INGENIOS LUNARES Y PLANETARIOS.                  Capítulo 6º      Subcap. 14

<> LOS VUELOS NO TRIPULADOS A LA LUNA Y  LOS PLANETAS.

Índice de este Apartado:



<> LOS VUELOS NO TRIPULADOS A LA LUNA Y LOS PLANETAS
> ASTRONAVES INTERPLANETARIAS NO TRIPULADAS.
= NAVES INTERPLANETARIAS AUTOMÁTICAS. SISTEMAS Y APARATOS.
- SISTEMAS BÁSICOS.
- APARATOS Y TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN.
> EL VUELO NO TRIPULADO INTERPLANETARIO Y LUNAR.
= LANZAMIENTO.
= TRAYECTORIAS.
= MANIOBRAS Y OPERACIONES DE LAS SONDAS.
- EXPLORACIONES DESDE UNA ÓRBITA.
- ATERRIZAJES.
- LA EXPLORACION ROBÓTICA DE SUPERFICIES.
- LA EXPLORACION ROBÓTICA ATMOSFÉRICA.
<> LOS VUELOS NO TRIPULADOS A LA LUNA Y LOS PLANETAS.

    Los vuelos a la Luna y los planetas pueden ser de varios tipos, según su mayor o menor aproximación al objetivo y según su nivel de investigación. Siempre con la mira puesta en que se trata de vuelos no tripulados de investigación, los mismos pueden ser de aproximación, orbitales, y de contacto directo con superficie o atmósfera, bien con impacto o aterrizaje; en estos últimos se incluyen los que proyectan de regreso una cápsula con muestras de terreno o atmósfera, incluidas partículas atómicas de la misma o solares, y los que se desplazan por el lugar visitado.
    Las ventajas de la exploración automática, con ingenios más o menos robotizados, estriba en el bajo coste respecto a las misiones tripuladas y en el menor riesgo, así como en el estímulo creativo de tecnología nueva y de miniaturización que pueden ser luego aplicadas en nuestra vida cotidiana para resolver otros problemas humanos.
    El enorme avance que para el conocimiento humano han supuesto las sondas está mayoritariamente en los descubrimientos o profundización en el estudio astronómico del Sistema Solar. Ya desde un principio, desde principios de los años 60, se adquirieron conocimientos al respecto muy notables. Baste decir, que las primeras sondas americanas a la Luna, las Ranger, obtuvieron fotografías que ya eran de por sí 20 veces mejores que las obtenidas desde la Tierra en las mejores condiciones. Las visiones equívocas, generalmente idílicas, que se tenían sobre Venus y Marte fueron pronto borradas, apareciendo ante nosotros un verdadero infierno en el primer caso y un planeta nada acogedor ni para los “marcianitos” en el segundo; por cierto bastante craterizado y sin los hasta entonces famosos canales.

    > ASTRONAVES INTERPLANETARIAS NO TRIPULADAS.

    Las astronaves aquí utilizadas son básicamente un cohete con un ingenio parecido o idéntico a un satélite terrestre de investigación. La única diferencia es que el objetivo no es la Tierra sino la Luna, el Sol y los planetas con sus satélites. El cohete precisa una potencia superior pues ha de llevar una carga mucho más lejos y a entornos más hostiles, y las naves han de contener sistemas más versátiles, potentes y resistentes que los satélites de nuestro entorno.
    Los cohetes utilizados para el lanzamiento de sondas han sido, por parte americana, los Atlas Able, Atlas Agena, Thor Able, Atlas Centaur, varios modelos Titan y Delta, Athena, y el Shuttle tripulado, y por parte soviético-rusa, los Vostok, Molniya y Proton.
    Las características del cohete las da el tipo de vuelo o trayectoria y el peso de la carga útil, es decir, de la sonda o ingenio interplanetario o lunar. El tipo de ingenio nos lo proporciona a su vez el tipo de misión, el deseo de investigación que motiva el vuelo. La planificación de la misión pasa pues por un estudio previo o general, un análisis inicial, la definición concreta del proyecto, el diseño de nave y plan de vuelo, la construcción de la nave y adaptación del cohete y finalmente el desarrollo efectivo del viaje. Para la construcción de la nave generalmente se construyen más de uno modelo, tanto para pruebas y estudios, como luego para disponer de un duplicado del producto final con vistas a su posible utilización en evaluación de averías durante el vuelo, etc.
    Por lo general diversos equipos, técnicos de sistemas de la sonda, y de investigación para los aparatos de tal uso, han de confluir en los proyectos y diversos centros de las agencias espaciales, universidades, centros estatales o privados de investigación, hacen sus aportaciones. Los procesos para el desarrollo de la sonda, según agencia, pueden seguir, no obstante, caminos más o menos distintos.

            = NAVES INTERPLANETARIAS AUTOMÁTICAS. SISTEMAS Y APARATOS.

    Dentro de una sonda, nave o ingenio no tripulado automático en vuelo lunar o interplanetario, hay una serie de sistemas y aparatos básicos que vienen a ser los mismos de un satélite así como otros que son necesarios para la investigación propuesta sobre el objetivo. Es decir, las condiciones impuestas por los ensayos o experimentos a realizar sobre un cuerpo o parte del mismo que se propone son quienes marcan el tipo de sonda y las cualidades de los sistemas y aparatos a disponer. A veces, los instrumentos de investigación son estandarizados y otras llevados expresamente para el caso.
    La evolución de las sondas interplanetarias ha pasado desde las pesadas de los primeros tiempos a las miniaturizaciones a partir del final de siglo XX. La razón es eminentemente económica, pero a la vez permitida solo entonces por la evolución de la microelectrónica principalmente y también por la aplicación de nuevos materiales. Entonces los objetivos se concretan con unos destinos de exploración específica. A la vez, el tiempo de construcción de tales sondas se reducía. Los americanos concibieron en tal década un proyecto llamado Discovery que preveía la construcción de ingenios en el plazo de 2,5 años con un coste de 150 millones de dólares (coste exclusivo de la sonda) cuando hasta entonces tal cifra suponía menos de la tercera parte del coste de una sonda interplanetaria.
    La concepción de las sondas, como también, si bien en menor medida, el de los satélites cambió bastante a finales de los años 80 y principios de los 90. De las grandes cargas y acumulación de gran número de experimentos se pasó a los modelos más pequeños y con menor número de ensayos. La razón era sencilla y doble: la economía llegada de los recortes presupuestarios por una parte y la evolución miniaturizadora de la electrónica, así como la aparición de nuevos materiales, o su abaratamiento, más ligeros y resistentes. Así nació la filosofía de la NASA que dio lugar al programa de sondas baratas y pequeñas Discovery.
    Por otra parte, la automatización de operaciones también se empezó a imponer, de modo que las sondas empezaban a tener su propia “inteligencia artificial”, y podían, por ejemplo en la superficie de Marte, sortear obstáculos de modo automático, así como tomar decisiones que hasta entonces requerían expresas órdenes desde el centro de control. Tal opción es lógica sobre todo en vuelos en los que la sonda se halla a varios minutos luz de la Tierra y no puede esperar una respuesta para tomar una determinación porque el tiempo real en su situación exige una acción inmediata.
    En muchas ocasiones, la sonda en realidad no es una sino dos, o incluso más, que se integran y conjugan para ampliar las posibilidades de la misión. De este modo, puede ocurrir que viajen, con algunos sistemas en simbiosis, por ejemplo una sonda orbital y otra de aterrizaje, o una de aterrizaje con algún rover, o una orbital con sondas atmosféricas, etc. Las sondas orbitales actúan como satélites de investigación o para hacer mapas del cuerpo celeste a estudiar y también como enlace en las comunicaciones con las sondas de aterrizaje. Las posibilidades son condicionadas muchas veces por las características del cuerpo celeste de que se trate. Algunas de las sondas de aterrizaje pueden llevar brazos mecánicos para toma de muestras de la superficie o para la extracción a determinada profundidad de otras del subsuelo.

                        - SISTEMAS BÁSICOS.

    Los sistemas básicos son, como se indica, los ya citados para satélites con ligeras modificaciones, según necesidades; en resumen, son los de navegación y comunicaciones, siendo en el primero comprendidos los subsistemas de propulsión, guía y orientación, eléctrico y de control. Como es natural, se suma a todo ello un chasis o bastidor, una estructura metálica o dura de anclaje de todo ello, cuya forma puede ser de diversa forma y parte de la misma puede en ocasiones ser móvil (plataformas) para facilitar la libertad de movimiento de algunos aparatos en la dirección de su enfoque.
    Considerados todos, las sondas llevan así: un sistema de propulsión para correcciones de trayectoria; un sistema de guía y orientación, o de corrección de la posición, para reorientarse y disponer mejor el apuntamiento de sus antenas, cámaras y otros aparatos, en base a alguna estrella o referencia brillante, que establece la posición en que está la sonda; un sistema de comunicaciones para recibir instrucciones y emitir señales codificadas de su estado e investigación; un sistema de control térmico para mantener con calentadores y radiadores la adecuada temperatura de al menos parte de los aparatos ante las extremas temperaturas espaciales; un sistema eléctrico para alimentar a los otros y también a los aparatos de investigación; y un sistema informático de control general. Se cuenta asimismo a veces con un sistema de protección contra radiaciones, con los blindajes adecuados, sobre todo de determinadas placas o aparatos electrónicos; se trata de casos en los que se prevé el paso por fuertes campos magnéticos (como los cinturones terrestres Van Allen o el entorno de Júpiter). En este último sentido, en general, los dispositivos más delicados, como los microprocesadores, han de tener además su propio blindaje.
    Un tipo especial de protección térmica se acompaña en caso de sondas o subsondas destinadas a la penetración atmosférica en las atmósferas de los cuerpos celestes de destino. Así, las sondas que entrar para aterrizar en Marte suelen llevar conchas protectoras que son desprendidas en el descenso atmosférico y que sirven para absorber la energía generada en el choque con las primeras capas en la entrada; suelen ser escudos térmicos cerámicos o similares, de materiales como los utilizados en naves espaciales tripuladas con gran capacidad de absorción del calor.
    En ocasiones también se acompañan dispositivos pirotécnicos de encendido eléctrico para hacer saltar cerrojos de conchas o partes separables, despliegues de paracaídas, etc. Los sistemas, siempre que es posible, van duplicados o llevan alternativas calculadas de duplicidad para suplir fallos y permitir superar problemas.

