Se suponía que un martillo neumático en miniatura estaría enterrado de forma segura a 15 pies debajo de la superficie marciana. En cambio, continúa languideciendo cerca de la superficie, su nariz se acurrucó a un pie bajo tierra mientras su cola sobresale dos pulgadas por encima del suelo alienígena.
A muchos millones de millas de distancia, un equipo internacional de ingenieros ha pasado la primavera y el verano analizando lo que detuvo el instrumento de excavación, apodado el "topo" e improvisando soluciones para que vuelva a excavar. Esta semana marca su segundo gran intento de salvar al buscador, esta vez usando un brazo robótico de la nave nodriza del instrumento, InSight Lander de la NASA, para sostener físicamente al topo. Mientras que los otros instrumentos del módulo de aterrizaje funcionan según lo previsto, el destino de la capacidad de la misión de rastrear el flujo de calor dentro del Planeta Rojo se basa en si el ingenio ingenieril del equipo puede superar las incógnitas del subsuelo marciano.
"Creo que el equipo probablemente siente que lo que estamos intentando aquí tiene nuestra mayor posibilidad de éxito", dice Matthew Golombek, un coinvestigador de InSight que ayudó a seleccionar el sitio de aterrizaje.
El topo es el fin comercial de uno de los instrumentos de InSight, el Paquete de propiedades físicas y de flujo de calor (o HP3 para abreviar). Diseñado por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), el HP3 puede medir la cantidad de calor que fluye del núcleo de Marte a su superficie. Gran parte del calor interno de un planeta queda de su formación, por lo que tomar la temperatura interna del planeta rojo ayudaría a los científicos planetarios a comprender mejor su nacimiento. Pero para hacerlo con precisión, necesita alcanzar al menos nueve pies bajo tierra, lo suficientemente profundo como para escapar del calentamiento y enfriamiento estacional de la superficie.
Se supone que el dispositivo de 15 pulgadas de largo y una pulgada de ancho se deslizará en el suelo marciano, empujando a un lado las rocas pequeñas con un movimiento ascendente y descendente similar a un martillo neumático. Comunicándose con el módulo de aterrizaje un par de veces por semana, el Laboratorio de Propulsión a Chorro debía enviar una serie de comandos que instruían al topo a cavar un par de pies a la vez, tomando unos días libres entre sesiones para evitar el sobrecalentamiento.
Para la primera excavación, el equipo programó el topo para hacer un túnel para dos pies o 4.000 golpes, lo que ocurriera primero. Pero cuando volvieron los datos que mostraban que había ejecutado cada golpe sin acercarse a su profundidad objetivo, sabían que algo estaba mal: o el lunar se había enganchado en su alojamiento, había encontrado un suelo extraño o estaba golpeando en vano contra una roca gigante.
DLR y JPL convocaron rápidamente a un "equipo de respuesta a anomalías", y después de meses de análisis decidieron en junio levantar la carcasa con el brazo robótico de InSight y mirar directamente al topo. Las cámaras del módulo de aterrizaje enviaron un informe mixto: la mayor parte del topo había llegado al suelo, pero no estaba en condiciones de cavar más. JPL describe el dispositivo como un "clavo que se auto martilla" y, como un clavo, necesita pegarse firmemente a la suciedad para avanzar. Pero las imágenes revelaron que el topo había excavado un agujero de casi tres pulgadas de ancho alrededor de sí mismo y estaba apoyado contra el costado en un ángulo de 15 grados. "Yo, junto con otros del equipo, nos sorprendimos un poco cuando vimos cuán grande es el pozo en realidad", escribió Tilman Spohn, el investigador principal del HP3 en un Blog DLR.
Los rovers han hecho poco más que arañar la superficie de Marte, pero los investigadores pueden ver qué asteroides se han excavado en los cráteres de impacto. También pueden intuir un poco acerca de cómo se forma el suelo (oficialmente, "regolito") al medir la rapidez con que se enfría. Décadas de datos de varias misiones han llevado a los ingenieros a esperar que la tierra marciana en este sitio esté libre de rocas y sea lo suficientemente arenosa como para fluir y colapsar detrás del topo excavador. Pero el agujero alrededor del lunar indica que un regolito sorprendentemente pegajoso no está cooperando. "Tenemos dos fragmentos de información que no concuerdan exactamente", dice Golombek.
