• Curiosity, la curiosidad hecha máquina

    El Curiosity es noticia, y no ya no solo por la hazaña llevada a cabo, ya que es la tercera misión tras el Opportunity y el Spirit en posicionar un vehículo autónomo en la superficie marciana. Una de las partes de la misión más llamativa y también la más innovadora ha sido la forma de aterrizar el vehículo. En esta entrada voy a comentar los aspectos técnicos y tecnológicos que más me han llamado la atención del proyecto Mars Science Laboratory.

    El Curiosity es un vehículo autónomo capaz de reaccionar por si mismo a las circunstancias que lo rodean. Más vale que así sea ya que las comunicaciones entre el Curiosity y la Tierra demoran una media de 14 minutos, lo que sería un handicap a la hora de intentar guiarlo en tiempo real.

    Computadora

    El cerebro de la máquina está compuesto realmente por dos computadores exactamente iguales. La redundancia es una de las normas obligatorias a la hora de enviar un equipamiento a tan larga distancia y sin posibilidad de reparar. En todo momento hay uno de los equipos que se configura como backup y que entrará en acción si hay problemas con el equipo principal. Cada uno de los equipos incluye lo siguiente:

    • Una EEPROM de 256 Kb
    • 256 MB de RAM
    • Memoria FLASH de 2 GB
    • CPU RAD750

    Como véis las especificaciones técnicas tampoco es que sean de última generación. La CPU RAD750 está basado en el chip de IBM PowerPC 750.  El Sistema Operativo que maneja este hardware es VxWorks, un SSOO de tiempo real basado en Unix y que está desarrollado por River Systems. Dispone de un kernel multitarea con planificador preemtive que permite que los procesos puedan tomar la CPU de manera arbitraria, obteniendo así una rápida respuesta a las interrupciones.

    El sistema tiene 2 modos de funcionamiento del software, uno inicial para el vuelo y el aterrizaje, y un segundo para su modo de operación en superficie. Debido a la poca memoria flash disponible el segundo modo se debe cargar una vez el Curiosity ha aterrizado sobre Marte.

    Comunicaciones

    De nuevo la redundancia hace aparición y el vehículo está equipado con múltiples dispositivos:

    • Un transmisor-receptor en la banda X (microondas) que le permite comunicarse directamente con la Tierra a una velocidad de 32 kbit/s.
    • Hasta tres radios UHF para comunicarse con los orbitadores de Marte. Permite una velocidad de entre 256 kbit/s y 2 Mbit/s dependiendo del orbitador al que se conecte.

    Las comunicaciones principales con el Curiosity se realizarán a través de los orbitadores ya que disponen de antenas de mayor de embergadura y también de mayor potencia proporcionando a su vez un mayor ancho de banda. No obstante cada orbitador solo puede comunicarse con el Curiosity durante 8 minutos al día.

    Fuente de energía

    El principal problema de enviar un instrumento al espacio es que todos sus instrumentos necesitan de energía para funcionar. esta se puede obtener de modos, del Sol si va a estar lo suficientemente cerca de él como para poder recibir su energía o mediante un sistema autónomo que es capaz de generar energía por un largo periodo de tiempo denominado RTG.

    RTG son las siglas de Radioisotope Thermoelectric Generator. Este generador obtiene la energía desde una fuente radioactiva pero no del modo al que estamos acostumbrados en las centrales nucleares calentando agua, sino con el calor directamente. Gracias a un termopar, un dispositivo capaz de transformar el calor en energía eléctrica, se dispone de una corriente estable durante el periodo de desintegración del radioisotopo que puede alargarse durante varios años incluso décadas (en este caso concreto se trata de plutonio-238 cuyo periodo de desintegración es de 18 años aunque la misión sólo tiene previsto durar 2 años).

    El Curiosity es dos veces más grande y cinco veces más pesado que sus hermanos pequeños el Spirit y el Opportunity. Esto unido al laboratorio de alta tecnología que incorpora a bordo hacía inviable el uso de energía de solar. El RTG que monta el Curiosity produce 125W durante el inicio de la misión, decayendo a 100W después de 14 años, una auténtica maravilla.

    El RTG además de para producir energía se utiliza para calentar los circuitos de abordo. Un entramado de pequeñas tuberías recorren todo el rover conteniendo un fluido que permite enfriar o calentar los componentes ya que la orquilla de temperatura en Marte puede ser muy amplia desde los 30ºC del día hasta los -127ºC nocturnos. El sistema que gestiona la disipación del calor se denomina HRS (Heat Rejection System).

    Movilidad

    Al igual que los anteriores vehículos el Curiosity está equipado con 6 ruedas. En el caso del Curiosity las ruedas tienen 50 cms de diámetro cada una. Realmente el Curiosity es un gran vehículo, pesa nada menos que 899 kg., mide 2,9 m. de largo, 2,7 m. de ancho y 2,2 m. de alto. En la siguiente imagen puede apreciarse su tamaño :

    Utiliza una suspensión denominada Rocker-bogie. Esta suspensión ya probada en otros vehículos espaciales le permite superar obstaculos de hasta 65 cm. de alto. La velocidad máxima que puede alcanzar es de 90 metros por hora aunque esta velocidad con la navegación automática se reduce a 200 metros por día.

    Se estima que el Curiosity recorra una distancia de 19 km durante sus 2 primeros años de misión aunque es posible que la misión se alargue y esta distancia también.

    Una “curiosidad”: las ruedas llevan unas marcas que dejan impresa una huella en código morse sobre el suelo. Esto permite junto a las cámaras que lleva acopladas calcular el recorrido que lleva realizado y geoposicionarse (en Marte no existe el GPS).

    Resumen

    No quiero alargar más esta entrada, solo quería dar unas pinceladas sobre un proyecto que me apasiona. El rover lleva a bordo un laboratorio puntero con espectrómetro de masas, microscopios, 17 cámaras, herramientas de taladro y excavación, hasta un láser de alta potencia que le permite calentar rocas para fundirlas y obtener así su composición. Pero ya lo dejo para otra entrada.

    ¡Hasta otra pensadores!

    Fuentes
    Wikipedia | Curiosity
    Wikipedia | Mars Science Laboratory
    Nasa | Mars Science Laboratory
    Wikipedia | RTG

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2 Responsesso far.

  1. Vampirro dice:

    Yo siempre que leo sobre estos “cacharros” pienso en la película Planet 51, cuando llega el terrícola a Júpiter creo recordar pensando que sólo hay pedruscos y se encuentra toda una civilización. Porque claro, el trasto que mandaron al planeta estaba programado para analizar lo que esperaban encontrar, que es precisamente pedruscos 🙂

    • iCañizares dice:

      Jajaja, si como ir con orejeras vamos. Lo que si hay es gente que está interesada en hackear el “parato” para poder acceder a la información directamente sin el filtro de la NASA. En teoría es factible ya que el uso del SSOO VxWorks está muy extendido en aviones, satelites, robots, por lo que es conocido y sus puntos flacos tambien. Lo más complicado sería la infraestructura necesaria para emular la DSN (Deep Space Network) que utiliza la nasa para transmitir y poseer antenas que emitan en alta potencia, además de utilizar ingeniera inversa para decodificar la señal que emite y recibe el rover. Parece complicado pero ya sabemos que hay peña que son auténticos cerebritos en esta materia.

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