Robots mexicanos en la Luna -El Proyecto Colmena- La historia en imágenes.

En la década de los años ochenta, el Canal 5 transmitió la serie Cosmos, ideada y presentada por el astrónomo Carl Sagan. En un tono ameno y muy didáctico, ofrecía un recorrido por varios momentos estelares de la ciencia, con particular énfasis en los relacionados con la observación de los astros.

Copérnico, Galileo y Kepler compartían esce­nario con los mercaderes neerlandeses, a los que Sagan reconocía la visión que tenían del mundo, una visión apoyada en el laicismo y el respeto al pensamiento distinto. A partir de esas condiciones favorables fue como se desarrollo la ciencia en Occidente, y en particular la astrofísica y, ya en el siglo XX, la ciencia de cohetes.

Sagan fue el primero en postular que el nubo­so Venus era una suerte de infierno estelar, con altísimas temperaturas debajo de esas nubes de ácido sulfúrico, cloro, hierro, romboclasa y sulfato férrico ácido, un par de minerales que combinan azufre y hierro. Lo dicho: un auténtico infierno. La presencia de las densas nubes hizo pensar a Sagan que en Venus se producía un intenso efecto invernadero, volviendo inhabitable la superficie, aunque el científico especuló sobre la posibilidad de que en las nubes hubiera algún tipo de vida, así fuera microbiana.

En Cosmos, el astrónomo también nos contó sobre las naves espaciales Voyager, en cuyo pro­yecto se había involucrado directamente. Los dos Voyager, lanzados en 1977, son los dos artefactos que más lejos han viajado en el Sistema Solar. Sagan también nos compartió los objetivos y anhelos de las naves Viking, que se posaron sobre la superficie de Marte en 1976. La ciencia ficción nos había alcanzado.

Ambos proyectos, Voyager y Viking, y muchos otros más, formaban parte de la reñida carrera espacial disputada entre la Unión Soviética y Estados Unidos. Y aunque los primeros golpes los dieron los soviéticos, los más espectaculares correspondieron a los estadounidenses, como la llegada a la Luna. Ahora vivimos otra competencia por surcar el espacio.

La nueva carrera espacial.

Gustavo Medina Tanco es el responsable del La­boratorio de Instrumentación Espacial, conocido como LINX, el cual forma parte del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN), de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Medina también es el coordinador del Proyecto Colmena, una ambiciosa iniciativa para llevar los primeros robots mexicanos hasta la superficie lunar.

Hace unos días, participó en un par de presentaciones ante estudiantes universitarios de Tlaxcala. Una de ellas tuvo lugar en el Instituto Tecnológico de México, campus Apizaco (que nosotros conocemos como ITA). En una breve charla, el investigador del ICN compartió con los jóvenes los alcances que puede tener la exploración del espacio.

De entrada, destacó que hay condiciones muy diferentes a las que enmarcaron iniciativas como el Progra­ma Apolo, de la NASA, que culminó con el arribo de Neil Armstrong y Edwin Buzz Aldrin a la Luna, los dos primeros seres humanos en pisar un cuerpo celeste distinto a la Tierra, el 20 de julio de 1969. Ahora, la iniciativa privada juega un papel fundamental en los planes para llevar a otros astronautas a la Luna y más allá.

“Todas esas cosas bajan los costos y cuando bajan los costos, pues se abren las oportunidades. ¿A quiénes? A los chicos, a las startups, a las pequeñas y medianas empresas y a la Academia de participar en ese sector”, destacó Medina Tanco ante un abarrotado auditorio del ITA.

El espacio 4.0

Durante la Guerra Fría, casi todo aspecto se distinguió por una pugna entre las dos grandes superpotencias emergidas de la Segunda Guerra Mundial: la Unión Soviética y Estados Unidos. En cuanto a la exploración espacial, la competencia arrancó con el lanzamiento del satélite Sputnik, en 1957, el primer artefacto puesto en órbita.