    Los sistemas de propulsión utilizados por las sondas son cohetes pequeños, versátiles, capaces de muchos encendidos y por tanto de propulsante líquido, y a presión para orientación o control de posición. También se utilizan cohetes de propulsión iónica, que si bien no son muy potentes sin producen notables prolongados empujes.
    Ejemplos de motores de sondas (el año se refiere al de aparición):

Motor

País

Programas

Servicio o misión

Año

Kg de empuje

Propulsantes

Tiempo de funcionamiento

KRD-61

URSS

Luna

Fase de ascenso lunar

1969

1.918

RFNA

Amina

53 seg

11D414

URSS

Mars, Venera, Zond

Maniobra

1962

200

RFNA

UDMH

40 seg

11D417

URSS

Luna, Phobos

Fase de descenso lunar

1969

1.931

RFNA

UDMH

11 min 20 seg

11D417B

URSS

Luna 15 y Luna 24

Maniobra orbital

1969

300

NO3 H

Óxido nítrico

30 seg

11D425

URSS

Mars

Maniobra

1971

1.900

N2 O4

UDMH

9 min 20 seg

11D425A

URSS

Mars, Venera, Vega, Phobos

Maniobra

1973

1.928

RFNA

Amina

9 min 25 seg

MR-103

USA

Voyager, Magellan

Orientación

1974

-

Hidracina

750.000 pulsos

MR-104

USA

Voyager, Magellan

Correcciones y orientación

1977

445 Newt.

Hidracina

1.742 pulsos

MR-50

USA

Viking, Voyager y Magellan

Orientación

1974

22 Newt.

Hidracina

471.000 pulsos

S5-45

URSS

Zond, Venera

Correcciones

1964

200

NO3 H

Óxido nítrico

53 seg

S5-5

URSS

Lunik 4 y Luna 14

Maniobra de frenado

1963

4.600

NO3 H

Óxido nítrico

43 seg

STAR 24

(TE-M-604)

USA

Pioneer Venus Probe

Motor de apogeo

1970

2.039

Sólido

30 seg

KTDU-5A

URSS

Luna

Motor de maniobra

1963

4.643

RFNA

Amina

+ de 30 seg

STAR 37FM

(TE-M-784)

USA

Clementine

Motor de apogeo

1994

4.879

Sólido

1 min 04 seg

    El sistema de posición, para reorientarse o estabilizarse sobre sus 3 ejes utiliza motores muy pequeños, gas a presión, normalmente nitrógeno, o algún motor eléctrico que hace girar mecánicamente parte de la sonda. Su sistema de control suele apoyarse en giroscopios y en células fotoeléctricas que captan alguna estrella muy brillante como referencia; por ejemplo, Canopus (la Alfa de Navío) o el Sol. Tal referencia es apuntada por alguna célula fotoeléctrica de la sonda en una posición determinada; en caso de pérdida de ésta, realiza un barrido o búsqueda hasta su localización, llevando, cuando ésta ocurre, a una posición prefijada a la sonda (por ejemplo, reorientada al Sol para recargar baterías, o a la Tierra con u antena para recibir nuevas instrucciones). En ocasiones, dadas las temperaturas extremas del espacio, es necesario que la sonda gire o se reposicione para no ofrecer al Sol la misma cara. Así pues, también aquí el sistema de control de posición u orientación cumple otra función. Finalmente, sirve asimismo para cumplir con los objetivos de enfoque en una dirección determinada de los aparatos de investigación cuando se llega o sobrevuelan los objetivos.

    El sistema de comunicaciones suele llevar transmisores y receptores, varias antenas, de baja y alta ganancia, de tipo mástil y, plegables o no, de tipo parabólico, así como la electrónica correspondiente, codificadores-decodificadores, grabadoras de datos, etc. También pueden llevar antenas de media ganancia MGA. Transmisores y receptores pueden llevar una electrónica combinada denominada transponder o transpondedor (repetidor). El seguimiento de los vuelos interplanetarios precisa de una red, llamada por los americanos de espacio profundo DSN, con al menos 3 estaciones en todo la Tierra. Las antenas, dada la distancia a lejanos planetas, son de alta ganancia HGA, de tipo parabólico y las mayores en diámetro de la astronáutica; en algunos casos son articuladas y también pueden ser utilizadas para la investigación (por ejemplo, en el caso de la sonda Magellan). La posibilidad de ser plegables no resultó muy solvente en el caso de la sonda Galileo, puesto que se bloqueó, viajando medio abierta, y mermó las posibilidades de transmisión. También se incluyen antenas de baja ganancia LGA que suelen ser onmidireccionales, de tipo mástil. Los equipos de transmisión de las sondas no son excesivamente potentes, así que se compensa con una buena recepción terrestre. Las señales de la Voyager 1, emitidas con apenas 20 vatios desde 10.400 millones de Km, se recibían en las antenas terrestres de la red del espacio profundo con una energía de miles de millones menor a una pila corriente de un reloj de pulsera normal. Y sin embargo, los técnicos son capaces de procesar tal señal. Otra, la Mariner 2 en Venus transmitía señales que en la Tierra, en la antena de recepción, eran tan ínfimas como de 1x10^(-18) vatios.
       Los tipos de frecuencia utilizados en misiones de este tipo son las de las bandas S y X, y también K, vistas en el capítulo de “Satélites”, y comprenden en general entre los 2 y 10 GHz.
    Dentro del sistema de comunicaciones, como puente que es del mismo, se incluye al de almacenamiento de datos. Cuando no es posible o recomendable la transmisión directa de los datos tomados por los aparatos, bien porque rebase la capacidad de transmisión en ese momento, bien por ocultación u otra razón, los datos se graban en una cinta o sistema de la propia sonda. Almacenados en un sistema de grabadora magnética o en el llamado de estado sólido, o del que se trate, los datos son luego transmitidos cuando la posición de la sonda o su estado lo permite. Además, en caso de algún fallo la operación puede volver a ser repetida, resultando así un sistema más seguro que la transmisión directa. A veces, ambos sistemas son simultáneos.
     La gran particularidad de las telecomunicaciones de las sondas interplanetarias en los enlaces con la Tierra está en las enormes distancias. De ello se derivan dos cuestiones. Una es la necesidad de menos estaciones (con 3 en toda la Tierra vale) pero con antenas mayores. La segunda cuestión es la tardanza de ida y vuelta de las emisiones. Dependiendo de la distancia al planeta o su satélite la duración en tales comunicaciones es tan grande que, salvo en el caso de la Luna (a donde solo tardan en ir y volver las señales 2,5 seg), el control directo de un robot, por ejemplo, no es posible tal como lo conocemos con respuestas casi inmediatas; en estos casos hay que programar maniobras sucesivas, una para cada corta andadura. Las señales de radio tardan en ir, por ejemplo a Venus a 60,6 millones de Km, unos 3,4 min y es el planeta más cercano. De aquí la imperiosa necesidad de los automatismos en este tipo de ingenios.

    El sistema eléctrico de las sondas interplanetarias puede obtener la energía, bien a través de paneles solares, como los vistos en satélites, o bien mediante generadores radioisotópicos.  Un reactor atómico aprovecha la energía generada por isótopos de uranio o plutonio (por ejemplo, plutonio 238) que van en barras o tubos separados por conductos de control que regulan el proceso mediante la absorción de los neutrones desprendidos. El calor generado en la reacción se convierte en electricidad por medio de grupos de termopares de silicio-germanio.
    En este último caso, su necesidad deriva del hecho que en vuelos por encima de la órbita de Marte, la fuerza del Sol para alimentar paneles se ve muy disminuida. De aquí el irremediable recurso de la energía atómica en los vuelos a los planetas exteriores. Ello, que garantiza solventemente la energía para los más largos vuelos, conlleva sin embargo algún pequeño inconveniente: los generadores han de ser alejados en largos mástiles o brazos y perfectamente aislados, con el correspondiente sobrepeso, en contenedores, para evitar que la radiación afecte a otros sistemas o aparatos o confunda a los de investigación. Por supuesto, si el vuelo es de poca duración, como en el caso de las primeras sondas a la Luna, solo lleva unas simples baterías.
     Para abastecerse prolongadamente de energía los robots de superficie pueden utilizar células solares. El prototipo Hyperion, obra del Instituto de Robótica Carnegie Mellon con colaboración de la NASA, introdujo como novedad, entre otras cosas, un sistema de seguimiento continuo del Sol; fue probado en la isla Devon, en Nunayut, Canadá, en julio de 2001, y tenia un peso de 156 Kg, 2 por 2 m de lado y 3 de altura con un panel solar de 3,5 m^2 en posición casi vertical, 4 ruedas y un consumo de 200 vatios.
    Pero la utilización de paneles exige sistemas mecánicos y eléctricos para la rotación para los mismos y aumenta las posibilidades de fallos e impide un sistema de rotación para la estabilización en su caso. Si es posible, la colocación de las células solares sobre las paredes de la sonda, en una distribución regular y simétrica permite en cambio simplificar el ingenio sin preocuparse de la posición solar.

    El sistema de control general, dotado de reloj, grabadoras y sistemas informáticos o secuenciadores, suele controlar y coordinar todos los sistemas y actuar sucesivamente conforme a las necesidades del programa científico y con la flexibilidad necesaria para permitir combatir los imprevistos o incidencias no deseadas. En el caso de vuelos no lunares, dadas las enormes distancias, el mando directo por radio no es posible porque las señales tardan varios minutos u horas en ir y otro tanto en llegar. En razón a ello, las actuaciones de aparatos y sistemas han de estar previamente grabados y dispuestas en las memorias informáticas de control para su activación en secuencia automática. Por supuesto, las órdenes pueden ser corregidas respecto al plan original haciendo llegar tales secuencias a tiempo, antes del momento de inicio correspondiente.
    El sistema de control general, cuando se produce algún problema que interpreta grave o problemático, puede llevar a cabo lo que se llamada un reinicio o posicionamiento de la sonda en un denominado modo seguro. Eso significa que simplifica todo su estado hacia una posición primaria como medida de precaución.
    Los microprocesadores llevados por las sondas, como se indicó, llevan su propio blindaje. Ejemplos de estos dispositivos en sondas marcianas entre 1996 y 2007; la americana MGS y la europea Mar Express, llevaban el modelo 1750A; la Mars Pathfinder, el RAD6000, y el Sojourner el Intel 80C85; la Mars Odyssey, la misión MER y la Phoenix, también utilizaron el RAD6000; y la MRO utilizó el microprocesador RAD750.

    Los sistemas de regulación térmica de las sondas son los mismos que los utilizados en los satélites, así como los empleados para protección contra micrometeoritos; contra meteoritos de cierto tamaño no hay protección posible en ambos casos.  La protección al cruzar zonas de radiación fuerte, como en Júpiter, está en el blindaje de determinados componentes electrónicos.

                        - APARATOS Y TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN.

