Recreación que muestra el orbitador y la cápsula de aterrizaje de la misión 2016 del programa ExoMars. / ESA.


El programa ExoMars, que desarrolla la Agencia Espacial Europea (ESA) en colaboración con la Agencia Espacial Rusa (Roskosmos), planea posar sobre la superficie de Marte una sonda que contribuirá a aumentar los conocimientos que los científicos tienen del planeta rojo. La nave, que será lanzada en 2016, incluirá un módulo de medición atmosférica en el que ha intervenido Salvador Jiménez Burillo, profesor de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación. El reciente hallazgo de metano ha concitado aún mayor interés por estudiar la atmósfera marciana.

El módulo de medición atmosférica, bautizado con el nombre de Dreams (Dust characterization, Risk assessment and Environment Analyser on the Martian Surface), permitirá evaluar las variaciones meteorológicas del planeta: temperatura, velocidad y dirección del viento, humedad, opacidad y carga electroestática del polvo en suspensión, etcétera. Pero, además, será capaz de hacer cálculos sobre la radiación solar que llega a la superficie a través de la reconstrucción de modelos basados en longitudes de onda.

Jiménez Burillo, que desarrolla su labor docente e investigadora en el Departamento de Matemática Aplicada a las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones de la UPM, ha participado desde el primer momento en los aspectos teóricos de modelado y reconstrucción de datos del módulo de medición atmosférica. Forma parte de un amplio equipo de científicos pertenecientes a diversos centros europeos que investigará, en un sentido amplio, el medio ambiente marciano.

Uno de los mayores desafíos tecnológicos al que se han enfrentado ha sido el peso de la carga. Encontrar y elegir los componentes ha requerido una gran imaginación. Factores como la masa, el volumen y las necesidad energéticas han contribuido a crear diseños y desarrollos especialmente eficientes. “El equipo tenía el compromiso de crear aparatos fiables y robustos que satisficieran las muchas limitaciones con las que nos encontráramos y que soportaran las condiciones más extremas en la superficie. Las pruebas de calificación son extraordinariamente duras a la hora de seleccionar las herramientas más adecuadas”,  afirma Jiménez.

El resultado ha sido una estación meteorológica totalmente autónoma, compuesta por sensores analógicos y digitales de gran resistencia, que serán capaces de medir la variación atmosférica durante dos semanas marcianas en la temporada de las tormentas de polvo.

Otro de los aspectos más destacables de la misión, además de la evaluación de riesgo para tripulaciones humanas en la superficie, será estudiar la evolución atmosférica de la propia Tierra extrapolándola con los datos obtenidos de la atmósfera marciana. “Los modelos atmosféricos se basan en las transferencias energéticas y radiativas entre los diferentes medios. Son una aplicación extremadamente compleja de la mecánica de fluidos, con balances entre diferentes fuerzas difíciles de calibrar”, explica el profesor de la UPM. “La idea  es aplicar a Marte los modelos que usamos en la Tierra (las leyes de la Física son las mismas, pero hay que ajustarlos a las condiciones bien diferentes del planeta rojo) para contrastar sus resultados. La ausencia en Marte tanto de océanos como de masas vegetales simplifica las interacciones y su posible validación”.

Cuando el módulo se pose sin sufrir daños y se desplieguen los instrumentos de medición y comunicación, todos ellos deberán pasar la prueba definitiva: afrontar en la superficie la carga electrostática de las partículas en suspensión, originada, entre otros factores, por la sequedad del propio terreno. Y es que los vientos, las tormentas de polvo y la ausencia de un campo dipolar protector como el de la Tierra inducen que las rocas o los granos de polvo se carguen.

En general, los ingenieros aeroespaciales diseñan los componentes para que no lleguen a producirse diferencias electrostáticas significativas que los invaliden. En este sentido, Jiménez Burillo recuerda los serios problemas que tuvieron que afrontar  las distintas misiones Apolo en la Luna, ya que las partículas adheridas —todo lo que estuvo en contacto directo con el suelo se cubrió en mayor o menor medida— causaron abrasión y obturación en los instrumentos que se desplegaron.

Cuando el módulo Dreams comience a medir los componentes de la atmósfera marciana, proporcionará aquella información que hoy en día más intriga y que ha sido objeto de diversas especulaciones: si el metano que aparece cada cierto tiempo a nivel de superficie en el planeta rojo se corresponde a actividad biológica o geológica. Los sensores de Dreams  intentarán medir in situ su presencia y su distribución, aunque, “difícilmente podrán revelar el origen de esas emisiones”, reconoce el profesor. “Probablemente se necesite acceder al subsuelo del planeta para ello. Hay muchos fenómenos atmosféricos en los planetas del sistema solar que son una incógnita. Por ejemplo, la pervivencia de la propia atmósfera de Venus”.

Cuando a este investigador se le pregunta por la posibilidad de establecer algún día una colonia humana en el planeta ojo, responde que este reto exige vencer unos problemas que no pueden resolverse con la tecnología actual “Entre otros, está el de blindarse suficientemente de las radiaciones o el de procurarse alimentos de manera autosuficiente y sostenida durante el viaje y una vez llegados al planeta. Otro reto es asegurar la posibilidad de retorno. Se habla de misiones “suicidas” con gente a la que no le importa sobrevivir, pero eso no supone crear una colonia como de la que hablan algunas empresas privadas. Algo menos problemático sería construir una base en uno de los satélites marcianos, como parece ser que proponen los rusos. En todo caso, los retos están ahí”.

(Universidad Politécnica de Madrid)