Aunque parecía que los soviéticos llevaban la delantera (al Sputnik siguieron los viajes de Laika, una perrita que fue el primer ser vivo fuera de la Tierra; de Yuri Gagarin, el primer hombre puesto en órbita; y de Valentina Teres­hkova, la primera mujer cosmonauta), el alunizaje del módulo lunar Eagle, de la misión Apolo XI de la NASA, significó un triunfo contundente del programa espacial estadounidense. Más adelante, la caída de la URSS en 1991 representó una pausa a la rivalidad entre soviéticos y estadounidenses, al tiempo que abrió oportunidades para nuevos competidores de la carrera espacial.

La Unión Europea, Japón y más recientemente China y la India, con sus respectivas agencias, comenzaron a enviar vehículos y dispositivos fuera de nuestro planeta. Pero el salto más llamativo lo ha dado la iniciativa privada. Empresas como Space X, ffde Elon Musk; Blue Origin, de Jeff Bezos; o Virgin Galactic, de Richard Branson, han acaparado los titulares de la prensa por su particular compe­tencia para efectuar vuelos suborbitales u orbitales. Ellos representan la fase más divulgada, la punta del iceberg, del nuevo espacio 4.0.

La competencia ha traído un extraordinario abaratamiento de los costos, apunta el investigador del ICN. “Todo eso te está haciendo bajar el costo. Vivimos épocas especiales en el sector espacial”.

Por otra parte, se debe destacar otra faceta de esta nueva situación: hay una marcada tendencia hacia la miniaturización de las tecnolo­gías, pasando por la electrónica, la manufactura de equipos y el uso de nanomateriales, aunado al despegue de la inteligencia artificial —que tan dramáticos resultados ha dado en el último año y medio, generando algunas reticencias—, con una disminución de costos muy considerable.

“Hablar de miniaturización quiere decir disminución de masa, y masa es algo que cuesta mucho poner en el espacio, porque básicamente está relacionado con la cantidad de com­bustible que tienes que consumir”, refirió Medina Tanco.

Por otro lado, la disminución de costos de la tecnología ha permitido un cambio en la filosofía de trabajo en proyectos de esta naturaleza. En lugar de tener una plantilla reducida de personal muy especializado trabajando en esa área, “ahora puedes multiplicar ese número de gente, por factores de cien, de mil; puedes hablar de millones de personas trabajando en eso, como en otras actividades, y eso te lleva a una gran creatividad y a la disrupción en todos los sentidos”, añadió.

Asimismo, las agencias espacia­les mantienen una fuerte presencia, les reforzadas por alianzas estratégicas para embarcarse en aventuras como el retorno a la Luna, como planea la NASA a través del proyecto Ar­la Ar­temisa, con el que espera colocar a una astronauta en la superficie de nuestro satélite, más de medio siglo después de las misiones Apolo que reseñé líneas arriba.

Es en este contexto que la Univer­sidad Nacional ha puesto en marcha varios proyectos para desarrollar tec­nología y estar a la par de esta pujante industria, que promete numerosas ventajas.

El espacio exterior al alcance de la mano.

“Tal vez estamos viviendo un momento parecido a cuando se descubrió Amé­rica, solo que ahora estás agregando un continente extraplanetario, que es la Luna, además de los asteroides, por lo menos los que están próximos a la Tierra”, subrayó con entusiasmo el responsable del LINX, quien destaca un proceso de democratización del espacio, que se abre no solo para las grandes naciones que puedan poner recursos en eso, sino también para países emergentes.

A la carrera espacial se han sumado nuevos competidores, como México y otras naciones que hasta ahora se habían mantenido como meros especta­dores, además de otro tipo de actores: pequeñas empresas, emprendedores y la academia. Para Gustavo Medina Tanco hay claramente dos opciones para países como el nuestro: mantenerse en esa condición de convidados de piedra o empezar a participar con proyectos propios. Esta última opción también tiene dos senderos que se bifurcan y finalizan en realidades contrastadas.