      En la investigación material de cualquier objeto hay que tener presente los medios y los criterios. Hay básicamente dos formas de investigación, una directa y otra indirecta. En el último caso se refiere a todos los medios de teledetección, como la astronomía óptica, radioastronomía, cámaras de todo tipo de fotografía, etc. El sistema indirecto es el exclusivo de los satélites terrestres en tanto que para las sondas los métodos pueden ser los dos.
       La investigación directa es aquella que se ejerce con el objeto en mano del hombre o a través de medios que lo manipulan, miden, seccionan, etc. En la investigación de un mineral, lunar o planetario, o de un meteorito, se toman sus medida con un calibre, se pesa, se sumerge en un fluido para ver el volumen que desplaza, y con éste y el peso se determina su densidad (peso/volumen), se observa su color, tonalidad y textura, se secciona para ver su dureza, se ataca por ejemplo con ácido nítrico y alcohol en mezcla respectiva de 1 y 3 partes, se analiza por medios espectroscópicos (IR y otros) para ver su composición, etc. Esto ocurre pues con las muestras traídas en vuelo automático por las sondas en cuyo caso la labor de investigación de la sonda es realidad una labor técnica pues la verdadera ciencia se realiza en la Tierra y la sonda es un mero medio de transporte. Generalmente, en estos y todos los casos, hay multitud de funciones y otras de las labores si que resultan ser de investigación. La identificación por ejemplo de la antigüedad de las muestras se puede obtener mediante un estudio isotópico.
      Uno de los procesos típicos a que se sometieron las muestras lunares traídas por los Apollo, lo cual es válido para cualquier muestra planetaria traída por sonda o nave espacial tripulada, fue el seccionamiento de la corteza. Esto tiene por objeto evitar la posible contaminación de las capas más externas. Tras ser troceada o triturada la muestra, las trozos resultantes son pasados por un tamiz metálico para seleccionar los distintos tamaños. Se observan entonces al microscopio y se separan según su contenido en distintos minerales con ayuda de un petrografo. Se observa su magnetismo y su consistencia mecánica, y se analizan químicamente, se disuelven en ácido, se someten al espectrómetro de masas, etc. El estudio isotópico puede apuntar la edad o antigüedad de la muestra; para ello se puede poner en la misma un isótopo puro con el que se determina el contenido en otros isótopos.

    Los aparatos llevados para la investigación o la experimentación por las sondas lunares e interplanetarias están en función de los objetivos fijados. Si la sonda tiene por misión obtener fotografías lleva cámaras adecuadas, adaptadas de la tecnología del momento. Las técnicas se basan en la física y química conocidas. Ejemplo: el dióxido de carbono se detecta en las longitudes de onda de 14,56 a 15,31 micras, y el vapor de agua tiene en las 1,38 micras su marca de absorción. Eso significa que un aparato para detectar tales compuestos a distancia ha de llevar un sistema que capte tales líneas de absorción en el espectro; también hay otros medios. Esos aparatos llevan materiales, medios o sistemas, ya conocidos de antemano en laboratorio para facilitar tal identificación; ejemplo: la detección en tierra pongamos por caso de los neutrinos se hace con galio, que se convierte en germanio al absorberlos; y por recuento de los átomos transformados se calcula la cantidad de neutrinos que incidieron.
     La transmisión de datos en cualquier caso se realiza a través de los sistemas de comunicaciones, previa codificación, bien directamente en el momento de su obtención o bien previa grabación a bordo. A veces la posición de la sonda no permite la transmisión directa, bien por interposición del cuerpo observado u otro, en cuyo caso se graba por varios medios a bordo.
    Algunos de tales aparatos y técnicas usadas son similares, cuando no iguales a los empleados en satélites. Pero también hay otros específicos usados por las sondas lunares e interplanetarias. Nos referimos especialmente a los referidos a las investigaciones fundamentalmente in situ de las atmósferas y superficies de otros cuerpos celestes. Cuando las sondas se limitan a orbitar el planeta, los aparatos son los mismos que los satélites de un modo general (diversos sistemas fotográficos en distintas bandas del espectro ETM, altímetros y radares, espectrómetros diversos, sistemas por estudios de ondas de radio, y en general, como se deja ver, todo tipo de estudios a distancia por distintas bandas de todo el arco ETM).
   Para exploración de atmósferas, como en el caso de la de Titán por ejemplo, o incluso en mares de metano, se diseñó un aeróstato llamado Aerover Blimp, dotado de un globo de helio y 3 motores con hélices, capaz de maniobrar y subir y bajar para analizar los distintos estratos atmosféricos. Para el aterrizaje se le colocó una rueda, pudiendo así también evolucionar a nivel del suelo. El prototipo proyectado entre finales de los años 90 y principios de Siglo XXI, pesa unos 100 Kg y mide 10 m de longitud por 2,5 m de diámetro. Por lo demás, el ingenio, además de los habituales sistemas de navegación, comunicaciones, control, etc., puede llevar cámaras y aparatos de investigación varios.
    El estudio más directo de las superficies planetarias o satélites naturales de éstas precisa de otro tipo de aparatos y sistemas, aunque básicamente utilizando igualmente el espectro ETM. Sin embargo, la variedad de técnicas o modos en los aparatos es muy grande, así solo es posible referir a los típicos, y de modo superficial, sin detallar medidas, piezas, etc. Algunos de ellos han sido utilizados en vuelos tripulados.
Asimismo hay que apuntar que muchas veces se llevan sistemas que son un conjunto coordinado de tales aparatos de investigación o permiten parte de la labor de éstos. Por ejemplo, para un análisis de vida sobre una superficie se puede llevar un brazo mecánico con una paleta, un receptáculo para mezcla con sustancias de “alimentación” de los posibles microorganismos, sustancias reactivas, procesos de análisis diverso, etc. En estos casos se trata de todo un elaborado proceso que comprende varios aparatos o sistemas científicos. La utilización de taladros, perforadoras, paletas de excavación o sondas subterráneas, también es otro medio empleado.
    La planificación, construcción y prueba de los aparatos científicos se realiza antes del vuelo sobre el supuesto de las condiciones creídas para la investigación real. Cuando se tiene experiencia, el aparato de investigación es ya más preciso y concreto. Para las pruebas terrestres se utilizan los entornos que se creen más parecidos al de destino; por ejemplo, los polos por su frío, o los desiertos, o algún lugar peculiar de la Tierra. Así, para el estudio del ambiente marciano se halló en el entorno de Río Tinto, en la provincia española de Huelva, un aceptable símil dado que hay en ambos gran nivel de hierro; en este caso se estudia la población microbiana y compuestos orgánicos, incluso a nivel subterráneo, para dar a los aparatos la precisión en la detección de tales seres en Marte. Participaron aquí en los estudios principalmente la NASA y el Centro de Astrobiología español, además de otros organismos. El experimento se denominó precisa y rebuscadamente con el acrónimo MARTE.
     Los franceses planificaron en 2001 a la sazón un ensayo sobre el desierto egipcio, cerca del oasis de Siwa, para la búsqueda de agua con un ingenio llamado Netlander hasta una profundidad de 2 Km; en tal lugar se creía que había bolsas subterráneas de agua y el experimento debía servir para su aplicación en la búsqueda de agua en Marte con un rover. Por entonces también se planificó otro prototipo, denominado Ramsis, con igual finalidad, para ensayar en el oasis de Dajla, en Bir Saf Saf.

    He a continuación un muestrario alfabetizado de los típicos aparatos o técnicas y sistemas de investigación de las atmósferas y suelos planetarios o lunares, o del entorno interplanetario o solar. Algunos de ellos, en ocasiones pueden estar combinados en uno solo, según su posible afinidad. En el apartado de “satélites” se hace también mención en algunos casos de parte de estos aparatos o sistemas que en este caso se consideran más apropiados para las sondas, o mejor dicho para la exploración lunar y planetaria, si bien también muchos pueden ser, o son, de utilidad en los satélites terrestres.

    Altímetros. Se trata de aparatos para medir la altura sobre un suelo o superficie, generalmente basados en la duración del retorno de una emisión ETM proyectada sobre una vertical, sobre el nadir, a modo de radar. También puede tratarse de una emisión láser, que resulta de mayor precisión.

   Anemómetro. Aparato utilizado por sondas aterrizadas en una superficie planetaria o sobre cualquier cuerpo celeste con atmósfera para medir la dirección y fuerza del viento de la misma.

    Cámaras de gases. Son cámaras que recogen los gases de una atmósfera y determinan la diferencia de presión por la acción de bombeo de una absorción química en una de ellas. Sirven para averiguar algunas características atmosféricas.

    Cámaras de imágenes. Son muy variadas, según la longitud o longitudes de onda elegida, dotadas o no en su óptica de CCD; estos últimos son dispositivos de carga acoplada para amplificar o aumentar la intensidad con su electrónica la imagen captada. El ojo humano distingue hasta 15 tonos, pero las posibilidades de la informática aplicadas al espacio pronto pudieron comprender hasta 255 tonos y abrieron un enorme abanico de posibilidades. La evolución de estos aparatos da lugar a una multitud de cámaras y tipos de imágenes, según frecuencias (visible, IR, UV, etc.). Llevan para ello diversos filtros posibles y también, a veces, referencias para ajustar los tonos a la recepción de las imágenes.
    Las imágenes por ejemplo de las sondas Viking Lander eran enviadas por un sistema de TV a la Tierra donde eran grabadas y eliminados los ruidos por ordenador. Punto a punto, con láseres de colores se iba confeccionando una superimagen en 128 minutos; el sistema admitía hacerla también en solo 2 min pero los detalles resultaban menos precisos.
    Las resoluciones han ido mejorando como es natural con el tiempo. Respecto a la Luna, los Ranger enviaban imágenes de TV con 300 y 1.150 líneas a intervalos de 0,4 y 2 seg y con 1 m de resolución (la de un telescopio era por entonces como mucho de 1.000 m). Los Surveyor en el suelo selenita facilitaron imágenes en 200 y 600 líneas con resoluciones de solo 1 mm, en tanto que los Lunar Orbiter enviaban imágenes con gran angular (de 80 mm de distancia focal) y teleobjetivo (de 616 mm de distancia focal) con resolución máxima de 1 m desde la órbita selenita. Las fotografías desde la órbita lunar de estos últimos eran reveladas a bordo y puestas en contacto con otra película química que era leída por un rayo de luz con un barrido similar al de los tubos de rayos catódicos (TV); luego un tubo amplificador de la luz lo convertía en señales eléctricas que eran enviadas a la Tierra. Con los Mariner, las imágenes eran grababan en cambio en cinta magnética y con los Voyager se hizo uso de técnicas binarias con fotografías de 800 puntos por 800 líneas y 256 tonalidades por punto. Con los Pioneer 10 y 11 la velocidad de transmisión de una sola imagen osciló entre los 25 y 110 min y en el modo de obtención se utilizó un espejo que giraba para evitar la rotación de la cámara misma, tomándose en líneas.
     Fuera de la banda visible y sus contornos, los detectores utilizados se denominan de diversas formas bajo el común denominador de espectrómetro. Otro tipo de sistemas de imágenes es el que incorpora un coronógrafo, con el que se puede observar la corona solar selectivamente, es decir, tapando con un disco adecuadamente el resto del Sol.

