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| Con la cubierta protectora que ayudará a proteger al rover de Mars 2020 durante su descenso a la atmósfera marciana visible en primer plano, un técnico del proyecto supervisa el progreso de las pruebas en laboratorio. Image Credit: NASA/JPL-Caltech |
En poco más de siete minutos en la tarde del 18 de Febrero de 2021, el rover Mars 2020 de la NASA ejecutará aproximadamente 27.000 acciones y cálculos a medida que acelera la transición peligrosa desde el borde del espacio hasta el Cráter Jezero de Marte. Si bien esa será la primera vez que las ruedas del rover de 1.050 kilogramos toquen el Planeta Rojo, la red de procesadores, sensores y transmisores del vehículo habrá, para entonces, simulado con éxito el aterrizaje en Jezero muchas veces.
"La primera vez que aterrizamos en el Cráter Jezero fue el 23 de Enero", dijo Heather Bottom, ingeniera de sistemas para la misión Mars2020 en el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California. "Y el rover aterrizó con éxito nuevamente en Marte dos días después".
Bottom fue la directora de pruebas para Systems Test 1, o ST1, la primera oportunidad del equipo de ingeniería de Mars 2020 para hacer funcionar los componentes principales de la misión Mars 2020 durante una prueba de manejo. Durante dos semanas en Enero, Bottom y otros 71 ingenieros y técnicos asignados a la misión se hicieron cargo de la sala limpia de High Bay 1 en la planta de ensamblaje de naves espaciales de JPL para colocar el software y los sistemas eléctricos a bordo del crucero, la cápsula de entrada, la etapa de descenso y el rover de la misión paso a paso.
"ST1 fue una enorme tarea", dijo Bottom. "Fue nuestra primera oportunidad de ejercitar el software de vuelo que volaremos en 2020 con los componentes reales de la nave espacial que se dirigirán a Marte, y nos aseguraremos de que no solo funcionen como se espera, sino que también interactúen entre sí".
La herencia del software Mars 2020 se remonta a los rovers de exploración de Marte Spirit y Opportunity y al rover Curiosity que ha estado explorando el Cráter Gale de Marte desde 2012. Pero 2020 es una misión diferente con un rover diferente, un conjunto diferente de instrumentos científicos y un destino diferente en Marte. Su software tiene que ser adaptado en consecuencia.
El trabajo comenzó en serio con el software de vuelo en 2013. Fue codificado, recodificado, analizado y probado en estaciones de trabajo y computadoras portátiles. Más tarde, el software de vuelo se matriculó en bancos de pruebas de naves espaciales donde se expuso a computadoras, sensores y otros componentes electrónicos personalizados para imitar el hardware de vuelo que se lanzará con la misión en 2020.
"Las estaciones de trabajo virtuales y los bancos de pruebas son una parte importante del proceso", dijo Bottom. "Pero las decenas de miles de componentes individuales que conforman la electrónica de esta misión no van a actuar, o reaccionarán, exactamente como un banco de pruebas. Ver el software de vuelo y el hardware real de vuelo trabajando juntos es la mejor manera de generar confianza en nuestros procesos".
El día antes de que comenzara el ST1, la sala limpia de High Bay 1 estaba repleta de ingenieros y técnicos con "trajes de conejitos" que ensamblan, inspeccionan y prueban el hardware de la misión. Al día siguiente, el miércoles 16 de Enero, la habitación estaba inquietantemente tranquila. La mayoría de los trabajadores habían sido reemplazados por dos técnicos para monitorear el hardware de prueba de vuelo. Se agregaron líneas de cableado eléctrico, "umbilicales", para proporcionar datos y energía a la plataforma de crucero, la carcasa trasera, la plataforma de descenso y el chasis móvil de la nave, que aún no se han apilado. Las comunicaciones de la aeronave de tierra a vuelo (y de la aeronave de vuelo a tierra) fueron manejadas por transmisiones de radio en banda X, tal como lo serán durante el viaje a Marte.
El ST1 comenzó con comandos para energizar los componentes eléctricos de la nave espacial y configurar configuraciones térmicas, de energía y de telecomunicaciones. Mientras todos los componentes de la nave espacial permanecían en la sala limpia, Bottom y su equipo pensaban que estaban sentados en un cohete Atlas 541 a 58 metros sobre el Complejo de Lanzamiento 41 en Cabo Cañaveral el 17 de Julio de 2020, esperando ser lanzados al espacio.
A continuación, se centraron en otra parte del crucero antes de probar la secuencia de aterrizaje. Luego lo hicieron todo de nuevo.
Después de un lanzamiento exitoso, el tiempo se adelantó 40 días para simular un crucero en el espacio profundo. ¿Cómo interactúan el software y el hardware cuando tienen que realizar correcciones de navegación y maniobras de corrección de trayectoria? ¿Y cómo funcionarán cuando los eventos simulados no salgan según lo planeado? El equipo buscó respuestas en las pantallas de las computadoras de los operadores en la sala de operaciones de prueba al lado de la sala limpia.
"Desde la sala de operaciones de prueba, puedes mirar por las ventanas al piso de la sala limpia y ver claramente el equipo de vuelo", dijo Bottom. "Nada se movía visiblemente, pero debajo de la estructura exterior, había computadoras de vuelo que intercambiaban los lados, las radios enviaban y recibían las transmisiones, las válvulas de combustible entraban y salían, los subsistemas se activaban y luego se apagaban, y las señales eléctricas se enviaban a dispositivos pirotécnicos inexistentes. Había mucho que hacer allí ".
El 30 de Enero, el equipo de pruebas de Mars 2020 pudo cerrar su libro de procedimientos de más de 1.000 páginas para ST1. También lanzaron cuatro veces, realizaron navegación en el espacio profundo, ejecutaron varias maniobras de corrección de la trayectoria e incluso probaron algunas situaciones fuera del nominal en vuelo. Esta primera evaluación de hardware y software de vuelo, realizada durante más de un año, había sido un gran éxito, demostrando dónde se destacaban las cosas y dónde podían mejorarse. Cuando estos nuevos cambios se hayan investigado tanto en una estación de trabajo virtual como en el banco de pruebas, tendrán la oportunidad de "volar" en una de las muchas otras pruebas de sistemas planeadas para Mars 2020.
"Una de las futuras pruebas de escenarios colocará al rover dentro de una cámara térmica y simulará estar en la superficie. Pasará por las actividades críticas de la misión a temperaturas muy bajas en la superficie de Marte", dijo Bottom. Sin duda, todo un reto para los responsables de la misión Mars 2020.