“Si quieres participar como país en ese proceso, debes tener una de dos cosas: dinero, y mucho, o tecnología. Lo importante es ver el futuro y pla­near. Si uno ve qué lugar tiene México dentro de ese futuro, es muy fácil la respuesta: si no hacemos nada, pues no tendremos ningún lugar”, advirtió.

Es así como estamos ante dos muy claras opciones: o seguimos haciendo lo mismo que hemos hecho hasta ahora, con la consecuencia de que tendremos los mismos problemas en el corto, mediano y largo plazos, “solo que peores todavía, porque el resto del mundo va a estar mucho más lejos y haciendo otras cosas”.

La otra cara de la moneda, asen­tó, es que administremos nuestro potencial y ampliemos la capacidad de resolver desafíos para atender los problemas de hoy.

Ante las limitaciones presupuesta­rias de los países de nuestro entorno, Medina Tanco planteó que la apuesta más segura es contar con tecnología, en este caso orientada hacia la robótica. Ahora bien, la tecnología lleva tiempo para desarrollarse: “No se hace en un sexenio, ni a las corridas”. Además, hay que identificar un nicho donde se pueda tener una oportunidad para hacer aportaciones disruptivas, y por lo tanto diferentes para planear a largo plazo. Es así como uno se encuentra ante “dos grandes caminos, casi en las puntas de un gran espectro”, asienta.

En una punta encontramos a un robot “tremendamente inteligente, fuerte, con gran dexteridad e inteligencia fiartificial generalizada, si quieres más que un humano. Esa es una opción. La otra posibilidad es irte a la otra punta del espectro. En este caso, la opción consiste en diseñar y construir robots pequeños, pero con la capacidad de trabajar en conjunto, como hacen las hormigas o las abejas, cuyo esfuerzo colaborativo les permite sobrevivir.

El Proyecto Colmena es la mate­rialización de esta propuesta.

El Proyecto Colmena: un enjambre de robots miniatura (y que además son mexicanos).

Si hay algo que no está muy bien adap­tado para trabajar en el espacio, es el ser humano, puntualizó. La respuesta a esa situación son los robots. La idea es irse en esa dirección: probar microrrobots, no sumamente inteli­gentes, pero que tengan la capacidad de trabajar en equipo.

La primera empresa de la UNAM a la Luna consistió en cinco robots miniatura, de apenas 57 gramos. Toda la misión, incluyendo las telecomuni­caciones y el equipo para el alunizaje pesaba 600 gramos. “Es una gran, gran miniaturización, y eso ya es un inmenso desafío de tecnología. Nadie lo ha he­cho. Somos los primeros en hacer una cosa de esas para aplicación espacial”, expuso. Se trata del primero de una serie de pasos, que enfrenta desafíos muy grandes; antes que nada, es parte de una serie de conceptos y de datos científicos, relacionados con la escala de robots de muy reducido tamaño.

“Cuando te pasas a esa escala son completamente diferentes de una má­quina más grande; son cualitativamente diferentes. La física de los problemas es muy distinta”.

Expresó que la Luna lleva miles de millones de años bombardeada por micrometeoritos y por iones de viento solar, entre otros objetos y fenómenos siderales. Debido a esa actividad, la superficie está cubierta por una arena, llamada regolito, que tiene entre 10 y 100 metros de espesor. Las partículas pueden llegar a la escala de nanómetros. Por si fuera poco, la radiación ultravioleta carga los granos y forma un campo eléctrico; de hecho, los granos más pequeños levitan hasta unos 20 centímetros de altura.

“Los robots de Colmena tienen toda su electrónica a 18 milímetros del suelo. Los granos más grandes del regolito no llegan a levantarse, pero se repelen entre ellos. Todo eso debe ser una especie de fluido; es una cosa que no es ni agua ni arena, sino una cosa extraña”. Por otro lado, debido a su reducido tamaño los microrrobots tenían que arreglárselas para hacer frente a los cambios súbitos de temperatura, que en la superficie lunar pasa de los menos 150 grados Celsius a más de cien grados.