Si bien no han descartado de manera concluyente una roca subterránea invisible, los ingenieros se sienten seguros de que una capa de regolito llamada "duricrust" está preocupando al topo. Duricrust se forma lentamente con el tiempo a medida que la humedad en el aire deposita sales en el suelo que unen las partículas de suciedad. El lunar puede romper el óxido dúrico, pero luego el suelo se pega como arena húmeda y mantiene su distancia en lugar de caer contra el lunar y darle material contra el cual empujar.
Más evidencia de tierra pegajosa provino de la primera estrategia de rescate importante, que Spohn llama "jardinería". El diseño de brazo reciclado de InSight heredó una pequeña primicia de una misión anterior, que el equipo de anomalías se dio cuenta de que podían usar para perforar las paredes del hoyo y dale al topo algo contra lo que empujar. Sin embargo, seis sesiones de jardinería demostraron que el suelo es aún más pegajoso de lo esperado. El brazo no logró atravesar el óxido diurno, dejando solo huellas en una fina capa de arena superficial.
Me he presionado varias veces junto al "topo" y es difícil hacer que este suelo inusual se derrumbe en el pozo. Pronto, estaré fuera de contacto durante un par de semanas durante la conjunción solar, pero mi equipo en la Tierra seguirá trabajando. ¡Sigue enviando buenas vibras! ✨ pic.twitter.com/dbUcnXzYzm
– NASA InSight (@NASAInSight) 16 agosto 2019
Los ingenieros de DLR consideraron usar la cuchara para empujar la arena dentro del agujero, pero como la operación habría tomado meses, decidieron presionar la cuchara contra el lunar directamente, una opción más riesgosa porque una pieza de hardware podría desgastar a la otra. "Eso es algo por lo que los ingenieros de JPL se ponen muy nerviosos", dice Spohn.
Después de practicar en una caja de arena en la Tierra con versiones a tamaño completo de InSight y el topo, esta semana la NASA ordenó al brazo de la pala que barriera de lado, inmovilizando el topo contra la pared del agujero y con suerte dándole la libra más o menos o la compra que necesite. Las pruebas en la caja de arena han generado entre dos y 10 libras de fuerza, según Troy Hudson, ingeniero de sistemas de instrumentos en JPL, pero nadie sabe cómo se desarrollará la maniobra sin precedentes en Marte. "El brazo no fue construido para hacer este tipo de cosas", dice Golombek. "Estamos totalmente más allá del libro de jugadas aquí".
Una vez que el brazo tiene el lunar inmovilizado, el destino del buscador se reduce a un número de golpes de Ricitos de Oro de 20. Menos y podría no excavar en absoluto. Un poco más, y el topo podría desaparecer bajo tierra, dejando que el brazo de la cuchara se deslice por encima de su cola y golpee el frágil cable de datos que lo conecta al módulo de aterrizaje del otro lado. La excavación tuvo lugar el martes, y los ingenieros de JPL y DLR pasarán el resto de la semana analizando fotos en busca de signos de progreso.
El equipo de anomalías tiene algunos trucos más bajo la manga si el topo se niega a moverse, como una presión arriesgada hacia abajo con la pala directamente en la cola del topo, pero existe la sensación de que el intento de rescate actual podría ser el momento decisivo en el topo. misión. En consecuencia, los ingenieros se han preparado para cualquier resultado.
"Si finalmente falla, eso será aplastante", dice Hudson, "pero creo que ya he procesado mucho de ese dolor". Desde que sucedió la anomalía, el espectro ha llegado a la conclusión de que no va a funcionar ".
A medida que los ingenieros presionan repetidamente actualizar mientras esperan que las imágenes lleguen a la Tierra, esperan signos de madrigueras modestas, la cola expuesta del topo se encoge de dos pulgadas a una pulgada. Pero incluso en el mejor de los casos, el topo no estaría fuera de peligro. Luego, el equipo necesitaría decidir si la profundidad adicional otorgaba suficiente compra para comenzar a excavar, o si necesitarían hacer un poco más de jardinería y llenar el agujero detrás de él.
"Si bien sería excelente que el topo progresara", dice Spohn, "no será el final de la historia".