    Colectores de viento solar, o partículas y radiación en general. Son pantallas o materiales dispuestos para la captura por contacto directo en interposición en las corrientes que afluyen en un lugar determinado de viento solar, partículas atómicas de otra procedencia o de cualquier tipo de radiación de alta frecuencia en general.

     Cromatógrafo de gases. Aparato para distinguir componentes químicos según la composición, peso molecular y otros parámetros de los mismos.

     Densitómetro. Sirve para detectar y medir la radiación de una fuente cercana tras su difusión por la roca y así determinar la densidad de la superficie.

    Detector de flujo térmico. Incluido en algunos de los Apollo tripulados lunares. Llevaba dos termómetros eléctricos de gran sensibilidad que eran colocados en agujeros hechos con una perforadora a 3 m de profundidad en el suelo lunar. Con ello se buscó establecer el flujo de calor entre el subsuelo y el exterior, así como las propiedades conductoras del terreno.

    Detector de micrometeoritos. Son sistemas parecidos al detector de polvo cósmico, pensados para cuerpos algo mayores que el citado polvo y basados en la estadística y características de impactos sobre alguna placa.

    Detectores de partículas. Es por ejemplo una cámara con algún gas que se ioniza al ser atravesado por partículas, o elemento o compuesto que se ve afectado por la incidencia de las mismas, transfiriendo su nivel de afluencia a otro tipo de señal métrica. Se miden así la afluencia de las partículas, su distribución, procedencia, energía, carga, etc. Comprende los detectores de rayos cósmicos, detectores de iones, detectores de viento solar, detectores de partículas de alta energía, detectores de partículas cargadas, detectores de plasma, contador Geiger  y otros.
    También incluimos aquí al detector de antimateria, que dispone de un contador de partículas, un registrador de la trayectoria de las mismas, otro de su velocidad, amplificador, etc.; lleva potentes imanes.
    Como ejemplo de uno de estos aparatos citamos el de la sonda Mariner 2 (de 1962). Consistió en una caja de 15 por 15 cm por 5 cm de lado que pesaba 1,36 Kg y disponía de una cámara de ionización de 12,5 cm de diámetro y paredes de 0,25 milímetros de gruesas que contenía gas argón y una varilla de cuarzo y fibras de esta materia. Las partículas incidentes en el gas trazaban en el mismo una línea iónica que hacia interactuar en la cámara las fibras y la varilla de cuarzo produciendo en ésta una leve corriente eléctrica que era luego amplificada y codificada en señales de radio para su transmisión a la Tierra. En las características de la cámara solo era posible que atravesaran sus paredes protones de 10 MeV, electrones de 0,5 MeV y partículas alfa de 40 MeV.
    En la misma sonda y con el mismo detector referido iban 2 contadores Geiger Mueller (más otro no integrado) que iban envueltos en tubos de acero de 0,2 mm de grueso uno y en otro de berilio de 0,6 mm, ambos para captar electrones.

    Detectores de ondas de plasma. Sirven para identificar las características electrostáticas y electromagnéticas de campos magnéticos del plasma en un medio recorrido, estableciendo la relación de interacción con partículas de una magnetosfera.

    Detectores de polvo cósmico. Son placas que captan los impactos del polvo y miden la cantidad y densidad de los mismos, su masa, velocidad, carga, dirección del impacto y otros pormenores en el medio que comprenda el vuelo. Su conocimiento permite proyectar mejor determinados aislamientos para aparatos y sondas. La masa menor que es posible captar con este tipo de detector depende de su perfección, pero puede dar idea que en uno incluido en una de las primera sondas, la del Mariner 2, podía detectar una milésima de millonésima de gramo; este detector estaba construido en una placa acústica de magnesio de 18,5 cm de lado en cuyo centro iba un micrófono de cristal e iba todo sobre una estructura hexagonal que solo consumía 0,8 vatios y pesaba 839 gramos.
    Un tipo particular de estos detectores se utiliza en superficies para determinar la cantidad de polvo acumulativa. En los vuelos Apollo se llevó al suelo lunar uno de éstos que consistía en un cubo con 3 células fotoeléctricas orientadas hacia Este, Oeste y el cielo (la dirección recorrida por el Sol) que con el tiempo, al recibir depósitos de polvo, iban recibiendo menos luz y por tanto generando menos corriente. Estos resultados se transmitían a la Tierra.

    Espectrómetros (en general) o espectrógrafos. Son aparatos de difracción que miden o establecen la representación de una determinada longitud de onda ETM, o varias, para determinar las características concretas del emisor, sea una parte de un suelo o un trozo del mismo, o un ente lejano, etc., identificación la fuente y sus características. La mayoría se refieren a la captación de líneas del espectro visible así como del IR y UV, siendo en estos últimos casos llamados espectrómetros IR y espectrómetros UV.

    Espectrómetro de radiación gamma. Detecta por cercanía, posado en la superficie con el resto de la sonda, la radiación gamma emitida por materiales naturales radiactivos como el uranio, el torio, el potasio. Se basa en la detección por cristales que fotomultiplican los destellos producidos por la citada radiación. Es un sistema muy sencillo que no precisa mecánica complicada.

    Fotómetros. Miden la intensidad de una fuente de luz por medios ópticos, sirviendo para indicar el albedo, reflectancia, etc., de un cuerpo celeste, de la densidad o estructura de su atmósfera, etc.

    Fotopolarímetro. Es un aparato óptico para medir las características de un cuerpo en función de la luz polarizada que se refleja en él. Consta de un sistema telescópico, filtros de polarización y detectores ópticos. Se averigua así la composición y estructura del ente observado, siendo así que una atmósfera por ejemplo revela su contenido químico, sustancias en suspensión, etc.

    Magnetómetros, o detectores de campos magnéticos. Instrumentos que indican el valor y estructura de un campo magnético en un medio surcado del espacio o en una superficie (interplanetario o planetario). Para evitar la influencia de otros aparatos suelen ser colocados a distancia, en un mástil o similar, y se les añaden otros sistemas para igual fin.
    El magnetómetro del Mariner 2 era un cilindro metálico de 15 cm de largo y 7,5 cm de diámetro con 3 detectores, uno en cada eje, de núcleo magnético. La corriente en una de las dos bobinas del aparato, en la secundaria, quedaba alterada en presencia de un campo magnético en igual medida que la potencia del citado campo con lo que se determinaba la característica del mismo.

    Nefelómetro. Aparato utilizado en la técnica para estudiar de modo óptico una atmósfera, en particular los aerosoles en suspensión, mediante la emisión de un haz luminoso sobre la misma y la medición de la luz resultante difundida.

    Radar de apertura sintética. SAR. Se trata de un sistema de consecución de imágenes por radar con técnicas de interferometría lo que permite conseguir una fotografía tridimensional con 2 imágenes. Permite captar objetos bajo vegetación u otras condiciones de ocultación. Fue desarrollado inicialmente para su uso desde una órbita pero también puede ser utilizado desde aviones.
    En general, los radares utilizan el sistema de rebote o reflejo de las ondas sobre el cuerpo a estudiar, dando información así sobre el mismo. El proceso se sigue con una emisión características hacia el objetivo, un reflejo selectivo según el cuerpo en que se incide, y luego en la fuente emisora se recibe las ondas reflejadas con una antena para su evaluación por otros aparatos del sistema. Gracias a este tipo de sistema, la superficie del infernal planeta Venus, impenetrable de otra manera dadas las condiciones de su atmósfera, pudo ser escrutada y conocida.

    Radioastronomía. Dadas las emisiones de algunos cuerpos celestes de ondas de radio, las sondas también llevan instrumentales, antenas y electrónica, para captarlas como en la radioastronomía terrestre.

    Radio ciencia. El estudio de las señales emitidas por los sistemas básicos de la sonda, por los radioemisores, fundamentándose en los estudios Doppler y de la distorsión de las señales al surcar un medio, permite el estudio del movimiento de los cuerpos y de las características del medio atravesado. De alguna manera, se trata del mismo procedimiento utilizado en astronomía en las ocultaciones, cuando una estrella es ocultada por algún planeta o sus anillos, por ejemplo. Al pasar por los bordes, durante unos breves momentos la luz de la estrella antes de desaparecer evidencia la existencia de una atmósfera o de la existencia de unos anillos, y sus características primordiales.
    Por el mismo fundamento se averiguan las alteraciones de la trayectoria orbital y así se interpreta las alteraciones del campo de gravedad de la zona del cuerpo que se sobrevuela. Algunas áreas de los planetas o satélites de éstos tienen mascons, concentraciones de materia más pesadas (determinados minerales) lo que hace que su gravedad sea allí ligeramente mayor; se llaman anomalías. Este hecho lo acusa la sonda órbita al pasar por encima con una ligera caída. En la Luna, tales concentraciones de masa son más notables sobre los llamados “mares”. En algunos casos, como ocurre en la Tierra, la isostasia, o movimiento que tiende al equilibrio de la corteza planetaria, también da lugar a pequeñas variaciones gravitatorias.

    Radiómetros IR. Es un aparato basado en el telescopio para estudio de la emisión IR de un cuerpo celeste y determinar así su grado de absorción y emisión térmicas. Sirve para determinar estructuras y temperaturas de una atmósfera y sus nubes.
    El radiómetro de la sonda Mariner 2, por ejemplo, estaba integrado con otro de microondas y servía para captar dos bandas IR (de 8 a 9 y de 10 a 10,8 micrones) con dos detectores ópticos dotados de filtro. El aparato medía 15 por 5 cm y pesaba 1.225 gramos; consumía solo 2 vatios de energía. El radiómetro de microondas captaba en bandas de 13,5 y 19 mm de longitud de onda.

    Reflector de rayos láser. Utilizado en los ALSEP de los vuelos lunares tripulados Apollo. En general es un plano dotado de 100 o 300 prismas de cuarzo, según versión, para rebotar rayos láser disparados desde la Tierra, y captados luego aquí con fotorreceptores, y medir así con precisión la distancia entre la Luna y nuestro planeta en el curso del tiempo. La precisión de estas mediciones se estima en unos 10 cm al principio y hacia el 2002 era ya de 2,5 cm. Los rayos enviados desde la Tierra al llegar a la Luna tienen una dispersión de 5,5 Km y la señal rebotada hacia nuestro planeta llega dispersa en un área de 19 Km de diámetro (3 Km en el más preciso de los casos), lo cual apunta la necesidad de la mayor sensibilidad receptora posible. También juega su papel la potencia del láser enviado, por ejemplo de 1.000 megavatios. Con tales mediciones no solo se estima la distancia entre los dos cuerpos sino también oscilaciones lunares y otras características de nuestro satélite natural. Son llamados también retrorreflectores y se usan igualmente con satélites.