“Tienes que demostrar que pueden sobrevivir a los cambios térmicos, al regolito, a la radiación. En fin, tienes una serie de problemas”, agrega. Por si fuera poco, una vez hecho el alunizaje, los cinco robots debían ser capaces de comunicarse en medio del polvo.

Una vez superadas todas esas etapas, los robots de Colmena iban a quedarse unos ocho días terrestres levantando mediciones. Tras reunirse, se mantendrían parados y aprovecharían sus sensores, más o menos sofisticados, para medir una serie de parámetros del plasma polvoroso de regolito y que nadie ha medido a esta escala.

“Esa iba a ser la primera misión. Y ya estamos empezando a trabajar con los robots de la segunda, que son completamente diferentes”. Lamenta­blemente, el módulo lunar que llevaba a los microrrobots no pudo completar la misión, como veremos más adelante.

La importancia de la colaboración.

Para el responsable del LINX, el proyecto hubiera sido imposible de materializar sin el apoyo de numerosas empresas mexicanas y del extranjero: Würth Elektronik, nCAP, MicroLink Devices, Maxon, C&R Technologies, Rohde & Schwarz, Glenair, Samtec, Kmox, Tektronik, DOW, Kuraray, HIESC, Century 3D, Astrobotic. Esto es parte de la manera de encarar el espacio 4.0

“Creo que es hora de que lo ha­gamos y la UNAM es el ente básico para mantener esa filosofía y percibir ese tipo de necesidades de desarrollo y llevarla adelante a capa y espada. Yo lo veo inclusive como un paso más allá. Tal vez más importante que ejercer el liderazgo en ciencia y tecnología, es la capacidad de pensar diferente, de mirar hacia el futuro y pensar cuál es el lugar de México, de nuestra sociedad, en ese futuro y cuáles son las herramientas que deben ser desarrolladas para volver realidad ese futuro, que esperemos sea diferente; esas reservas son las más grandes que tiene la UNAM”, asentó.

Energía, por favor.

“La energía es la única moneda uni­versal: se transforma de una a otra de sus formas para que las estrellas brillen, los planetas giren, las plantas crezcan y las civilizaciones evolucio­nen”, reseña Vaclav Smil en Energías.

A pesar de los años transcurridos desde la publicación de ese volumen, en el que Smil analiza los flujos energéticos, sus palabras siguen vigentes, e incluso han adquirido mayor relevancia. La civilización basada en combustibles fósiles busca desesperadamente nuevas fuentes de energía. La presión ejercida por el calentamiento global y el subsecuente cambio climático han espoleado nue­vas rutas de exploración. Se requiere energía, por favor.

Ahora atrapamos los rayos del Sol en celdas fotovoltaicas y plantamos modernísimos molinos de viento en aguas someras, en cadenas montaño­sas o en planicies deshabitadas, para suministrar electricidad a nuestras viviendas, pero también continuamos quemando ingentes cantidades de pe­tróleo y carbón, con un alto costo para el equilibrio del planeta. La realidad nos obliga a otear otros horizontes.

Cuando la ciencia ficción nos alcanzó.

Varios autores de ciencia ficción han bosquejado la posibilidad de que algún día nuestra especie habite otros mun­dos. Uno de esos eventuales hogares espaciales sería la Luna.

Insisto: desde las misiones Apolo de Estados Unidos, a finales de los años sesenta y principios de los setenta del siglo XX, ningún ser humano ha vuelto a hollar el suelo de nuestro satélite natural. Pero eso está por cambiar.

El proyecto Artemisa de la NASA proyecta que, para esta década, una astronauta estadounidense forme parte de una misión a la Luna, más de medio siglo después de la última nave que arribó a ese sitio. Poco a poco se avanza en esa dirección.

La de la NASA es una de varias empresas que tiene como meta la super­ficie selenita. Además, a la exploración con fines científicos se suma un nuevo componente: el aprovechamiento y explotación de los recursos disponi­bles en la Luna y en otros cuerpos de nuestro vecindario solar.

