Información del Mars Science Laboratory
Los datos sobre el estado de salud del rover Curiosity tras aterrizar en Marte y sus primeras fotos en alta resolución se han enviado a través de una antena de fabricación española. Se trata de una pieza imprescindible para que los instrumentos científicos del vehículo puedan transmitir su información, según explica a SINC Carlos E. Montesano (Palma de Mallorca, 1958), jefe del departamento de antenas de Astrium-CASA, la empresa que la ha desarrollado.
¿Cuándo ha comenzado a operar la antena española en Marte?
El Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA nos ha confirmado que funciona perfectamente. Ya se han recibido las primeras señales a través de nuestra antena, una vez que la Tierra entró en el campo de visión del rover. De momento han comenzado a llegar las primeras fotos a color y alta resolución, además de los datos de monitorización del rover y sus instrumentos. Es lo que se denomina el health check o ‘estado de salud’ del vehículo: se encienden, chequean y apagan los dispositivos para comprobar que funcionan bien.
Parece una pieza esencial en la misión…
Es un elemento clave, lo que se conoce en inglés como un single point failure, es decir, un punto único de fallo. Si la antena fallara, las comunicaciones de Curiosity quedarían muy comprometidas. La misión no estaría completa. Esta antena española es un elemento esencial en la transmisión de datos del rover. Toda la información de sus 11 instrumentos pasa por ella. Se trata de una antena de alta ganancia, por lo que puede trasmitir muchos datos y, además, directamente a la Tierra, sin pasar por ningún orbitador. Eso sí, tiene que hacerlo en el horario en que la Tierra está visible desde el punto de Marte donde se encuentra el rover.
¿En qué tecnología se basa?
Se trata de una antena de array, una agrupación de antenas pequeñas, con tecnología ‘impresa’. Esto quiere decir que se hace con la misma tecnología que los circuitos impresos, donde se produce un proceso de fotograbado o impresión sobre una serie de capas de cobre conductoras y otras aislantes. Así se pueden fabricar antenas muy ligeras, un campo en el que tenemos bastante experiencia en satélites como Spainsat, Envisat y Galileo.
¿Cómo es la antena físicamente?
El dispositivo en conjunto está compuesto por la propia antena –que tiene forma hexagonal, pesa unos 400 gramos y mide 300 milímetros de diámetro–, más un mecanismo de sujeción y apuntamiento de unos 800 gramos. En total, pesa 1,2 kilos. El mecanismo de apuntamiento, desarrollado por la empresa vasca SENER, tiene dos ejes (elevación/acimut), lo que permite apuntar a cualquier dirección del cielo. Esto supone una ventaja y un ahorro de energía para Curiosity, que no necesita variar su posición para ‘hablar’ con la Tierra.
¿Y cómo opera la antena en el Curiosity?
El propio rover, que es bastante autónomo, tiene un ordenador a bordo que controla la antena y ajusta su ángulo automáticamente según la hora del día y la posición de Curiosity. Desde el JPL se decide cómo mover el vehículo y qué instrumentos activar en cada momento, por lo que el envío y la recepción de datos están programados a través de telecomandos. La señal tarda entre 8 y 16 minutos en llegar, dependiendo de la distancia que haya entre Marte y la Tierra. «Puede apuntar a cualquier dirección del cielo. Así Curiosity no necesita variar su posición para ‘hablar’ con la Tierra».
¿Dónde llegan las señales?
A las tres grandes antenas de la red de espacio profundo que tiene la NASA en la Tierra: una en Camberra (Australia), otra en California (EE UU) y la tercera en España, en la estación madrileña de Robledo de Chavela. Desde estos tres centros se transmiten los datos al JPL en Pasadena, también en California, donde se coordina toda la misión.
La antena de alta ganancia durante la campaña de ensayos. Imagen: Astrium-CASA.
¿Hay más antenas en el rover?
Si, existe otra de UHF de baja ganancia, que opera en una banda más estrecha, lo que limita la cantidad de información que puede transmitir. Esta no conecta directamente con la Tierra, sino a través de los orbitadores de la NASA en Marte (Odyssey y MRO). Este otro enlace es el que se puede utilizar cuando el rover está en la parte del planeta rojo que no es visible desde la Tierra, como ocurrió durante el momento del aterrizaje.
¿Cuándo empezaron a trabajar en este gran proyecto?
El comienzo del programa fue en 2006. El primer modelo de calificación se entregó en julio de 2008, y a la NASA le gusto mucho. El ‘modelo de vuelo’ 1 (Flight Model 1), el que ahora está en Marte, lo entregamos en diciembre de 2009. También fabricamos un segundo modelo (Flight Model 2) de reserva por si algo fallaba. Lo entregamos en 2010, pero afortunadamente todo ha ido bien y no ha hecho falta, por lo que ahora está aquí en nuestras instalaciones de Madrid.
¿Qué pruebas ha pasado la antena antes de integrarse en el vehículo de exploración marciana?
Hicimos ensayos muy sofisticados. Desde pruebas de vibración para confirmar que aguantara las cargas mecánicas del lanzamiento y la reentrada en Marte, a ‘ciclados térmicos’ que simulan las condiciones extremas de temperatura durante la travesía, la reentrada y durante su estancia en la superficie marciana (desde -130 ºC a 100 ºC), pasando por pruebas de vacío, de resistencia, mediciones del diagrama de radiación –señal hacia la Tierra– y compatibilidad electromagnética con el rover. También ha sido muy rigurosa la esterilización de la antena, como la de todo el Curiosity, para evitar que ningún patógeno o elemento vivo pudiera llegar a Marte.
¿Cómo llegó la empresa Astrium-CASA a implicarse en este proyecto?
La gestión la iniciaron el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) y el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI), que nos pusieron en contacto con el JPL como potenciales suministradores de la antena. Desde EE UU nos enviaron las especificaciones, hicimos una oferta y la aprobaron. El presupuesto, de unos 4 millones de euros, se gestionó a través del CDTI mediante acuerdos bilaterales entre España y EE UU. El resumen: el CDTI pone los fondos, el CAB coordina el proyecto y el JPL es nuestro cliente. CASA actúa como contratista principal, que subcontrata a SENER para los mecanismos de la antena, y luego hicimos la integración total y los ensayos globales.
Enrique Sacristán | SINC
