Los rovers espaciales tripulados y los coches convencionales, aunque parecen pertenecer a mundos distintos (nunca mejor dicho), comparten algunas similitudes sorprendentes. Ambos vehículos están diseñados para transportar personas o carga por tierra, enfrentando desafíos de terreno, movimiento y control. Sin embargo, las diferencias entre ambos son abismales, resultado de las condiciones extremas del espacio exterior.
Como sabes, en 2018, SpaceX, de Elon Musk, usó un cohete Falcon Heavy para llevar un Tesla Roadster, de Tesla Motors, también propiedad de Musk, al espacio. A bordo se usó un maniquí al que llamaron Starman, y se puso en órbita para demostrar las capacidades de propulsión y transporte de cargas pesadas del cohete. Actualmente, el Tesla Roadster viaja a mucha distancia de la Tierra, con una velocidad aproximada de 38.000 km/h, por lo que se puede decir que es el vehículo eléctrico más rápido… Fuera de bromas, no me refiero a este tipo de coches, sino a los rovers, en los que me centraré.
Similitudes entre los rovers y los coches terrestres
Si comparamos un rover espacial con un coche convencional terrestre, ambos están diseñados para lo mismo, para poder transportar a personas o carga de forma fácil y a largas distancias. Además, hay que decir, que al igual que existen coches autónomos, también hay rovers «autónomos», aunque generalmente son guiados desde la Tierra y no son totalmente independientes.
También se parecen en la arquitectura básica, ya que ambos tienen un chasis, ruedas, sistema de frenado, dirección, suspensión y un sistema de propulsión, entre otros. Evidentemente, estos componentes comunes pueden ser diferentes debido a las condiciones especiales del espacio, pero están presentes en ambos…
El primer rover lunar, el Lunokhod 1, lanzado por la Unión Soviética en 1970, antes que el americano, pesaba unos 750 kg, y pudo recorrer 10 km por la superficie lunar durante 10 meses. No estaba tripulado, sino teledirigido desde la Tierra, poseía un motor eléctrico con baterías de plata-zinc, y podía alcanzar 0.8 Km/h, con autonomía de hasta 500 metros de distancia. Pese a su tosquedad, sería clave para futuros rovers como el Mars Pathfinder y el Curiosity, que han permitido explorar la superficie de Marte con mayor detalle.
En las misiones Apolo 15, 16 y 17, que se llevaron por parte de la NASA entre 1971 y 1972, también usaron rovers en la luna, conocidos como LRV o Lunar Roving Vehicle, o Moon Buggy (puedes verlo en la imagen principal), para que los astronautas pudieran desplazarse con mayor facilidad. El LRV pesaba solo 210 kg, tenía 3.05×1.70×1.37 metros, con una batería eléctrica para una autonomía de 92 km, capacidad de carga máxima de hasta 495 kg, y velocidad máxima de 10 km/h.
Diferencias
A pesar de esas similitudes, los rovers tienen características únicas y específicas para las misiones a las que están destinados. Es cierto que no se han vuelto a usar rovers pilotados por humanos desde entonces, pero es probable que en futuras misiones a la Luna o a Marte se vuelvan a emplear para que los colonos puedan moverse rápidamente.
Rovers tienen que funcionar en el vacío del espacio
Los rovers deben funcionar en el vacío del espacio, lo que implica que no se pueden usar motores de combustión interna convencionales, tanto los atmosféricos como los turbo no funcionarían al no haber oxígeno para realizar la combustión. Por ello, emplean motores eléctricos, ya sea alimentados por baterías, o mediante placas solares. Hay que tener en cuenta que las placas solares pueden aportar potencias muy superiores en el espacio frente a las de la Tierra, ya que al no haber atmósfera, se consiguen mejores rendimientos. Por ejemplo, una placa solar convencional que en la Tierra puede generar 600 Wh por día, teniendo en cuenta que la eficiencia es del 20% y que en nuestro planeta recibe 1 kW/m² , en el espacio, con exposiciones hasta 1.36 kilovatios por metro cuadrado, se podrían conseguir hasta 2500 Wh, cuatro veces más con la misma eficiencia y tamaño. Por tanto, en el espacio, la fotovoltáica es mucho más factible.