    Sensores. El tipo de sensores posibles es numeroso. Una simple mano mecánica para excavar en un suelo se convierte en un sensor que indica la consistencia del mismo. Pueden ser sensores de radiación o sensores de contacto. Los primeros son los detectores ya vistos y en el segundo caso toman datos de modo mecánico, directamente por contacto, a modo de termómetros y detectores de flujo térmico, etc.

    Sismómetro. Aparato para medir movimientos sísmicos sobre una superficie de un planeta o algún satélite, incluso de los impactos más inmediatos en el lugar de meteoritos de cierta masa. Puede decirse que pertenece al grupo de aparatos “sensores” antes vistos. Los geófonos van conectados a sistemas telemétricos en la superficie del cuerpo objeto de investigación.
    Basado en la misma técnica de detección de movimientos sísmicos se pueden analizar las estructuras del subsuelo con pequeñas explosiones provocadas con granadas o cargas explosivas situadas a una o varias distancias determinadas, o bien por impacto de fases de cohetes, módulos u otros medios, y con detección con geófonos. En los Apollo se hicieron explotar varias granadas a distancia, al menos a 150 m y hasta 2 Km; a la máxima citada distancia se hizo explotar la carga mayor, de unos 3 Kg. En este caso se denomina sistema detector sísmico activo y sirve, analizando las ondas generadas, averiguar acerca del a estructura del subsuelo o corteza del cuerpo objeto de análisis. Si sencillamente el sistema detector se dispone a la espera de movimientos sísmicos naturales, el sistema se denomina pasivo. Indirectamente, este sistema investigador también sirve para contar los impactos de meteoritos y medir su importancia.

    Telefotómetros. Aparatos, a modo de cámaras fotográficas, que toman imágenes por medio de luz que transforman en señal de video y las transmiten electrónicamente de forma digital.

  Termopares. Sistema para medir temperaturas, y otros parámetros indirectamente, de un medio. Puede estar formado por un par finos hilos termoconductores eléctricamente que integran un circuito cerrado. Las diferencias de temperatura entre los puntos de empalme generan una fuerza electromotriz proporcional que indicará finalmente la temperatura.

    También habría que considerar aparatos muy concretos incluidos para contadas misiones pero susceptibles de volver a ser utilizados en otras ocasiones. Por ejemplo, la proyección de un rayo láser sobre una superficie, tanto de cerca como desde una órbita muy baja o a poca distancia, permite determinar las características del suelo bombardeado con otros instrumentos. Sistema parecido fue el llamado Diseminador Alfa, que consistía en el bombardeo con radiación del terreno lunar y la recogida de la consiguiente radiación liberada para el análisis del citado suelo.
    Finalmente, aunque no se trata de ningún instrumento científico o sistema vital de las sondas, en algunas ocasiones se han incluido en las mismas discos con mensajes diversos, no se sabe muy bien para quién. En algún caso los destinatarios si serían claramente los presuntos extraterrestres que algún día, dentro de miles, millones o cientos de millones de años, fuera del Sistema Solar encontraran la sonda.

    > EL VUELO NO TRIPULADO INTERPLANETARIO Y LUNAR.

    El vuelo de las sondas interplanetarias y lunares se caracteriza por ser, en líneas generales, directamente proporcional en su duración a la distancia al objetivo y comienza con el lanzamiento, como cualquier otro ingenio tripulado o no. Los objetivos fijados serán generalmente la investigación sobre la Luna, Venus, Marte, un asteroide, etc.; en general de cualquier cuerpo celeste del Sistema Solar o incluso el propio espacio interplanetario.
    Por supuesto, en la planificación del viaje, para la confección del proyecto, las características del objetivo y del medio que ha de atravesar, así como la distancia a la que se encuentra, su órbita, y demás circunstancias astronómicas, son fundamentales. Por ello, la participación de los astrónomos en las misiones es generalmente habitual. Otra información necesaria es la relativa a la investigación a llevar cabo, por lo que la física, la astrofísica, también están presentes. En el capítulo de “Astronomía” se dan los detalles de los cuerpos celestes así como en el de “Mecánica elemental”.

            = LANZAMIENTO.

    El momento elegido para la partida, salvo determinados casos (hacia puntos Lagrange u órbita solar pura), es el próximo al tiempo de máxima aproximación del planeta o cuerpo celeste de que se trate, por razones puramente económicas, pues de otro modo es preciso un cohete más potente. De este modo, es natural que los vuelos, por ejemplo, a Marte, se hagan idealmente cada 2,13 años (26 meses), o a Venus, cada 19 o 20 meses; en realidad la distancia mínima a Marte se produce en torno a los 16 años (sin contar que una mínima absoluta que ocurre cada 284 años), pero como es demasiado tiempo se consideran las aproximaciones inmediatas del citado período de 26 meses. Por ello, calculada tal circunstancia y las posibilidades del impulsor, se habla de la “ventana de lanzamiento” como el período de tiempo ideal para partir, fuera del cual se pierden posibilidades o se exige un mayor consumo de propulsante. Así las cosas, las ventanas a los planetas son más limitadas que a la Luna, cuya cercanía brinda más oportunidades. Así pues, en este sentido es más fácil el lanzamiento de los satélites.
    Tanto las versiones rusas como americanas utilizaron para este tipo de astronaves sus más potentes cohetes, de los no tripulados, o incluso éstos. Generalmente el cohete es de 3 etapas, siendo el lanzamiento igual al de un satélite artificial en cuando al vuelo inicial y el uso de las dos primeras fases. La diferencia viene a partir de aquí. Bien por ascenso directo o con paso por una órbita terrestre de aparcamiento, que es el caso más común, se utiliza una tercera fase. Tras sobrepasar las densas capas atmosféricas, como ocurre con los satélites, las conchas protectoras de las sondas se desprenden y dejan las mismas al descubierto. Una vez que esto ocurre, en las siguientes horas, los sistemas y aparatos de la sonda son chequeados para observar si soportaron las vibraciones y aceleraciones del disparo sin novedad. La telemetría hace su labor emitiendo el estado de la sonda.
    La dirección del lanzamiento es hacia el Este, como en los satélites, para aprovechar la fuerza de rotación terrestre, en el mismo sentido en el que giran los planetas. Un disparo en dirección contraria, hacia el Oeste, hará que la trayectoria de la sonda caiga hacia las órbitas por debajo de la de nuestro planeta (suponiendo que no utilizara un impulso muy grande). Este caso último el ingenio irá rápidamente hacia la órbita de Venus, en una trayectoria cortante y contraria a su recorrido. Por ello, los lanzamientos hacia este planeta y Mercurio no se hacen así, sino en la misma dirección Este para que las aproximaciones luego a los mismos sean suaves y paralelas. En estos casos, la caída hacia órbitas interiores se realiza con frenados adecuados en maniobra en la órbita solar.
    Después de la actuación de la última fase del cohete, comienza entonces lo que se denomina vuelo de crucero. La sonda está entonces en órbita solar o de transferencia.
    Las velocidades relativas de escape para los vuelos interplanetarios ya han sido referidas en el capítulo de “mecánica-segunda velocidad cósmica”. Ejemplos de velocidades típicas mínimas para alcanzar: la Luna 11,6 Km/seg, una órbita solar 11,7 Km/seg, Marte 18,3 Km/seg, Júpiter, 76,2 Km/seg. No se consideran aquí las posibles asistencias gravitatorias.

            = TRAYECTORIAS.

