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El explorador que verá las entrañas a Marte

Investigadores de la UVA desarrollan un instrumento Raman que viajará al planeta rojo para conocer si hay indicios de vida.

E. LERA VALLADOLID
21/05/2019

 

Es un punto de movimientos caprichosos. Un planeta parecido a la Tierra pero con una temperatura media de la superficie de 63 grados bajo cero, y en los polos es todavía peor. Encontrar vida sería uno de los descubrimientos más importantes de todos los tiempos. Haría volar la imaginación. De momento es una hipótesis. Obtenerla o descartarla no va a resultar nada fácil. Sin embargo, las ideas vuelan y se posan en la misión Exomars de la Agencia Espacial Europea. El lanzamiento tendrá lugar desde la base rusa de Baikonur en julio de 2020 y la nave llegará al planeta rojo en enero de 2021.

En ella va tecnología vallisoletana. Así es, como lo leen. El equipo de Fernando Rull, catedrático de Cristalografía y Mineralogía de la Universidad de Valladolid y director de la Unidad Asociada UVA-CSIC al Centro de Astrobiología del Parque Tecnológico de Boecillo, ha desarrollado un instrumento Raman, que consiste en tres unidades esenciales, un láser que iluminará las muestras a analizar, un sistema óptico que enfocará ese láser a la escala de los granos minerales y también obtendrá la luz remitida por ellos y un espectrómetro que analizará la luz remitida e identificará las características de cada compuesto iluminado. Lo que permitirá, a la postre, su identificación.

Estas unidades, explica, están conectadas entre sí por fibra óptica y el conjunto es gobernado por electrónica «bastante compleja» que, además de suministrar potencia eléctrica y mantener la temperatura de determinados componentes, alberga el software para la ejecución de procesos y la adquisición automática de las señales espectrales. «Esta parte es esencial en la operación sobre la superficie de Marte durante la misión, ya que no es posible comandar desde la Tierra ninguna actividad en tiempo real. Todo debe hacerse de forma automática», aclara Rull.

Este instrumento Raman tiene varios objetivos concretos que son «clave» para las metas generales de la misión. Estos son: la posible detección de signos de vida pasados o presentes y el estudio a través de los minerales de la actividad del agua en el pasado marciano. «Raman va a abordar estos objetivos a través del análisis preciso de los minerales a la escala del grano mineral y mediante su capacidad para identificar compuestos orgánicos», expone el catedrático de la UVA para, más tarde, indicar que la identificación de orgánicos no garantiza por sí sola que sean producto de la actividad biológica, ya que pueden deberse a otros procesos físicoquímicos, pero determinados compuestos y productos de transformación mineral son indicadores de la actividad biogénica. De hecho, dice que su precisa caracterización pondría a los investigadores sobre la pista del «mayor descubrimiento» de la historia de la humanidad, que sería el saber que la Tierra no alberga las únicas formas de vida posibles en el universo y, en este caso, en el sistema solar.

En el proceso especifica que hay dos aspectos cruciales. Por un lado, la capacidad del rover de Exomars de obtener muestras hasta dos metros de profundidad por debajo de la superficie marciana. «Estas muestras están mucho mejor preservadas de los nocivos efectos de la radiación espacial que las de la superficie, donde los compuestos orgánicos se degradan con enorme facilidad y por tanto hay mayores posibilidades de obtener resultados positivos que en la superficie». El otro aspecto es el análisis a escala microscópica gracias a la preparación de las muestras en forma de polvo cristalino. A esta escala la identificación mineral, asegura Fernando Rull, es mucho más precisa y las posibles alteraciones minerales, más fáciles de estudiar. Además, el sistema de distribución de muestras del rover es capaz de situar dichos granos minerales debajo de los tres instrumentos esenciales de la misión con una precisión inferior a las 60 milésimas de milímetro. Lo que permite, tal y como manifiesta, que se obtenga una visión complementaria de las muestras a la escala micro.

