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Perforando el Hielo Ártico
Traductor: Carlos Pérez García-Pando
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Moon to Mars
Posted:   09/26/11
Author:    Henry Bortman

Summary: El editor de investigación de campo del Astrobiology Magazine, Henry Bortman ha pasado recientemente dos semanas en la Isla Devon, en el Ártico canadiense con el proyecto Haughton-Mars. Uno de los proyectos que ha observado ha sido la prueba del IceBreaker (RompeHielo), un taladro diseñado para una futura misión de búsqueda de signos de vida en Marte.

Cráter Haughton, Isla Devon, Nunavut, Canadá

El sitio de pruebas Drill Hill para el IceBreaker. Las instalaciones de prueba se encuentran en la tienda de campaña de la izquierda, y el baño en la tienda de la derecha. Las flores en primer plano son las amapolas del Ártico. Crédito de la imagen: Henry Bortman
Drill Hill es un montículo circular de brecha (rocas) de impacto de alrededor un kilómetro (0,6 millas) de diámetro, uno de los muchos montículos esparcidos por el cráter Haughton. Es una gran pila de escombros de roca, creado inicialmente hace 39 millones de años cuando un bólido enorme se estrelló contra la Tierra, y que ahora está mezclado con hielo.

Es esta mezcla de hielo subterráneo, roca y tierra, presentes todo el año, es lo que hace de Drill Hill un buen lugar para probar taladros diseñados para futuras misiones a Marte.

En 2008, la misión de la NASA Phoenix que aterrizó en el polo norte marciano, raspó el hielo sucio yaciendo a escasos centímetros bajo la superficie.

El verano pasado, un equipo dirigido por Brian Glass, de la NASA Ames Research Center (ARC), en Moffett Field, California, hicieron el viaje a Drill Hill, para poner a prueba un taladro en desarrollo para una misión de continuación de Phoenix. Esa misión, conocida como IceBreaker (RompeHielo), será capaz de perforar hasta un metro (3 pies) de hielo en el suelo de hielo cementado por debajo de la superficie marciana en busca de evidencia congelada de vida.

El IceBreaker fue probado anteriormente en la Antártida por un equipo dirigido por Chris McKay de la ARC.

Durante la prueba en Drill Hill, Glass se concentró en la calibración precisa del sistema de perforación para que pudiera servir muestras del subsuelo congelado de Marte fiablemente, llevándolas a la superficie para su análisis.

"Fiablemente" es la palabra clave aquí. Cuando perfora el hielo, el taladro se atasca fácilmente. La perforación genera calor, lo cual derrite el hielo. Cuando la perforación se detiene, el agua se congela, atrapando la broca.

Si eso ocurre en la Tierra, alguien coge otro taladro, o un pico, y golpea el hielo alrededor hasta que la broca atrapada se libera. Pero no habrá nadie con otro taladro o un pico en Marte. Incluso los ingenieros de la misión en la Tierra no serán de mucha ayuda. Dada la escasa comunicación entre Marte y la Tierra, en el momento en que conocieran el problema, es probable que fuese demasiado tarde para hacer nada al respecto. La misión habrá terminado. Por lo que un sistema de perforación para Marte tendrá que ser lo suficientemente inteligente como para evitar quedarse atascado, y ser capaz de liberarse si lo hace.

La primera vez que salí a Drill Hill para observar el taladro en acción, IceBreaker quedó atrapado en el hielo.

El taladro IceBreaker y sus controladores humanos (de izquierda a derecha): el ingeniero de operaciones Bolek Mellerowicz, el ingeniero de software Sarah Thompson y el investigador principal del proyecto Brian Glass. Crédito de la imagen: Henry Bortman
Esto había sucedido antes con el taladro CRUX que Glass y sus colegas probaron en Drill Hill allá en julio de 2009. Entonces, no había sido un problema serio. Al poner el taladro en modo de percusión – martilleando y girando a la vez - creó la suficiente fuerza para liberar la broca del hielo circundante. Sin embargo, el taladro CRUX tenía un eje más grueso y un motor más potente que el IceBreaker.

Eso fue bueno para conseguir desatascarlo, pero lo hizo demasiado pesado y energéticamente exigente para ser aprobado para un viaje a Marte en una nave del tamaño de la Phoenix. El objetivo del proyecto de Glass es el desarrollo de un taladro que pueda volar a Marte, así que el taladro IceBreaker se diseñó para ser ligero y ser capaz de romper y abrirse camino a través de roca y hielo usando menos energía que una bombilla de 60 vatios.