Repito: la ciencia ficción nos ha alcanzado.

Minería espacial.

Para Medina Tanco, estamos viviendo una época semejante a la del periodo explorador que culminó con el en­cuentro de los europeos con nuevas tierras, al menos nuevas para ellos, de las que carecían de cualquier noticia.

La versión 4.0 de la exploración espacial tiene como una de sus metas adquirir un beneficio de los recursos disponibles en la Luna o en asteroides cercanos, una vez que se agote su viabilidad económica en la Tierra. Un área de alta relevancia es la minería espacial. Ahora bien, esta actividad requiere un cliente, que en este caso puede ser de dos tipos: usuarios de la Tierra o grupos de avanzada esta­blecidos en la Luna o que lleguen a alguno de los asteroides que muestren viabilidad para su aprovechamiento.

“Desde el punto de vista de la Tierra, hay en este momento algu­nos metales preciosos y tierras raras fundamentales para la tecnología. Si tomas tu celular, verás que está fabri­cado con platino, oro y cadmio, entre otros materiales”, refirió el también académico.

Muchas de esas tierras raras y algu­nos metales preciosos van a dejar de tener una extracción comercialmente viable en la Tierra, tan pronto como en las próximas décadas. Más allá de un eventual agotamiento de los yaci­fimientos, cada vez será más desafiante excavar a mayores profundidades.

“¿Quién se va a ir a 50 kilómetros de profundidad para sacar platino?”, cuestionó a los jóvenes estudiantes de su auditorio.

En otras palabras, será comer­cialmente inviable operar en esas condiciones. En cambio, varias pros­pecciones indican que, por ejemplo, algunos asteroides están hechos casi por completo de platino, con un valor de miles de millones de dólares. Se trata de asteroides que están relativamente cerca de la Tierra, que serían viables de explotar comercialmente, lo que daría pie a la minería espacial.

El caso de la Luna.

Tal vez en el transcurso de este siglo nuestra civilización cuente con reactores de fusión nuclear, lo que ayudaría a resolver el problema del suministro de energía.

“La gran ventaja de un reactor de fusión nuclear es que puede ser una fuente de energía limpia, si cuentas con helio 3, porque es un combustible con el cual puedes tener una fusión nuclear sin producir desechos radiactivos. La puedes hacer con otros materiales, pero vas a tener desechos radiactivos también, menos que con los reactores fide fisión, pero vas a tener; en cambio, si lo haces con helio 3, se elimina esa posibilidad”, expuso el responsable del LINX.

Helio 3, que es un isótopo del helio, es un mineral que al parecer abunda entre el regolito.

“Lo tienes en la Luna y se podría recoger allí. Tiene todas las caracte­rísticas que querrías de un material que vas a ir a buscar tan lejos y que tiene una gran cantidad de valor por unidad de masa. Un kilo de helio 3 se estima que cuesta del orden de los tres millones de dólares en el mercado. Eso es algo que puedes volver comercial, sacándolo de la Luna y trayéndolo de vuelta”, agrega el investigador.

Agua de Luna.

Otro recurso disponible es el agua, que tiene al menos dos usos: el del consumo para eventuales colonias lunares. “La puedes tomar, y ya re­solviste un problema, porque ya no tienes que llevarla desde la Tierra, que sería sumamente caro y, por lo tanto, inviable”.

Sin embargo, esa utilidad sería “la menos importante”. Y es que con un poco de energía solar, “puedes separar el agua en oxígeno e hidrógeno, y podrías obtener combustible para cohetes”.

Ahora bien, agrega, como la gravedad de la Luna es un sexto de la de la Tierra, es mucho más conveniente construir un cohete en la Luna, “una gran nave para ir a Marte o a los asteroides, y simplemente ponerle el combustible allí mismo, lo que es una gran ventaja, sobre todo para viajes largos”. Incluso, esa hipotética nave podría construirse en órbita, y no en la superficie lunar. Una opción sería tener una fábrica de naves espaciales en torno de la Luna y solo subir el combustible.

