Este Rover transformable puede explorar los terrenos más difíciles.

Aquí se ve al rover DuAxel participando en pruebas de campo en el desierto de Mojave. El rover de cuatro ruedas está compuesto por dos robots Axel. Una parte se ancla en su lugar mientras que la otra usa una correa para explorar terrenos que de otro modo serían inaccesibles. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / J.D. Gammell.

Compuesto por un par de vehículos de dos ruedas, el DuAxel de la NASA está diseñado para descender por los lados de los cráteres y acantilados casi verticales en la Luna, Marte y más allá.

Un rover avanza lentamente sobre un terreno rocoso, sus cuatro ruedas metálicas traquetean hasta que se encuentran con un peligro aparentemente insuperable: una pendiente empinada. Abajo hay un tesoro potencial de objetivos científicos. Con un rover típico, los operadores tendrían que encontrar otro objetivo, pero este es DuAxel, un robot construido para situaciones exactamente como esta.

En realidad, el rover está hecho de un par de rovers de dos ruedas, cada uno llamado Axel. Para dividir y conquistar, el rover se detiene, baja su chasis y lo ancla al suelo antes de dividirse en dos. Con la mitad trasera de DuAxel (abreviatura de “dual-Axel”) firmemente en su lugar, la mitad delantera se desacopla y se aleja rodando sobre un solo eje. Todo lo que conecta las dos mitades ahora es una correa que se desenrolla cuando el eje principal se acerca al peligro y desciende en rápel por la pendiente, utilizando instrumentos guardados en el cubo de la rueda para estudiar una ubicación científicamente atractiva que normalmente estaría fuera de su alcance.

Este escenario se desarrolló el otoño pasado durante una prueba de campo en el desierto de Mojave, cuando un pequeño equipo de ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California sometió al rover modular a una serie de desafíos para probar la versatilidad de su diseño.

“DuAxel se desempeñó extremadamente bien en el campo, demostrando con éxito su capacidad para acercarse a un terreno desafiante, anclar y luego desacoplar su rover Axel atado”, dijo Issa Nesnas, tecnóloga en robótica de JPL. “Axel luego maniobró de forma autónoma por pendientes empinadas y rocosas, desplegando sus instrumentos sin la necesidad de un brazo robótico”.

Un rover flexible que tiene la capacidad de viajar largas distancias y hacer rapel en áreas de interés científico de difícil acceso ha sido sometido a una prueba de campo en el desierto de Mojave en California para demostrar su versatilidad. Compuesto por dos robots Axel, DuAxel está diseñado para explorar paredes de cráteres, pozos, escarpes, respiraderos y otros terrenos extremos en la Luna, Marte y más allá. Crédito: NASA / JPL-Caltech.

La idea detrás de la creación de dos rovers de un solo eje que se pueden combinar en uno con una carga útil central es maximizar la versatilidad: el de cuatro ruedas la configuración se presta para conducir grandes distancias a través de paisajes accidentados; la versión de dos ruedas ofrece una agilidad que los rovers más grandes no pueden.

“DuAxel abre el acceso a terrenos más extremos en cuerpos planetarios como la Luna, Marte, Mercurio y posiblemente algunos mundos helados, como Europa, la luna de Júpiter”, añadió Nesnas.

La flexibilidad se construyó teniendo en cuenta las paredes de cráteres, pozos, escarpes, conductos de ventilación y otros terrenos extremos en estos mundos diversos. Esto se debe a que en la Tierra, algunos de los mejores lugares para estudiar geología se pueden encontrar en afloramientos rocosos y acantilados, donde muchas capas del pasado están perfectamente expuestas. Son lo suficientemente difíciles de alcanzar aquí, y mucho menos en otros cuerpos celestes.

La movilidad y la capacidad del rover para acceder a ubicaciones extremas es una combinación atractiva para Laura Kerber, geóloga planetaria del JPL. “Es por eso que encuentro que el rover Axel es bastante delicioso”, dijo. “En lugar de tratar siempre de protegerse contra peligros como caerse o volcarse, está diseñado para resistirlos”.

