Robots, nuestros ayudantes en el espacio

En la Tierra a menudo los robots asumen tareas repetitivas o cuando la salud humana puede correr peligro. Son utilizados para ensamblar automóviles, desactivar bombas, soldar tubos en el fondo del mar y trabajos en centrales nucleares", comenta Gianfranco Visentin, Jefe de Automatización de la Sección de Robótica de la ESA en el ESTEC, Holanda.

"En el espacio es aún más atractivo utilizar robots", acentúa. "Pueden apoyar o sustituir a la gente para realizar las tareas que son demasiado peligrosas, difíciles, repetitivas, que consumen mucho tiempo o incluso imposibles para los astronautas. Pueden ser más rápidos y precisos que las personas" En broma añade, "Pueden trabajar 24 horas al día y no se detienen para almorzar o dormir".

¿Qué es un robot espacial?

En la comunidad espacial, se puede llamar a cualquier nave espacial no tripulada, una nave espacial robótica, pero Visentin prefiere una descripción más específica: "Un sistema que tiene movilidad y la capacidad de manipular objetos más la flexibilidad de realizar cualquier combinación de estas tareas autónomamente o por control a distancia".

"El objetivo de los robots espaciales es básicamente realizar una acción en el espacio, como posicionar un instrumento para tomar una medida, recoger una muestra para su examen, montar una estructura o incluso moverse alrededor de un astronauta".

De ningún modo los robots espaciales son distintos de sus hermanos en la Tierra, ellos básicamente sustituyen a un humano que realiza una acción.

Sin embargo los que están destinados al espacio han de cumplir algunas exigencias específicas:
- Resistir un lanzamiento.
- Funcionar en condiciones ambientales difíciles y a menudo en localizaciones muy lejanas.
- Pesar lo menos posible, como cualquier carga, su lanzamiento es muy caro.
- Consumir poca energía y tener una larga vida funcional.
- Funcionar autónomamente.
- Ser sumamente fiables.

"Para responder a estos avanzados retos tecnológicos son necesarios sistemas muy complejos", dice Visentin, "Suena a un gran problema, pero el espacio nos proporciona grandes oportunidades para crear los robots que de otro modo no podrían ser realizados para su empleo en la Tierra".

"La mayor ventaja es la gravedad casi cero en el espacio exterior. Esto significa que todo pesa mucho menos que sobre la Tierra, y aún el objeto más pesado puede ser movido y levantado con poco esfuerzo, por lo que un pequeño robot puede mover objetos enormes".

Tipos de robots

El robot más comúnmente empleado en las misiones espaciales es el "rover" (trotamundos). Este tipo de vehículo puede moverse alrededor de la superficie de otro planeta transportando instrumental científico. Por lo general tanto el vehículo como los instrumentos son manejados autónomamente. ESA, en colaboración con la industria europea, ha desarrollado el increíblemente pequeño micro-rover Nanokhod. Aunque tiene sólo el tamaño de un libro grande y pesa solamente 2 kilogramos puede transportar y posicionar 1 kg. de instrumental dentro de un pequeño radio alrededor del "lander" (nave de aterrizaje).

Un robot más grande ha sido desarrollado para recoger muestras del suelo de otros planetas. El mini-rover MIRO-2 de 12 Kg de peso incorpora un taladro robótico que permite reunir hasta 10 muestras a una profundidad máxima de2 m. Regresando entonces al lander donde las muestras pueden ser analizadas según los instrumentos científicos a bordo.

Un tercer mini-rover de 15 kg ha sido desarrollado por la ESA es impulsado totalmente por la energía solar. Solero el mini-rover utiliza baterías en miniatura para almacenar la electricidad a bordo. También dispone de un bastidor innovador. Sus seis ruedas montadas sobre los vértices de un hexágono le permiten funcionar en terrenos muy irregulares.

Estudiando la Naturaleza

Los diseñadores de robots se inspiran a menudo en la naturaleza. Un buen ejemplo es el impresionante Aramies/Escorpion desarrollado por la ESA. Con sus piernas y el movimiento inspirado en el mundo animal es capaz de funcionar en terreno accidentado incluso con dunas.

Otro ejemplo es el EUROBOT, tan grande como un ser humano está diseñado para realizar las tareas de un astronauta en la Estación Espacial Internacional. EUROBOT será capaz de subir al exterior de la Estación Espacial acoplándose a las barandillas como un astronauta y será teledirigido por la tripulación desde el interior.

La naturaleza también ha inspirado el robot saltarín. Con algo menos de 40 cm. de altura puede saltar obstáculos de hasta un par de metros de altura, una hazaña imposible en la Tierra debido a la fuerza de la gravedad, pero fácilmente realizable en la Luna o Marte.

Visentin enfatiza que la investigación en la ESA está dirigida específicamente a las cuestiones espaciales y que no son interesantes o provechosas para el empleo terrestre y no duplica la que ya está disponible. "Siempre es posible que reutilicemos la tecnología robótica empleada para otros usos en la Tierra, pero algunas operaciones necesarias para la exploración espacial son inútiles para su aplicación en la Tierra. Por ejemplo nadie querría construir un robot biólogo de campaña para explorar la Tierra, incluso con la tecnología más avanzada el resultado sería siempre muy inferior al de un verdadero biólogo, al menos actualmente. Sobre Marte, sin embargo, es hoy por hoy la única opción".

La coacción del espacio.

El espacio plantea muchas cuestiones no afrontadas por robots empleados en la Tierra. La baja presión en la órbita provoca que el frío suelde las partes metálicas entre sí, el oxígeno atómico puede reaccionar casi con cualquier material y anula las ventajas refrigeradoras en la trasmisión electrónica.

La radiación también se diferencia en la encontrada sobre la Tierra y en el espacio, las partículas pesadas hacen que la electrónica digital se comporte mal y que incluso pueda quemarse. Las condiciones térmicas son también extremas, con temperaturas exteriores al límite, más o menos, de los 100º C.

Otra característica de las misiones espaciales es que los robots han de ser manejados lejos de su base. Las señales de radio para controlarlos y supervisarlos tienen que viajar durante mucho tiempo y esto introduce retrasos en las comunicaciones que impiden la tele-operación en tiempo real o cerca del tiempo real. Los robots espaciales, por lo tanto, deben ser capaces de funcionar solos y solucionar cualquier problema que ocurra mientras realizan sus tareas.

Los ingenieros espaciales de la ESA han aprendido a enfrentarse a todos estos problemas. Técnicas de diseño cualificadas, materiales, hardware y componentes de electrónica son diseñados expresamente para trabajar fiablemente a pesar de estos efectos.

"Continuamos investigando en nuevos tipos de robots que puedan enfrentarse a las condiciones especiales del espacio, vayan donde la gente no puede y que ayuden a los astronautas a resolver la enorme cantidad de trabajo en la Estación Espacial Internacional", dice Visentin.

Pueden ver algunos videos cortos sobre estos robots pulsando aquí.