    La trayectoria hacia el objetivo (la Luna, Marte, Júpiter, Venus, etc.) se inicia tras el disparo con la actuación final de la última fase del cohete. Naturalmente la dirección del empuje no se dirige hacia el punto exacto en que el cuerpo celeste de destino está en tal momento puesto que el tiempo de llegada habría hecho desplazarse a tal objetivo y cuando la sonda llegara no estaría ya allí. El ajuste a lo largo del camino de la dirección adecuada se realiza con las llamadas correcciones de trayectoria, o TCM para los americanos, que son encendidos de motores que aceleran o deceleran la trayectoria, como ocurre con los satélites para ajustar su órbita. A veces, estas maniobras proyectadas no son necesarias por la precisión seguida o bien son necesarias más. Hay que tener en cuenta que en el camino se pueden producir factores que alteran, muy ligeramente, pero a veces lo suficiente, la trayectoria, son tales factores principalmente el viento solar o de manera más manifiesta los campos de gravedad.
    Mientras que el vuelo a la órbita terrestre solo dura al rededor de los 10 minutos, el vuelo a la Luna y los planetas, dadas las enormes distancias, plantea otra visión, la de un verdadero viaje por el espacio. El primer problema es así la dirección, pues hay que ir hacia un punto en el que se encuentre luego la Luna, el planeta, el asteroide o el cometa, objetivo de la misión, justo al tiempo de la llegada de la nave. La trayectoria es en este caso pues una órbita solar (salvo en caso de ascenso directo, pero para el caso es lo mismo) de confluencia con la del objetivo y al momento del paso de éste por un punto de encuentro.
    Por lo tanto son dos los factores que diferencian el vuelo lunar y planetario: la distancia, que incluye el tiempo, y el punto de reunión. No solo hay que hacer un largo viaje sino en la dirección adecuada. Implica pues ello una mayor puntería y una mayor potencia para tan largo viaje en igualdad de condiciones respecto a un satélite terrestre.
    Para dar idea de las distancias hay que pensar que la Luna está a solo a segundo y pico a la velocidad de la luz (unos 381.500 Km de promedio), pero la distancia a Marte es de 56.000.000 Km o de más de 3 min a la velocidad de la luz en el momento de máxima aproximación de las dos órbitas (con la de la Tierra), o sea en el mejor de los casos (que son normalmente unos 20 min), y a Júpiter de 588.000.000 Km o 32,6 min a la velocidad de la luz como poco; Plutón en cambio está a nada menos que una distancia media de 5.913.520.000 Km y la luz tarda en llegar allí 5,5 horas desde el Sol. Estas distancias, es de reiterar, son mínimas; el promedio de la distancia a Marte, por ejemplo, es de 75.000.000 Km. Por ello en este tipo de vuelos, la distancia es el factor principal que configura el vuelo.
    Y aun hay algo más, si el vuelo, que solo estamos considerando de ida, tuviera módulos de retorno, esa distancia no solo será doble sino que casi siempre se verá acompañada de una espera hasta que se abra una nueva ventana de lanzamiento, entonces hacia la Tierra. Esto se acentúa en la misma proporción que ocurre con la distancia, de modo que en los cuerpos más cercanos a la Tierra será un período más breve y más largo en los planetas exteriores.
    Generalmente se utiliza, no una trayectoria de acceso directo al punto de encuentro, sino una inserción en órbita solar elíptica con paso por el punto de encuentro, lo cual ya fue expuesto en 1925 por el alemán Walter Hohmann y es el sistema más económico. Se trata de la llamada órbita de transferencia de Hohmann; en la misma el periapsis está en el punto de partida (la Tierra) y el apoapsis en el punto de encuentro (la intersección con la órbita del planeta destino).
Además, como de una cita orbital se trata, hay que considerar al lanzamiento otro factor que se asimila a la posición del objetivo: la ya citada ventana de lanzamiento que es el tiempo favorable en días, horas o minutos, según la precisión y la economía aplicable, para la partida.
    Solo a título de ejemplo, pero que da una idea bastante aproximada, en el mejor de los casos, por su posición orbital favorable respecto a la Tierra, llegar a los siguientes cuerpos del Sistema Solar con un lanzador adecuado, se tarda como mínimo el siguiente tiempo: a la Luna, entre 3 y 4 días; a Venus, 45 días; a Marte, 58 días; a Mercurio, 83 días; a Júpiter, 1 año 8 meses; a Saturno, 3 años 5 meses; a Urano, 7 años 5 meses; a Neptuno, 12 años 2 meses; y a Plutón 12 años 2 meses. Otros viajes, a un asteroide o un cometa, por ejemplo, dada la peculiaridad de cada uno, tienen una duración variable. Por supuesto, una mayor potencia del cohete o una reducción de la carga útil pueden hacer variar en reducción tales cifras, pero el incremento de costos por ahorrar unos mínimos porcentajes no resulta compensador. La realidad es que, salvo a la Luna, normalmente los vuelos de las sondas tardan más: a Marte de 9 a 11 meses, y a Venus, de 4 a 6 meses.
    Otra solución aplicada en la economía del vuelo interplanetario es la utilización de los campos de gravedad de los planetas o sus satélites, que posibilita el desvío e impulso añadido en la trayectoria (cambio de dirección y velocidad) al cruzarlos en lo que se llama una ayuda o asistencia gravitatoria (gravity assist, fly-by o swing-by); la misma fue estudiada en los años 60 por Michael Minovich, que trabajó para el JPL. Al principio no se utilizó pero los recortes presupuestarios hicieron a los especialistas calcular con precisión el uso de la técnica de aceleración de cuerpos en movimiento por influencia de la gravedad planetaria. De tal forma se pudo utilizar en el lanzamiento cohetes de menor potencia y por tanto considerablemente menos costosos. Sin embargo, este uso implica una mayor lentitud del viaje pues las sondas se hace pasar antes de ir a su objetivo por trayectorias de sobrevuelo de otros cuerpos celestes; de tal modo, el vuelo aumenta su duración en el doble, el triple o más. Los primeros usos eficaces y repetidos de esta técnica permitirían a las sondas Voyager recorrer los planetas exteriores del Sistema Solar. La técnica ha servido asimismo para permitir a la sonda Ulises cambiar el plano orbital respecto a la eclíptica.
    La técnica consiste en hacer pasar la trayectoria cerca del planeta sobre la parte de atrás del sentido de su marcha (si va de derecha a izquierda, pasando por derecha) a una altura que será más actuante cuanto menor sea. Si la sonda cruza por delante del sentido de marcha del planeta o satélite el efecto será de frenado. En los dos casos la trayectoria del ingenio se curva cerrándose. La máxima aceleración que se puede lograr de este modo depende no solo de la mayor o menor cercanía de la trayectoria al planeta o cuerpo de que se trate, sino de la masa de éste. Así, por ejemplo, el incremento de velocidad máximo posible en un sobrevuelo sobre Venus es de 7 Km/seg, en la Tierra de cerca de 8 Km/seg, en Marte de 3,5 Km/seg, en Júpiter de 43 Km/seg y en Saturno de 26 Km/seg.
    Por otra parte, en estas asistencias gravitatorias se ha podido detectar un pequeño aumento anómalo en la velocidad real respecto a la teórica de unos milímetros/seg de diferencia y cuyo origen es desconocido en 2014. No es muy tener en cuenta pero se intriga la causa. Se especula que pueda ser debido a los campos magnéticos, a la radiación solar e incluso se ha pensado en la materia oscura que podría estar sobre el planeta; también se ha pensado en error de cálculo de los programas informáticos.
    Curiosamente, el efecto también tiene una incidencia, en la práctica despreciable, para el planeta u objeto acelerador, pues esa velocidad aumentada en una sonda es “robada” en energía de rotación propia sobre el Sol a tal planeta; por ejemplo, se calculó que el efecto de frenado de la sonda Cassini sobre la Tierra en maniobra de tal tipo fue de una billonésima de segundo…
    Por otra parte, si en ese momento de máxima aproximación al planeta en el citado sobrevuelo, en que se produce la máxima velocidad, se aplica además una aceleración propia (un encendido de motores) este impulso añadido se hace mayor y más efectivo. A tal incremento extra de la velocidad se le denomina efecto Oberth (nombre tomado del padre de la astronáutica).
    En resumen, es aquí de la máxima consideración la mecánica planetaria, la posición del cuerpo celeste objetivo de la misión, lo que determina que hay que aprovechar los momentos en que el mismo recorre la posición orbital más cercana a la de nuestro planeta, dado que ni uno ni otro giran en órbita circular. Se produce entonces, en esos acercamientos, lo que se denomina una “alineación”. Por ejemplo, la alineación con Marte ocurre cada 26 meses y la ventana puede durar 3 semanas.
    Es, por supuesto, de trascendental importancia tomar en consideración el conocimiento que se tenga del cuerpo celeste de destino, tanto a estos efectos del viaje, como por su incidencia en los objetivos del mismo.
    Pero no todos los cuerpos celestes tienen los mismos requerimientos. Ir a la Luna es relativamente fácil, rápido, y sencillo. Pero visitar un cometa es, en cambio, algo más complejo. La órbita que siguen es muy excéntrica y solo en las cercanías de su perihelio es conveniente no solo por razón económica sino porque los fenómenos producidos sobre tales cuerpos, por la incidencia de la radiación solar en las cercanías de nuestra estrella, resultan entonces más interesantes. Cuando el cometa Halley visitó en 1986 nuestro entorno se enviaron 5 sondas y todos fueron dirigidas a pasar cerca del cometa en el mes siguiente a su perihelio. La alternativa al cruce solo resultaba factible antes o después de tal mínima distancia al Sol del cometa, pero siempre al rededor de la misma. El cruce de la sonda con el cometa es en cualquier caso un paso con el riesgo que entraña la mayor cercanía, por la envoltura de polvo y partículas que rodea un cometa y su cola. Las sondas iban convenientemente protegidas, las que mayor cerca pasaron. La velocidad de las sondas, sobre su órbita solar, era de un promedio de 108.000 Km/hora en los momentos del cruce con Halley, en tanto que el cometa iba a 144.000 Km/hora. Significa ello que el paso de los ingenios era tan fugaz como permitía un sobrevuelo a la suma de tales velocidades, unos 252.000 Km/hora, con el significado de la limitación a tal circunstancia de la toma de datos de los aparatos de investigación, tanto por el movimiento como por el tiempo.
    Siguiendo con el encuentro con un cometa, o un asteroide en su caso, que siga una órbita de una inclinación distinta respecto a la eclíptica hay que tener presente que o se dirige a la sonda en una órbita igual, con el consiguiente gran gasto de energía, o se la envía hacia un ideal punto de encuentro confluente. Este último será dado por la intersección de las dos órbitas, la de la Tierra y la propia del cometa, pero las oportunidades aquí serán menores porque solo podrán efectuarse el encuentro y las investigaciones en las fechas que rodean a tal momento.
    La trayectoria, tras la última actuación de la última fase, es un simple vuelo balístico que puede verse afectada, alterada, por campos de gravedad, por gas interplanetario, por el viento solar, por campos magnéticos. Esto significa que la sonda ha de efectuar a lo largo del vuelo una serie de correcciones de trayectoria con encendidos del motor que lleva al efecto. Esto le permite afinar en su ruta hacia el objetivo. La programación de estas maniobras ha de ser tenida en cuenta con tiempo desde el centro de control, toda vez que muchas veces no puede ser ordenado el encendido de motores de forma inmediata. La distancia se puede casi siempre medir por el tiempo en que tardan en llegar o ir las señales de comandos.

    Además de los destinos lunar, planetario, solar, a un cometa o asteroide, hay otro destino más allá de nuestro planeta. Son los puntos de equilibrio gravitatorio de la Tierra con el Sol y la Luna; en general, también los hay entre dos cuerpos celestes cualquiera. Son los llamados puntos Lagrange, o L1, L2, etc. El L1 y L2 son respectivamente de equilibrio con el Sol, el primero a 1.500.000 Km de la Tierra en dirección a tal astro, y el segundo a otros tantos Km en dirección opuesta, lejos de la Tierra en dirección opuesta al Sol. En la trayectoria orbital de la Tierra, por delante en el sentido de su marcha, y por detrás, sobre la curva ya recorrida, hay otros dos puntos Lagrange que, vistos desde el Sol, forman un ángulo de 60º con la Tierra. El L3 no tiene interés práctico aquí puesto que es solo un punto teórico al otro lado del Sol (visto desde la Tierra), que además se supone inestable. Los L1 y L2 también resultan inestables y para mantener su posición se precisan pequeños encendidos de motores.
    Con la Luna pasa otro tanto, hay puntos de equilibrio (LL1 y LL2), uno a unos 40.000 Km de la propia Luna y otro a 60.000 Km más allá de la misma.

            = MANIOBRAS Y OPERACIONES DE LAS SONDAS.