Una historia de dos ruedas

El concepto radical de dos vehículos robóticos que funcionan como uno tiene sus raíces a fines de la década de 1990, cuando la NASA comenzó a explorar ideas para rovers modulares, reconfigurables y autorreparables. Esto inspiró a Nesnas y su equipo en JPL a desarrollar el robusto y flexible robot de dos ruedas que llegaría a ser conocido como Axel.

Ellos imaginaron un sistema modular: dos ejes podrían acoplarse a cualquier lado de una carga útil, por ejemplo, o tres ejes podrían acoplarse a dos cargas útiles, y así sucesivamente, creando un “tren” de ejes capaz de transportar muchas cargas útiles. Este concepto también cumplió con el requisito de “autorreparación” del desafío de la NASA: si un Axel falla, otro podría ocupar su lugar.

El desarrollo de Axel se mantuvo enfocado en el transporte modular hasta 2006, cuando las imágenes satelitales de la superficie marciana revelaron barrancos en las paredes del cráter. Más tarde, el descubrimiento de lo que parecían ser salidas estacionales de agua líquida (características oscuras conocidas como líneas de pendiente recurrentes) aumentó el interés en el uso de robots para tomar muestras. Los científicos querían saber si los barrancos y las líneas de pendiente recurrentes eran causadas por corrientes de agua u otra cosa.

Durante las estaciones cálidas en Marte, a menudo aparecen rayas oscuras llamadas “líneas de pendiente recurrentes” en las pendientes de los cráteres, como se ve en esta serie de observaciones capturadas por la cámara HiRISE a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. El rover DuAxel está diseñado para hacer rapel a áreas tan inaccesibles para estudiarlas. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Universidad de Arizona.

Pero las pendientes son demasiado empinadas para un rover convencional, incluso para el Curiosity o el rover Perseverance, que pronto aterrizará, ambos diseñados para atravesar pendientes de hasta 30 grados. Explorar estas características directamente requeriría un tipo de vehículo diferente.

Entonces, Nesnas y su equipo comenzaron a desarrollar una versión de Axel que estaría atado a un módulo de aterrizaje, usando la correa no solo para descender por un lado del cráter o una pared empinada de un cañón, sino también para suministrar energía y comunicarse con el módulo de aterrizaje. Sus ruedas podrían estar equipadas con garras extra altas, o bandas de rodadura, para mayor tracción, mientras que los cubos de las ruedas podrían albergar microscopios, taladros, palas de recolección de muestras y otra instrumentación para estudiar el terreno. Para girar, el eje de dos ruedas simplemente haría girar una de sus ruedas más rápido que la otra.

El interés en el concepto de flexibilidad ha llevado a una familia floreciente de diseños de dos ruedas, incluidos A-PUFFER y BRUIE de la NASA JPL, que amplían la posibilidad de exploración a nuevos destinos y aplicaciones, incluso bajo el agua en mundos helados.

A pesar de la versatilidad del Axel atado, había una limitación notable cuando se usaba junto con un módulo de aterrizaje estacionario: el módulo de aterrizaje debería estar a una distancia del lado del cráter, lo que exigía un grado de precisión de aterrizaje que podría no ser posible para una misión planetaria.

Para eliminar este requisito y aumentar la movilidad, el equipo volvió al diseño modular original, lo adaptó al nuevo Axel conectado y lo llamó DuAxel.

“La ventaja clave de usar DuAxel queda clara cuando tienes incertidumbre del lugar de aterrizaje, como lo hacemos en Marte, o cuando quieres moverte a una nueva ubicación para hacer rapel y explorar con Axel”, dijo Patrick Mcgarey, tecnólogo robótico en JPL y miembro del equipo de DuAxel. “Permite la conducción sin ataduras desde el lugar de aterrizaje y permite el anclaje temporal al terreno porque es esencialmente un robot transformador hecho para la exploración planetaria”.

Si bien DuAxel sigue siendo una demostración de tecnología y está a la espera de que se le asigne un destino, su equipo continuará perfeccionando su tecnología; de esa manera, cuando llegue el momento, el robot estará listo para rodar donde otros rovers temen pisar.