“Hay una serie de ventajas. Todo esto para decirles que la minería espacial es importante”, resaltó.

En este planificado retorno a la Luna, que cuenta con un robusto so­porte de la iniciativa privada, se prevé porte construir una estación orbital, similar a la Estación Espacial Internacional que orbita la Tierra. Se trata de una propuesta que incluso ya tiene nombre: The Gateway, que orbitará la Luna, y servirá de puerto espacial para efectuar alunizajes e iniciar la colonización.

“Si se habla de volver a la Luna y quedarse allí; de ir a los asteroides y eventualmente a Marte, usando la Luna como puesto de avanzada, tiene que ser un proyecto sustentable desde el punto de vista económico”, advierte.

De ahí las prospecciones y el trabajo colaborativo entre instituciones públicas y entes privados, una tarea que ya ha implementado la Universidad Nacional.

Una madrugada en Cabo Cañaveral.

Era de madrugada cuando el cohete despegó. La una con 18 minutos del lunes 8 para más señas—par de unos y de ochos: mala mano; al menos con pocas probabilidades de hacer ganar la partida a alguien—. Nadie iba a bordo del cohete… excepto un módulo espacial: el Peregrine, otro nombre de nave sideral que alude a la idea del viaje y de la errancia, como los Pioneer o los Voyager de hace décadas.

La imagen del cohete Vulcan fue impresionante; trepaba furioso por el oscuro cielo, desgarrando con su daga de fuego anaranjado la noche de Cabo Cañaveral, al sur de Florida. Allí, en el sitio profetizado por Julio Verne en sus sueños de augur para hacer despegar artefactos como este.

La misión apuntaba hacia la Luna; se trataba de un paso más para que un puñado de seres humanos volviera a pasearse por el polvo de nuestro saté­lite natural. El despegue fue un éxito, pero la misión no pudo completarse. A unas horas del inicio de la misión, Astrobotic, la empresa constructora del Peregrine, comunicó que había una falla en el módulo lunar. Había encontrado una “pérdida crítica de propulsor”.

A pesar del exitoso despegue, las siguientes fases de la travesía se llena­ron de obstáculos. Una “anomalía” en los propulsores de Peregrine “amenaza la capacidad de la nave para alunizar suavemente”. A pesar de que los téc­nicos de vuelo lograron orientar la nave hacia el Sol, con el propósito de cargar los paneles, los fallos marcaron el derrotero de la nave.

Si todo hubiera salido como estaba planeado, el Peregrine se hubiera posado en el polo sur lunar el 23 de febrero, 52 años después de que la última nave de origen estadounidense hollara las polvosas planicies lunares. Pero ya no pudo ser.

El proyecto incluía a los primeros microrrobots diseñados y fabricados en México, como parte del proyecto Colmena que he reseñado líneas arriba. El enjambre de robots, en cuyo diseño y fabricación participaron alrededor de 250 personas. Sin embargo, las fallas en el Peregrine impidieron esta tarea.

A manera de trivia, vale mencionar que el módulo también transportaba restos del escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke y de Gene Rod­denberry, el creador de la legendaria serie de televisión Star Trek. En total llevaba carga de siete países. Iba a ser la primera misión de una empresa privada en alcanzar nuestro satélite.

A pesar del contratiempo que supuso el fallo de Peregrine, Gustavo Medina Tanco adelantó que se mantiene la hoja de ruta planteada. Es así como se sigue trabajando en la segunda fase, que prevé enviar una misión a nuestro satélite en 2027. Una tercera está prevista para 2030.

El responsable del Laboratorio de Instrumentación Espacial insistió en las virtudes de Colmena, al tiempo que reiteró que se trata de una iniciativa única en la región Iberoamericana, en la que participaron jóvenes de instituciones públicas, como los que formaron su auditorio en el ITA, a los que invitó a sumarse a este tipo de iniciativas.

Llegamos tarde al desarrollo de empresas tecnológicas, ahora hay que subirse a la nave espacial.

El cielo es el límite.

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