    Respecto al objetivo del vuelo, las naves pueden ser de varios tipos de misión: de sobrevuelo, orbitales, de impacto, de aterrizaje, de aterrizaje y desplazamiento, de aterrizaje y retorno, y mixtos. Las de sobrevuelo e impacto son de tipo primitivo (si bien de impacto hay algunas excepciones modernas), correspondiendo a las primeras sondas que simplemente sobrevolaban el cuerpo a estudiar (Pioneer, Mariner, Lunik, Voyager) o bien transmitían datos hasta el momento del impacto (Ranger, Venera). Los orbitales llegaron un poquito más tarde que los de sobrevuelo o impacto, y utilizan, como los satélites que orbitan la Tierra, medios de teledetección (Lunar Orbiter, Mariner, Clementine, Ulysses, Galileo, etc.). A la vez, también aparecen los tipos de sonda de aterrizaje y llegan a la Luna, Venus, Marte... (Luna, Venera, Viking,...). También aparecieron los ingenios en órbita solar con destino a asteroides o cometas, o bien en una órbita equilibrada en el llamado punto Lagrange 1 para observación del Sol (Helios, VEGA, Giotto, etc.).
    Según pues la misión, la sonda llegada a su objetivo lo sobrevuela, o impacta, orbita o aterriza, tomando datos con sus aparatos y trasmitiéndolos a la Tierra, o incluso regresando con alguna muestra de terreno, polvo, gas o partículas atómicas. A los efectos de la investigación, en los casos de sobrevuelo es técnicamente igual a la realiza desde una órbita pero con la advertencia de la brevedad de tiempo y la pequeña diferencia del factor  velocidad. Sin embargo en los casos de sobrevuelo de cometas, con su envuelta de gases y polvo, la cuestión es más delicada. En estos casos la velocidad relativa de una respecto a otro (sonda y cometa) puede acrecentar enormemente la energía de los impactos y dañar aparatos. Un grano de polvo cometario (o interplanetario) de solo una décima de gramo a una velocidad de 68 Km/seg se ha calculado que puede perforar una plancha de aluminio de 8 cm de grueso. La solución son escudos de varias capas o pantallas adecuados y calculadas maniobras de aproximación.
    Otro peligro con los granos del polvo de un cometa cuando la sonda se acerca a tal cuerpo es que el mismo afecte a los sensores de navegación que utilizan estrellas, el Sol o la Tierra, como punto de orientación. De tal forma, el sistema correspondiente puede confundirse. La solución puede venir dada de diversas formas, desde el tratamiento informático de la imagen del sensor, que discrimina por su dinámica a los citados granos del polvo, hasta el bloqueo el sistema manteniendo la posición. En algún caso, por este motivo, se hubo de reiniciar el sistema.
    También existe la posibilidad, cuando el cuerpo de que se trate tenga atmósfera, de soltar globos con alguna barquilla de investigación sobre la misma. Para que esto sea posible la atmósfera de que se trate ha de tener un mínimo de densidad y presión, y es válido para los planetas exteriores donde la envoltura gaseosa no linda con superficie sólida alguna.

                        - EXPLORACIONES DESDE UNA ÓRBITA.

    La entrada en órbita de la Luna o un planeta por parte de una sonda se realiza al pasar ésta cerca del cuerpo de que se trate mediante un frenado de la velocidad con un encendido de motores en posición opuesta al sentido de la marcha y durante un tiempo necesario; la gravedad del cuerpo celeste atrapa entonces la trayectoria en una curva cerrada, en una órbita determinada. La mayor o menor altura de la órbita y la inclinación de la misma dependen inicialmente de la dirección de llegada y, en el primer caso, del grado de frenado. Posteriormente, como ocurre en las órbitas de los satélites, la alteración de los parámetros es posible con nuevos encendidos de aceleración o frenado.
    La órbita de una sonda sobre un cuerpo celeste ha de tener en cuenta, como es natural, las características gravitatorias y de atmósfera del mismo. Cuanto menor sea la gravedad menos gasto de energía. La tenencia de atmósfera, como ocurre con la Tierra, determinada la altura mínima de la órbita.
    Si la sonda cruza con su trayectoria una envoltura gaseosa se verá frenada y caerá en proporción a tal densidad. La inserción en una órbita en torno a un planeta con atmósfera puede permitir el abaratamiento de una sonda mediante el llamado aerofrenado (aerobraking) o aerocaptura, técnica usada por varias sondas americanas, como las marcianas MGS y MCO, o la Magallanes en Venus. Implica ello el uso de motores de frenado menores, y a menor peso menor coste; por ejemplo, en el caso de la sonda MGM se calculó un ahorro de 200 Kg de propulsante. Pero tal operación ha de ser muy calculada y hay que tener perfectamente definida la densidad atmosférica para el frenado. El frente que ofrece la sonda al frenado ha de ser rígido y calculado; cuanto mayor sea tanto mayor será el frenado. El proceso de frenado ha de ser progresivamente lento, pero resulta rentable.
    La órbita sobre un asteroide será irregular porque su superficie no es esférica y las alteraciones por tanto de la gravedad harán notar a la sonda satelizada su trayectoria desigual.
    Una vez en la órbita deseada sobre el cuerpo celeste de destino, la sonda se orientará con sus cámaras o aparatos apuntando hacia las áreas objetivo y, generalmente tras un período de comprobaciones, pruebas o afinamiento, iniciará su labor de toma de fotografías y datos, tanto relativos a la superficie (mapas, composición, etc.) como a la atmósfera posible.
    Las posibilidades de un ingenio en órbita sobre un cuerpo celeste son las mismas que las de los satélites sobre la Tierra, pero con la particularidad de estar adaptadas a las peculiaridades calculadas del cuerpo celeste, según las necesidades de la investigación proyectada. Se toman fotografías en diversas bandas del espectro, se calculan alturas de los relieves con altímetro o radares, se miden las emisiones de calor, elementos atómicos, etc. También se miden los campos magnéticos del entorno orbital, la afluencia del viento solar, de los rayos cósmicos, etc., y se aprovechan las comunicaciones al pasar por los bordes del cuerpo (ocultación), en los instantes previos a la pérdida de señal (LOS), con lo que se consigue interpretar los compuestos de la misma al atravesar la atmósfera posible, observando las líneas de absorción; es decir, las señales de radio al atravesar un medio gaseoso se alteran y por las modificaciones se interpretan las características del mismo.
    Para la obtención de mapas de una superficie, en cuanto al contenido en determinados elementos, requiere su tiempo de barrido sobre la zona deseada, o bien todo el cuerpo celeste de que se trate, con mediciones contrastadas o repetidas si es posible. Se citan como ejemplo las estimaciones calculadas para la sonda Lunar Prospector en la investigación del suelo selenita:

ELEMENTO

CONTENIDO

TIEMPO en meses

Aluminio

6 a 13 %

6

Calcio

8 a 13 %

22

Hidrógeno

10 a 100 partes por millón

6

Hierro

3 a 13 %

6

Magnesio

2 a 6 %

15

Oxígeno

41 a 46 %

9

Potasio

400 a 4.600 partes por millón

1 a 2

Silicio

18 a 23 %

12

Titanio

0 a 7 %

3

Torio

1 a 14 partes por millón

1 a 2

Uranio

0,2 a 3,6 partes por millón

1 a 2


    Las tomas fotográficas en ocasiones se hacen sobre una misma área repetidamente para observar los posibles cambios en su caso (por ejemplo en el satélite joviano Io) y es habitual que en los barridos sistemáticos se obtengan distintos tipos de la misma zona. Se toma por ejemplo una fotografía con gran angular para obtener una vista panorámica y otra u otras de un área menor de la misma con teleobjetivo para ampliar y obtener detalles.
    De la importancia de las sondas en órbita de un cuerpo celeste para la toma de fotografías, da idea el hecho de que solo las sondas americanas Lunar Orbiter de los años 60 en tan solo aproximadamente 1 año obtuvieron más información que todas las observaciones astronómicas realizadas desde la Tierra sobre la Luna en toda la historia.

                        - ATERRIZAJES.