En su opinión, estos dos aspectos dan a la misión Exomars unas características únicas, sin precedentes en las anteriores misiones y que pueden posicionar a la investigación europea en un nivel de liderazgo en la exploración marciana. Y lo hace porque tiene múltiples ventajas. Valores añadidos que se derivan de sus propias características, capacidad de análisis a escala micro, carácter no destructivo, rapidez para obtener espectros, precisión de los resultados, capacidad de identificación, sobre todo, en minerales. Además, aporta bajo consumo de potencia y de memoria del rover. También, agrega el catedrático de la UVA, el hecho de haber sido concebido de forma modular con cada unidad conectada por fibra óptica ha permitido un acomodo dentro del vehículo bastante flexible, donde cada milímetro cuenta.

Este instrumento comporta varios niveles de innovación, ya que es el primero de la historia basado en la técnica Raman listo para viajar a Marte y ha sido diseñado y construido casi desde cero. Es verdad, reconoce, que parte de un concepto de sistemas y elementos que ya habían probado y ensayado en la UVA, pero ninguno de estos estaba calificado para volar a otro planeta. Para poder hacerlo han tenido que ajustarse a unos requisitos muy estrictos. Empezando por el peso admisible, cuya exigencia inicial para el conjunto de 2,5 kilos parecía «un imposible», pero finalmente este equipo lo superó. Lo mismo pasó con el espectrómetro construido de 840 gramos.

De igual manera ha sido como subir una cuesta muy empinada cumplir los requisitos mecánicos, ya que sólo en el ensayo de choque había que superar 1.600 veces la fuerza de la gravedad. En este sentido, pone como ejemplo un impacto de un fórmula 1 en un accidente grave, que raramente se acerca a 100 veces la fuerza de la gravedad. Y así con más aspectos como el comportamiento térmico, la selección de los materiales, la fabricación y el diseño termomecánico. Por todo ello, este hito posiciona a los vallisoletanos como «líderes actuales» en el desarrollo de este tipo de tecnología en el espacio.

Fernando Rull incide en que el proceso ha sido muy complicado. Desde que Raman fue incluido en la misión en 2003 como uno de los instrumentos clave, su concepto ha tenido que ir evolucionando al ritmo de la propia evaluación de la misión. Al principio, recuerda que jugaba un doble papel, estaba incluido en el interior y estaba asociado a un brazo robótico externo para analizar muestras de la superficie. «Este brazo fue suprimido por razones de coste, lo que representó un enorme impacto y tuvimos que iniciar el diseño de nuevo, estando a punto de ser descartados».

Otro bache en el camino fue una segunda selección de instrumentos en 2009, que bajó la propuesta inicial de 20 a sólo ocho en total y tres en el interior. «Esta dramática reducción estaba asociada con la eliminación de peso y al cambio del modo de análisis que en ese momento se decidió que fuera el de muestras de polvo». Otra vez estuvieron a punto de caer pero no lo hicieron. Con mucho trabajo y esfuerzo lograron rehacer el diseño para analizar dichas muestras en polvo y encontrar acomodo dentro del rover gracias a la modularidad. Años de mucho estrés que están dando sus frutos. Rull avanza que las primeras pruebas funcionales en ambiente relevante marciano han sido «satisfactorias». Y ya están listos para el lanzamiento que tendrá lugar el próximo año.

En el campo de la exploración espacial los planes de futuro más inmediatos de estos investigadores de la UVA son terminar la contribución a la misión Mars 2020 de NASA donde participan con el desarrollo de un sistema de calibración especial para el instrumento SuperCam. «Este sistema contempla, por primera vez, la calibración cruzada entre técnicas analíticas para poder mejorar las capacidades de análisis geoquímico y estructural del instrumento que trabaja en modo remoto sobre muestras de la superficie», detalla.
Su conocimiento también está presente en el desarrollo de otro instrumento Raman para la misión MMX al satélite Fobos de Marte, liderada por Japón y con contribuciones de Francia, Alemania y Valladolid, cuyo lanzamiento está previsto para 2024.

Y en el campo de las aplicaciones terrestres su interés es buscar nuevas líneas de trabajo para que los prototipos que han desarrollado y la ciencia y el conocimiento generados tengan una repercusión económica y social en áreas como el patrimonio histórico, el medio ambiente, la agroalimentación o la salud. «Son ámbitos donde estas tecnologías se pueden aplicar con éxito y pretendemos llevarlo a la práctica», sentencia.

 

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