Explorando Marte. Análisis de datos del instrumento español REMS

El tratamiento de los datos de la estación meteorológica REMS, uno de los instrumentos que lleva el róver Curiosity de la misión MSL de la NASA para estudiar la dinámica de la atmósfera de Marte, supone un reto científico que un equipo de investigadores españoles afronta con solvencia desde la llegada de la sonda al planeta.

No es difícil imaginar el enorme esfuerzo tecnológico que supone llevar a término una misión espacial, máxime si se trata de enviar un vehículo robótico a otro planeta, aunque sea de la inmediata vecindad como es el caso de Marte (apenas la puerta de al lado en la escala cósmica), pero en realidad hacer aterrizar el ingenio en la superficie del planeta no supone más que un primer paso hacia los objetivos que justifican en última instancia la puesta en marcha de la misión, y que en general son aumentar el conocimiento de algunos aspectos concretos del lugar de destino. Una vez allí, no se trata tan sólo de comenzar las operaciones del vehículo y recabar sin más datos inmediata y directamente productivos en el desarrollo de los estudios planteados, sino que su tratamiento requiere un continuo y arduo esfuerzo de interpretación y selección para depurar datos esclarecedores y fiables a partir del aluvión de datos crudos recogidos, que en principio aparecen como un volumen incongruente de información sin sentido.

El caso de REMS

Para ilustrar lo delicada y dificultosa que resulta esta tarea cotidiana, nada mejor que recurrir al ejemplo de

REMS (Róver Enviromental Monitoring Station), el instrumento español montado a bordo del vehículo Curiosity, que desde agosto de 2012 recorre el fondo del cráter Gale, en Marte, midiendo diariamente diversos parámetros atmosféricos además de la radiación ultravioleta incidente sobre la superficie durante cinco minutos de cada hora. En agosto de 2014, cuando la misión se dé por finalizada (quedando abierta la posibilidad de ampliar su periodo de operatividad), REMS habrá proporcionado a la comunidad científica el más extenso volumen de datos ambientales del Planeta Rojo recabados hasta ahora. Pero su utilidad, según lo apuntado más arriba, no es directa, y requiere un concienzudo análisis en función de una larga serie de factores, impuestos en gran medida por la propia situación del instrumento sobre una base móvil y caliente que introduce perturbaciones espurias en las medidas, haciendo necesario un complicado trabajo de interpretación previo a su validación inequívoca.

REMS es básicamente una estación meteorológica que mide la temperatura del aire, la temperatura del suelo, la dirección y velocidad del viento, la humedad relativa del aire, la presión atmosférica y la radiación ultravioleta a través de otros tantos sensores que integran el instrumento, y que previamente tuvieron que ser caracterizados, para su correcto calibrado, en función del comportamiento de sus componentes electrónicos bajo las condiciones ambientales marcianas. Pero además están montados sobre una plataforma, Curiosity, alimentada por un generador térmico de radioisótopos (RTG) que, como se puede deducir de su nombre, produce calor; de hecho, Curiosity es el punto más caliente de Marte, con una temperatura 200º C por encima de la ambiental. Este calor eleva la temperatura de su entorno inmediato, tanto la del aire que está en contacto con él como la del suelo a su alrededor, donde los sensores correspondientes toman sus medidas. Las de los sensores de temperatura se ven directamente afectadas como es evidente, pero también la del sensor de presión y la del de humedad relativa quedan alteradas, de una forma indirecta pero significativa, que debe corregirse. En el caso del sensor de temperatura del aire esta distorsión es crítica, puesto que opera desde el interior del volumen de aire calentado por el propio vehículo, por lo que para asegurar que sus medidas reflejan realmente la temperatura de la atmósfera marciana, ha sido necesario diseñar un modelo de su comportamiento térmico y un protocolo específico para calibrar las lecturas obtenidas y discriminar los valores debidos a la contaminación provocada por el calor del vehículo.

En cuanto a la temperatura del suelo, también hay que desestimar la aportación térmica de Curiosity, que evidentemente aumenta con el tiempo cuando está parado operando en un determinado lugar, aunque en este caso la contaminación tiene un aspecto provechoso, porque contrastada con las medidas que se toman cuando el vehículo se mueve, ayuda a estimar la inercia térmica del suelo, es decir, como de rápido se eleva su temperatura bajo una fuente de calor, un dato valioso como referencia para identificar los materiales que lo componen. Para la correcta interpretación de las medidas de este sensor en particular hay que manejar además información adicional sobre el tamaño y la orientación de los elementos dispuestos sobre el terreno delante del campo de medición del sensor.

Las lecturas del sensor ultravioleta, situado en la plataforma superior del vehículo, no se ven afectadas por el calor, pero presentan sus propios problemas particulares derivados en este caso de la movilidad de la plataforma y de la meteorología marciana. Así, deben ponderarse no sólo en relación a la posición del Sol, sino que están mediatizadas por la presencia de polvo en suspensión (opacidad de la atmósfera), que además se va depositando sobre los fotodiodos que lo integran imponiendo una continua calibración de los datos que registra en función de su estado, deducido de las imágenes tomadas por la cámara. Ésta, por otro lado, va montada en el extremo superior de un mástil vertical, que en ciertas orientaciones puede proyectar sombra sobre los fotodiodos desvirtuando sus medidas, y también hay que conocer en todo momento la posición del vehículo, puesto que la inclinación que puede tomar al disponerse sobre algunas irregularidades del terreno cambian el ángulo de incidencia de la radiación y por tanto su medida.

Todo esto supone que el procesamiento de los datos que recaba REMS diariamente sea un reto constante para el equipo científico que se encarga de realizarlo, y también una gran responsabilidad, porque además de engrosar los registros del Planetary Data System de la NASA para su consulta por cualquier equipo científico que los requiera en lo sucesivo, sirven como referencia para el desarrollo de investigaciones que se llevan a cabo a partir de datos de otros instrumentos de Curiosity y contribuye en buena medida al éxito global de la misión.

Pues bien, ese equipo científico, que también es español, ha sido distinguido con el Premio de Honor a sus “Logros como Grupo” por la Agencia Espacial Americana, tanto en la fase de diseño y desarrollo del instrumento como en la explotación científica de los datos que envía diariamente. En este último capítulo, el premio adquiere un valor añadido si se tiene en cuenta que uno de los seis sensores de los que consta el aparato, el sensor de velocidad del viento, quedó parcialmente inutilizado durante el aterrizaje del vehículo imposibilitando la recogida de algunas medidas necesarias para realizar los estudios previstos, a pesar de lo cual el equipo científico ha conseguido optimizar el tratamiento de los datos disponibles. De su trabajo resultará un conocimiento más profundo del entorno marciano y su climatología, sentando por otro lado unas sólidas bases para el desarrollo de investigaciones posteriores que incluirán desde indagaciones astrobiológicas hasta certificación de modelos climáticos terrestres mediante su estudio comparativo con los datos obtenidos en Marte.