Ruedas preparadas para superficies extraterrestres
El terreno en sitios como la Luna o Marte, tiene características similares a una pista offroad de aquí, es decir, se presentan desniveles, rocas, polvo suelto, etc. Por ello, las ruedas deben ser todoterreno, para poder ir sin patinar, atascarse o romperse. Evidentemente, en el espacio no hay aire, por lo que no servirían los neumáticos, ya no se podrían inflar, o sería complicado hacerlo. Además, pueden pincharse, lo cual no es nada recomendable. Por ello, se usan ruedas sólidas.
Por otro lado, las ruedas, al ser planetas con menor gravedad que la Tierra, no necesitan resistir a tanta tracción. Pero sí resistir a temperaturas extremas, tanto muy cálidas como muy frías, por lo que los neumáticos tampoco serían recomendables, podrían deteriorarse rápidamente.
Las suspensiones deben aguantar irregularidades e impactos importantes, además de ser muy flexibles dada la baja gravedad. Las ruedas sólidas deben tener patrones de tracción profundos para proporcionar mejor agarre, es decir, diseños de tacos o punzantes para superficies con arenas o sedimentos finos, rocas, etc. Por lo general, no van a encontrar barros debido a la falta de agua, pero sí pueden toparse con hielo en algunas zonas, como los polos. Por eso, deben desplazarse bien por todas estas superficies.
Los materiales empleados en las ruedas de estos vehículos suelen ser aluminio o titanio, para ser resistentes y reducir el peso del rover. También puede haber elementos de cerámica y otros compuestos resistentes a altas temperaturas o a la radiación. Otra de las características que suelen tener es disponer de ruedas independientes, sin unir por ejes, y ruedas con diámetros grandes, de 50 cm o más, para poder recorrer bien los terrenos abruptos.
Temperaturas extremas
Al no haber atmósfera como el la Tierra, los coches del espacio se enfrentan a temperaturas muy extremas. Por ejemplo, en Marte se pueden dar temperaturas de hasta -125ºC e incluso de -180ºC en el polo. Mientras que en la Luna, se pueden llegar a temperaturas de hasta 123ºC o 224ºC en el ecuador y los polos respectivamente. Esto puede congelar algunos componentes, o achicharrar a otros. Por ello, deben estar bien protegidos con aislantes térmicos muy poderosos, como las cerámicas.
Los componentes electrónicos o eléctricos, como las baterías o los circuitos, también pueden dejar de funcionar a estas temperaturas tan extremas, por lo que deben estar preparados para ellas, con rangos de funcionamiento más amplios que los circuitos para coches en la Tierra. Esto puede implicar algo más allá de simple aislamiento, como puede ser sistemas de calentamiento o enfriamiento más extremos, monitoreo de temperatura, etc.
Radiación
Otro de los problemas del espacio exterior, cuando no hay una atmósfera protectora, es que la radiación cósmica y solar es muy elevada. Y los circuitos electrónicos no son nada amigos de esta radiación, especialmente las memorias, que pueden verse seriamente dañadas por el impacto de estas partículas. Por este motivo, se suelen proteger mediante técnicas RH o Radiation Hardened. Esto pasa por usar sustratos especiales de zafiro para los chips, hasta sistemas redundantes, sistemas de protección y corrección de errores, etc. De lo contrario, con la radiación, estos sistemas se volverían locos y dejarían de funcionar. Algo que en un coche de la Tierra no es necesario, motivo por el que una detonación atómica podría dejarlos sin funcionar…
Aerodinámica
La aerodinámica en la Tierra es vital para reducir el consumo, generar mejor agarre, etc., dado que hay un fluido como es el aire. Pero, en el espacio, los rovers no necesitan ni el más mínimo estudio de aerodinámica, ya que trabajan en el vacío, sin resistencia, por lo que da igual la forma de los coches.
Fiabilidad
Por último, la fiabilidad es vital. En el espacio no hay talleres, ni abundancia de piezas de repuesto, ni son condiciones fáciles para arreglar el rover. Es un entorno hostil y se invierten enormes cantidades de dinero para poner estos coches allí, como para que fallen a las primeras de cambio. Por eso, se diseñan para ser robustos, para resistir, y por ello se usan materiales lo más robustos posibles, con sistemas redundantes por si alguno falla que puedan seguir funcionando como los aviones, e incluso que si uno o varios elementos dejan de funcionar, como las ruedas o los motores, puedan seguir desplazándose…
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