Desafortunadamente, el nuevo diseño puede que haya ido demasiado lejos en la en cuanto a su poco peso y su baja potencia. Después de un par de horas de esfuerzo furioso, la columna de perforación del IceBreaker - el eje de metal que conecta el motor a la broca – se rasgó. Pero dejó atrás, sepultado en el permafrost del Ártico, la broca y un adaptador muy caro para el que no había repuesto.

Después de eso, las cosas fueron mejor.

La primera orden del día era hacer que el taladro funcionara de nuevo. Ese trabajo recayó en Bolek Mellerowicz, un ingeniero de Honeybee Robotics, la compañía que diseñó y construyó el taladro IceBreaker.

Luego, en el transcurso de la siguiente semana, el equipo de Glass procedió a forzar el taladro a diversos modos de falla, aunque de una manera más controlada que la falla original lo atascó en el hielo.

Había media docena de fallas que el proyecto IceBreaker se había comprometido a experimentar y solucionar en su búsqueda para que el taladro sea considerado lo suficientemente robusto para una misión a Marte. Fallas como el atasco de la broca, ahogamiento, encasquillamiento, y la acción de tirabuzón.

Las diferencias entre estos modos de falla son sutiles, pero todos llevan a más o menos lo mismo: la broca se queda atascada. Para sobrevivir a otro día de perforación tiene que despegarse.

El problema, tal como se señaló anteriormente, es que si un taladro se atasca en Marte, va a tener que recuperarse sin ayuda humana. Eso es un requisito inusual para una operación de perforación.

"Incluso los taladros 'automáticos' en la industria de petróleo y gas suelen ser tele-operados. Tienen un joystick como un videojuego. Incluso si están en el fondo del mar, hay alguien en tierra a 30 millas en una sala de control monitoreándolo y tele-operándolo robóticamente, dijo Glass, "en tiempo real." Sin embargo, "saca al humano del bucle:, añadió, "el petróleo y el gas no saben cómo hacerlo. En realidad, nadie hace eso".

El ingeniero de Honeybee Robotics Bolek Mellerowicz vuelve a montar la columna de perforación del IceBreaker después de que perdiera su broca en el permafrost ártico. Crédito de la imagen:Henry Bortman
Por ello el objetivo a largo plazo de las pruebas de perforación del IceBraker en Drill Hill es doble. En primer lugar, para observar, o en algunos casos inducir varios modos de falla, y aprender a reconocer las señales de diagnóstico que indican que está ocurriendo. Picos repentinos en el consumo de energía, por ejemplo, o cambios en el ritmo de la broca durante la incisión. Y en segundo lugar, para probar diferentes algoritmos de software para evitar un problema antes de que sea crítico ", antes de que realmente termine por romper el eje del taladro, o lo atasque y se quede pegado, o se queme un motor", dijo Glass. Antes, es decir, de que acabe con una misión.

"Lo que estamos haciendo aquí es tratar de separar el hardware de manera que nos permita crear software fiable", dijo Glass. Ese trabajo, la creación de software fiable, software que puede recuperarse de forma autónoma de un desastre inminente, corresponde a Sarah Thompson, un ingeniero de software que trabaja con Glass en ARC. "Es solo mediante la demostración de que va a funcionar por sí mismo de forma autónoma que el sistema se considerará suficientemente maduro como para ser propuesto para un vuelo", dijo Glass.

Bueno, eso tiene sentido. Pero puede que se pregunten por qué la gente necesita volar miles de kilómetros a una isla desierta en el Ártico para ver como falla un taladro. Después de todo, Honeybee Robotics tiene una cámara de prueba en su sede en Pasadena, California, donde se pueden simular las condiciones de temperatura de Marte y la presión atmosférica, incluso con mayor precisión que lo que es posible en Drill Hill.

La limitación de las pruebas de laboratorio, explicó Glass, es que los problemas que aparezcan "van a ser cosas que esperamos que sucedan." En el laboratorio, por ejemplo, los ingenieros saben de antemano qué secuencia de capas van a perforar . "Es demasiado fácil", dijo Glass. "Nosotros no metemos problemas inesperados. Porque si los pudiéramos anticipar, no serían inesperados ".

Glass quizás se refiere a problemas como quedarse atrapado en el hielo y perder una broca del taladro. Lo cual, que conste, era una forma de atascamiento de la broca. Pero no una forma de atascamiento que nadie había previsto.

This story was originally published in English.


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