Las capacidades de conducción autónoma del rover se pondrán a prueba este mes, cuando comience una serie de sprints sin precedentes que le trasladen a su próxima ubicación de muestreo.
El rover Perseverance Mars de la NASA está tratando de cubrir la mayor distancia en un mes, más que ningún otro rover anterior, y lo está haciendo mediante inteligencia artificial. A su paso se encontrará depresiones de arena, cráteres y extensiones de rocas afiladas que el rover tendrá que recorrer sin asistencia. Al final del viaje de 5 kilómetros, que comenzó el 14 de marzo de 2022, Perseverance llegará al delta de un antiguo río dentro del cráter Jezero, donde hace miles de millones de años existió un lago.
Este delta es una de las mejores ubicaciones en Marte para que el rover busque indicios de vida microscópica pasada. Usando un taladro en el extremo de su brazo robótico y un complejo sistema de recolección de muestras en su estructura, Perseverance está recolectando núcleos de roca para traer a la Tierra. Esta es la primera parte del programa Mars Sample Return.
“El delta es tan importante que hemos decidido minimizar las actividades científicas y centrarnos en hacer el recorrido para llegar más rápido”, dijo Ken Farley de Caltech, científico del proyecto de Perseverance. “Tomaremos muchas imágenes del delta durante ese viaje. Cuanto más nos acerquemos, más impresionantes serán esas imágenes”.
El equipo científico buscará en las imágenes las rocas que querrán estudiar con más detalle, usando los instrumentos en el brazo robótico de Perseverance. También buscarán las mejores rutas que el rover pueda tomar para ascender al delta de 40 metros de altura.
Pero primero, Perseverance debe llegar allí. El rover se guiará por su sistema automático AutoNav, que ya ha establecido impresionantes récords de distancia. Si bien todos los rovers de Marte de la NASA han tenido capacidades de conducción autónoma, Perseverance tiene la más avanzada hasta el momento.
“Los procesos autónomos que llevaron minutos en un rover como Opportunity ocurren en menos de un segundo en Perseverance”, dijo el veterano planificador de rover y desarrollador de software de vuelo, Mark Maimone, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California, y que lidera la misión. “Debido a que la conducción autónoma ahora es más rápida, podemos cubrir más terreno que si las personas tuviéramos que programar cada desplazamiento”.
Cómo funciona
Antes de que el rover se mueva, un equipo de expertos en planificación de movilidad (Perseverance tiene 14) escribe los comandos de navegación que llevará a cabo el explorador robótico. Los comandos llegan a Marte a través de la Red de Espacio Profundo de la NASA y Perseverance envía los datos para que los planificadores puedan confirmar el progreso del rover. Se requieren varios días para completar algunos planes, como sucedió en un recorrido reciente que abarcó aproximadamente 500 metros e incluyó miles de comandos individuales.
Algunas unidades requieren más intervención humana que otras. AutoNav es útil para conducir sobre terreno llano con riesgos potenciales simples, por ejemplo, rocas grandes o pendientes que son fáciles de detectar y sortear para el rover.
Procesamiento durante el desplazamiento
AutoNav refleja una evolución de las herramientas de conducción autónoma desarrolladas previamente para los rovers Spirit, Opportunity y Curiosity de la NASA. Lo que es diferente para AutoNav es “procesar durante el desplazamiento”, lo que permite que Perseverance tome y procese imágenes mientras está en movimiento. Luego, el rover navega en función de esas imágenes. ¿Está esa roca demasiado cerca? ¿Podrá pasar sobre ella sin dañar los bajos? ¿Qué pasaría si las ruedas del rover patinaran?
Su innovador hardware permite “procesar durante el desplazamiento”. El hecho de que las cámaras sean más rápidas implica que Perseverance puede tomar imágenes lo suficientemente rápido como para procesar su ruta en tiempo real. Y, a diferencia de sus predecesores, Perseverance tiene un ordenador extra dedicado por completo al procesamiento de imágenes. El ordenador se basa en un microchip supereficiente con un solo propósito, que es excelente para el procesamiento de visión por ordenador.
“En los rovers anteriores, la autonomía significaba el ralentizamiento debido a que los datos tenían que procesarse en un solo ordenador”, dijo Maimone. “Este ordenador adicional es increíblemente rápido en comparación con lo que teníamos en el pasado, y tenerlo dedicado a conducir implica que no tiene que compartir recursos informáticos con más de otras 100 tareas”.
Por supuesto, las personas no están completamente fuera de escena durante los viajes en AutoNav. Planifican la ruta básica utilizando imágenes tomadas desde el espacio por misiones como la Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. Luego, marcan obstáculos como posibles trampas de arena para que Perseverance los evite, dibujando zonas de “mantener fuera” y “mantener dentro” que lo ayudan a navegar.
Otra gran diferencia es el sentido del espacio de Perseverance.
El programa de navegación autónoma de Curiosity mantiene al rover en una burbuja de seguridad de 5 metros de diámetro. Si Curiosity detecta dos rocas que están, por ejemplo, a 4,5 metros de distancia (un espacio por el que podría pasar fácilmente) se detendrá o las rodeará en lugar de correr el riesgo de pasar a través de ellas.
La burbuja de Perseverance es mucho más pequeña: existe una caja virtual que está centrada en cada una de las seis ruedas del rover. El rover más nuevo de Marte, tiene una identificación más sensible del terreno y puede sortear rocas por sí solo.
“Cuando vimos por primera vez el cráter Jezero como lugar de aterrizaje, nos preocupaban las extensiones densas de rocas que vimos esparcidas en la superficie del cráter”, dijo Maimone. “Ahora podemos bordear o incluso subir por rocas a las que antes no nos podríamos haber acercado”.
Mientras que las misiones anteriores del rover tuvieron un ritmo más lento explorando a lo largo de su camino, AutoNav brinda al equipo científico la capacidad de desplazarse a los lugares prioritarios. Eso significa que la misión está más enfocada a su objetivo principal: encontrar las muestras que los científicos querrán traer a la Tierra.
Más información de la misión
Un objetivo clave para la misión de Perseverance en Marte es la astrobiología, incluida la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover caracterizará la geología del planeta y el clima pasado, abrirá el camino para la exploración humana del Planeta Rojo y será la primera misión en recolectar y almacenar rocas y regolito marcianos (roca rota y polvo).
Las misiones posteriores de la NASA, en cooperación con la ESA (Agencia Espacial Europea), enviarán naves espaciales a Marte para que recojan esas muestras encapsuladas de la superficie y las traigan a la Tierra para un análisis en profundidad.
La misión Mars 2020 Perseverance es parte del objetivo de exploración de la Luna a Marte de la NASA, que incluye las misiones Artemis a la Luna, que ayudarán a prepararse para la exploración humana del Planeta Rojo.
JPL, que Caltech administra para la NASA en Pasadena, California, construyó y administra las operaciones del rover Perseverance.
Edición: R. Castro.