPL. Es un equilibrio difícil: los rovers y la estación base del proyecto obtienen su poder mental de un pequeño chip de procesamiento (la próxima generación del procesador de clase de teléfono celular dentro del Ingenuity Mars Helicopter de la NASA), pero usar el procesador contribuye al calor.

 

Para evitar que los rovers se cocinen, el equipo de CADRE ideó una solución creativa: ciclos de vigilia y sueño de 30 minutos. Cada media hora, los rovers se apagarán, se enfriarán a través de radiadores y recargarán sus baterías. Cuando despierten simultáneamente, compartirán su estado de salud entre ellos a través de una red de radio en malla (muy parecida a una red Wi-Fi doméstica) y una vez más elegirán a un líder en función de cuál es el más adecuado para la tarea en cuestión. Luego, emprenderán otra ronda de exploración lunar.