El rover gemelo Rosalind Franklin de la ESA en la Tierra ha perforado y extraído muestras a 1,7 metros en el suelo, mucho más profundo de lo que cualquier otro rover marciano haya intentado jamás. La recolección exitosa de tierra de una piedra dura y su entrega al laboratorio dentro del rover marca un hito prometedor para la misión ExoMars 2022.
El programa ExoMars es un esfuerzo conjunto entre la ESA y Roscosmos. En Europa, el rover es una empresa conjunta entre Thales Alenia Space-Italia (67%) y Leonardo (33%). Thales es el principal industrial, Leonardo proporciona el taladro, OHB los complejos mecanismos de laboratorio y nueve equipos de instrumentos diferentes de los Estados miembros de la ESA, Nasa/JPL e IKI/Roscosmos proporcionan la carga útil.
“El éxito tan esperado del taladro ExoMars en la Tierra sería el primero en la exploración de Marte”, dice David Parker, director de exploración humana y robótica de la ESA. Lo más profundo que se ha excavado en el Planeta Rojo hasta la fecha es de siete centímetros. El rover Rosalind Franklin está diseñado para perforar lo suficientemente profundo, hasta dos metros, para tener acceso a material orgánico bien conservado de hace 4.000 millones de años, cuando las condiciones en la superficie de Marte eran más parecidas a las de la Tierra infantil.
La réplica, también conocida como modelo de prueba en tierra, es completamente representativa del rover que aterrizará en Marte. Las primeras muestras se han recolectado como parte de una serie de pruebas en el Mars Terrain Simulator en las instalaciones de ALTEC en Turín, Italia.
El gemelo de Rosalind Franklin ha estado perforando un pozo lleno de una variedad de rocas y capas de suelo. La primera muestra se tomó de un bloque de arcilla cementada de dureza media. La perforación se llevó a cabo en una plataforma dedicada inclinada siete grados para simular la recolección de una muestra en una posición no vertical. El taladro adquirió la muestra en forma de bolita de aproximadamente un centímetro de diámetro y dos de largo.
El taladro de Rosalind Franklin retiene la muestra con un obturador que evita que se caiga durante la recuperación. Una vez capturado, el taladro trae la muestra a la superficie y la entrega al laboratorio dentro del rover. Con el taladro completamente retraído, la roca se deja caer en un cajón en la parte delantera del rover, que luego retira y deposita la muestra en una estación de trituración. El polvo resultante se distribuye a hornos y recipientes diseñados para realizar el análisis científico en Marte.
“La adquisición fiable de muestras profundas es clave para el principal objetivo científico de ExoMars: investigar la composición química y posibles signos de vida del suelo que no ha sido sometido a radiaciones ionizantes dañinas”, dice el científico del proyecto ExoMars, Jorge Vago.
El taladro ExoMars es un conjunto de mecanismos que se basan en una coreografía automatizada de herramientas y varillas de montaje. “El diseño y la construcción de la perforadora ha sido tan complejo que esta primera perforación profunda es un logro extraordinario para el equipo”, dice Pietro Baglioni, líder del equipo del rover de ExoMars.
El taladro de Rosalind Franklin funciona en rotación. Una serie de herramientas y varillas de extensión se instalan para formar una ‘sarta de perforación’ y pueden alcanzar la longitud total de dos metros cuando todas están conectadas. La broca puede penetrar el suelo a 60 rotaciones por minuto, dependiendo de la consistencia del suelo. La excavación en materiales sólidos arenosos o arcillosos puede tardar entre 0,3 y 30 milímetros por minuto. El taladro también tiene un posicionador de dos grados de libertad que le permite descargar la muestra en el ángulo correcto en el laboratorio móvil.
“Perforar piedras duras a una profundidad de dos metros en una plataforma móvil con ruedas con menos de 100 vatios de potencia es una tarea compleja”, explica Andrea Merlo, ingeniero funcional de ExoMars Rover de Thales Alenia Space.
Hacerlo en la Tierra es aún más difícil porque el modelo de prueba terrestre debe descargarse para recrear el nivel de gravedad marciano más débil: la gravedad de Marte es aproximadamente un tercio de la de la Tierra. El modelo cuelga del techo en un dispositivo de compensación de gravedad dedicado.
Dado que el rover gemelo consta de modelos que están más allá de su vida útil nominal, el equipo tuvo que ajustar algunos parámetros durante la prueba de perforación profunda. “Esto ya les da a los ingenieros una pista sobre cómo el sistema podría degradarse en Marte”, agrega Andrea.
El modelo de prueba en tierra ha completado con éxito una serie de pruebas para moverse e identificar objetivos mientras adquiere imágenes y datos. Estas pruebas para ensayar las operaciones del rover en Marte comenzaron en junio de 2021. El rover ha demostrado que puede seguir trayectorias precisas y estudiar el medio ambiente sobre y debajo de la superficie con sus instrumentos, incluidas cámaras, espectrómetros y un radar de sondeo subterráneo y un detector de neutrones.
Paralelamente, el verdadero rover Rosalind Franklin se está preparando para su vuelo a Marte en casi un año: la ventana de lanzamiento de ExoMars se abre el 20 de septiembre de 2022.