    Una sonda llegada al entorno de la Luna o un planeta (o satélite de éste), puede, si dispone del sistema adecuado, posarse con mayor o menor suavidad en una superficie firme del mismo. Su procedencia puede ser directa o bien desde una órbita sobre tal objetivo. En cualquier caso, la entrada en su posible atmósfera y aterrizaje son idénticos. En general, las sonda de aterrizaje pueden ser toda el ingenio o bien una parte separable del mismo. Algunas sondas se separan (al llegar o posteriormente) en dos (e incluso más) partes, una para orbitar y otra (o varias) para aterrizar. A su vez, de las sondas de aterrizaje, algunas pueden ser compuestas de otras, por ejemplo para el regreso, o bien para desprender algún automóvil o robot para desenvolverse por la superficie de que se trate. En estos últimos casos, los ingenios desprendidos suelen utilizar como enlace en las comunicaciones a la sonda madre.
    Hay que tener en cuenta en el descenso final si el planeta o luna tiene o no atmósfera. En el último caso, el sistema de penetración ha de llevar algún escudo antitérmico, puesto que la velocidad elevada de descenso producirá un roce aerodinámico y consecuentemente gran calor. Por ello, para que la sonda no quede destruida ha de disponer de algún escudo, así como de paracaídas, y motores de frenado. Excepcionalmente también se complementa con otros medios o alguno de estos es sustituido o suprimido. Por ejemplo, las sondas DS-2 de la MPL impactaban directamente en el suelo y su sistema amortiguador es entonces sencillamente su poder de resistencia mecánica. Otro caso poco común es el uso en el aterrizaje final de sistemas de globos o airbags (sonda MPF en Marte).
     La utilidad del aerofrenado en descenso al suelo en el caso de Marte, el mayor grosor atmosférico en la franja ecuatorial es favorable e inversamente significa que dirigir sondas a otros lugares de mayor o menor latitud implica menos aprovechamiento de la atmósfera como elemento de frenado.
    Otro factor a tener en cuenta será la cualidad del suelo para aterrizar. Cuando más llana, cuantas menos irregularidades, mejor. Un descenso sobre suelos agrietados, o medios hostiles en general, será más problemático y tendrá muchas menos posibilidades de éxito. La sonda podrá volcar o tener algún percance al posarse. Con la evolución de técnicas y medios de precisión, las posibilidades de ir a zonas con menos áreas llanas se irán incrementando como es natural. Los destinos elegidos, en cualquier caso, serán la combinación entre las posibilidades mínimas de aterrizaje y el interés por el lugar en base a las características supuestas sobre otra información disponible. Así, por ejemplo, la visita a un determinado paisaje marciano se puede buscar por ser un lugar donde se presume que pudo haber vida en algún tiempo y además que reúne las condiciones de ser accesible al aterrizaje.
    También habrá que tener en cuenta las latitudes de descenso si la energía solar es la fuente de suministro de la sonda. En una latitud alta (los polos) la incidencia es menor que en las zonas ecuatoriales, así que los paneles han de tener un tamaño e inclinación adecuados; alternativamente podrían llevar otras fuentes de energía en estos casos, como la radioisotópica, por ejemplo.
    La precisión en los aterrizajes en relación al lugar seleccionado de la superficie de que se trate va en función de la acertada trayectoria de llegada y del propio sistema de frenado. Normalmente, se trata un área elíptica con un punto central ideal, por lo general, con varios Km en los ejes. El margen es pues de varios Km respecto a ese punto fijado. La precisión en función de la trayectoria de llegada es el principal factor al respecto y depende en concreto de la dirección seguida pero también del tiempo, puesto que puede llevar la dirección correcta pero un retraso o adelanto, considerada la rotación del cuerpo celeste de que se trate, puede llevar la sonda a mucha distancia por delante o por detrás del punto fijado de llegada. En los casos de planetas o sus satélites con atmósferas, hay otro factor añadido que puede alterar el punto de aterrizaje y es la dirección y velocidad de los vientos.
    Por otra parte, además del punto de llegada también se elige el momento de la misma en función de las circunstancias más favorables. Hay que considerar que no solo hay que llegar a un punto determinado o sus cercanías sino en una hora local adecuada. Por ejemplo, la llegada a un punto de Marte conviene que sea en período de día, para iniciar pronto, pongamos por caso, el despliegue de paneles solares y el pronto aprovechamiento de la energía; en la Luna ocurre lo mismo y en otros dependerá de su propia circunstancia o de su posición respecto a la Tierra, cosa que también ha de contar.
    Una vez aterrizada la sonda, de modo automático se despliegan antenas, paneles, etc., y en general se activan los sistemas técnicos básicos de la misma. El sistema de control buscará con la orientación de la antena nuestro planeta, en la optimización de la señal, e informará del estado de los sistemas. Luego comenzará la misión concreta: toma de fotografías, datos de viento posible, radiación, toma de muestras de suelo para su análisis, etc. Si la sonda de aterrizaje lleva algún rover o medio robótico, el mismo quedará activado y comenzará su andadura. En caso de ser una sonda con módulo de retorno (algunos Luna soviéticos en el caso selenita) un brazo mecánico carga de muestras un recipiente que, una vez cerrado, va alojado en la citada parte de regreso; luego, esta última se dispara y retorna a la Tierra.
    Es muy importante no contaminar el cuerpo celeste objeto de visita por la doble razón de mantenimiento del entorno visitado y para no confundir en los experimentos con datos engañosos procedentes de entes exógenos a tal entorno. En la Tierra, en la cota cero de altura, hay por m^3 en torno a los 100.000 microbios con unas 1.000 bacterias. Por ello se procede a la máxima esterilización posible de las sondas o naves, pero hay que tener cuidado de que el agente esterilizante no sea agresivo, corrosivo o tóxico con el instrumental o el chasis. Para hacerlo se procede a la aplicación de alcohol etílico por parte de los técnicos y el sometimiento a 110ºC o más durante cerca de 50 horas, o 150ºC durante 24 h (hay, sin embargo, microorganismos capaces de soportar hasta 160ºC); otros modos son el uso de sometimiento a radiación (12 millones de rads), o gas óxido de etileno, nitrógeno puro o líquido formaldehído. Aun así, se estima que por ejemplo la sonda MPL americana todavía era portadora de unas 300.000 esporas en total. En el caso de las sondas soviéticas, tristemente se tiene el convencimiento de que no se hizo nada al respecto. Sin embargo, sus principales éxitos fueron en Venus, planeta que es un verdadero infierno, con temperaturas de más de 400ºC y presiones de más de 90 atmósferas, así como una corrosiva atmósfera, por lo que se supone que el problema allí queda conjurado. No así en Marte, donde tiene un entorno que se cree que posibilita al menos la conservación de los microorganismos. Finalmente, un dato constatado: en un material aislante de la sonda lunar americana Surveyor, que fue visitada por los astronautas de Apollo 12, se encontró que habían sobrevivido microbios al ambiente lunar, con temperaturas extremas superiores a los +100º y –100ºC, así como a la radiación solar y espacial, en general; todo ello durante más de 2 años.
    Estas consideraciones deberían ser también válidas para las sondas orbitales puesto que acabarán cayendo sobre la superficie del planeta o cuerpo satélite de aquél de que se trate.
    Por cierto, que en 2013 trasciende la existencia de la bacteria Tersicoccus phoenicis, hallada en los centros espaciales de Florida y Kourou, nada menos que en las salas limpias, donde se supone la mayor esterilización y que sin embargo se ha mostrado resistente al proceso. También han resultado resistentes las esporas del Bacillus pumilus SAFR-032 a la radiación UV y la aplicación de peróxido de oxígeno u agua oxigenada; algunas de tales esporas sobrevivieron al espacio abierto durante 1,5 años, e incluso luego en tierra aumentaron tal resistencia al volver a someterlas a radiación UV.
    La propia NASA ha estudiado el problema en sus salas limpias, en concreto las que se habilitaron para las sondas marcianas Phoenix y Mars Odyssey, y hallaron bacterias Acinetobacter que sobrevivieron en alcohol etílico, asimilando su carbono. Luego se comprobó que las mismas podían biodegradar también otros productos de limpieza como el alcohol isopropílico y el Kleenol 30, lo que puede dar idea de la problemática.
    Otra consideración de un aterrizaje es que si la misión de la sonda es por ejemplo el análisis del punto mismo del descenso, tanto químico como biológico, el uso de retrocohetes en el último tramo para el frenado es problemático. El chorro de gases alteraría las características del suelo a estudiar. Por lo tanto hay que buscar alternativas.

                        - LA EXPLORACION ROBÓTICA DE SUPERFICIES.

    La exploración de la superficie de los cuerpos celestes, planetas o satélites naturales de los mismos, incluida nuestra Luna, da origen a un nuevo tipo de ingenio: la sonda de superficie. Pueden ser de dos tipos, fija o móvil. Al principio, la obtención de datos in situ se hace desde del lugar de llegada, sin posibilidad de desplazamiento. Pero con la evolución y avance tecnológico espacial, los exploradores automáticos han podido ser dotados de sistemas móviles con lo que las posibilidades de investigación aumentan prodigiosamente como resulta fácil de advertir; los sistemas de la típica sonda de este tipo llevan los mismos sistemas de cualquier otra para soportar temperaturas extremas, radiaciones, etc., sistemas ya vistos, pero aquí hay que añadir alguna consideración extraordinaria.
   Según las condiciones del objetivo hay que tener en cuenta más parámetros. Si la superficie a explorar es Marte, por ejemplo, hay que considerar la posibilidad de tormentas de polvo o arena y por tanto los sistemas, sobre todo los mecánicos, han de prever tal circunstancia; si se trata de un medio marítimo, un mar subterráneo, hay que considerar el agua (sobre todo si es salina); si es Venus hay que tomar en cuenta el abrasador calor, la enorme presión, la corrosiva atmósfera; si la superficie es hielo, se pensará en un firme sistema de rodaje o evolución por la superficie; etc. Además, la prevención ha de ser generosa y estimar otras agresiones posibles sobre la sonda, aunque no estén expresamente previstas conforme al ambiente propio a visitar; por ello es importante dotarla de un sistema autónomo de prevención, un sistema de inteligencia artificial.
     Para la asistencia a la sonda, sea móvil o fija en el suelo de un cuerpo celeste, el equipo de control terrestre normalmente ha de regirse por el ciclo de luz solar propio de tal cuerpo. De tal modo, los controladores han de perder la referencia de la hora terrestre y seguir el día propio del repetido planeta o satélite que sea. En casi todos los casos, la noche del lugar explorado deja a oscuras el mismo y la actividad del ingenio se detiene. Además, en el caso de lugares de distancias por debajo del cinturón de asteroides, los ingenios suelen llevar paneles solares que ante la oscuridad cesan de recargar baterías; y es otra razón más para el descanso. Esta sincronía del equipo terrestre con el lugar de visita obliga a las personas a romper con la jornada habitual de nuestro planeta, o bien a requerir equipos de relevo.
     La exploración inicial ha sido siempre fija en la primera época astronáutica; programas Luna, Surveyor, Viking. Desde el lugar de llegada, los aparatos (cámaras de imágenes, detectores varios, analizadores químicos del suelo, y otros dispositivos) han podido estudiar aquel entorno intensamente, pero un punto de superficie, de unos metros cuadrados, en la inmensidad de todo un planeta es solo un primer paso que pronto se queda corto en la exploración.
    Ya en la conquista lunar, la más inmediata, los rusos fueron los primeros en alunizar un ingenio móvil que llamaron Lunokhod, dotado de ruedas, puesto que el problema general de estos aparatos es el desplazamiento físico. Evidentemente no están hechos para ir por una carretera. Son pues, como es obvio, lentos y capaces de superar obstáculos, pendientes, grietas e irregularidades varias de las superficies naturales, cada vez con mayor dificultad según la natural evolución técnica en el tiempo. Además han de reunir las características comunes de cualquier sonda en el espacio e incluso, dependiendo del planeta en sí, otras especiales. Han de soportar temperaturas extremas (e inherentemente dilataciones y contracciones), radiación, presión y vacío. En su concepción han de prever condiciones tan extremas como en Venus, donde han de soportar temperaturas de más de 400ºC, presiones de más de 90 atmósferas, y un ambiente intensamente corrosivo debido a los componentes atmosféricos particulares. Su manejo, el de los Lunokhod, estaba participado desde el centro de control de vuelo cerca de Moscú por 4 especialistas bajo órdenes de un director o comandante: un piloto, un copiloto, un ingeniero electrónico y un radiotelegrafista. El equipo se turnaba cada 8 horas, por lo que había 3 equipos en total. Estos controladores iban dirigiendo el ingenio por TV sobre el suelo lunar, ordenando la toma de muestras del mismo, haciendo análisis, etc.
    Los proyectos de los años 80 y 90 sobre los distintos tipos concebidos para la exploración planetaria con ingenios robotizados son numerosos, si bien son contados los llevados a cabo. Los tamaños y pesos de los prototipos varían muchos; los mayores son de un promedio de unos 40 Kg de peso y los más pequeños, llamados insectoides, de menos de 1 Kg. Proporcionalmente al tamaño, son los más pequeños del tamaño de un juguete teledirigido. Su aspecto, por estar dotados de patas en vez de ruedas, es el de un insecto de gran tamaño y de ahí su nombre. Sin embargo, no se trata de “pequeños juguetes” sino que necesitan estar adaptados a las especificaciones del espacio; es decir, no solo miniaturizados, sino que han de tener alta resistencia mecánica y a la radiación, muy bajo consumo eléctrico, etc. El hecho de su miniaturización les puede permitir ser llevados en gran número de un vuelo, con lo que, una vez aterrizados, pueden ir simultáneamente en distintas direcciones y multiplicar así el efecto de exploración con un solo vuelo; el enlace de la información se supone centralizado y selectivo. Además, en caso de avería de alguno de ellos, o varios, las posibilidades de investigación seguirían existiendo con el resto. Se prevé que tales ingenios tengan cámaras y todo tipo de aparatos de investigación miniaturizados. Su sistema informático y la mecánica versátil les permite salvar todo tipo de obstáculos e incluso elegir el camino a seguir en la topografía del lugar. Además, pueden contar con ayuda combinada del centro de control terrestre, algún satélite del lugar, y la información computerizada disponible sobre el medio de que se trate. La alternativa de patas en vez de ruedas tiene una ventaja de movilidad pero la desventaja de precisar una informatización de coordinación y complejidad muy elevadas, lo que se traduce en más equipo y más posibilidad de averías. La solución final entre ambas opciones parece en principio decantarse por las ruedas. Más tarde se estudia un sistema distinto: el reptiliano o serpentino, a imitación de un reptil o una serpiente.
    En 2015 (proyecto LEMUR) se estudiaba además el uso de las técnicas de los gecos y lagartijas para adherirse a superficies verticales o techos con vistas a su utilización en paredes de naves espaciales para reparaciones, exámenes fotográficos, inspecciones, etc. En 2019 el prototipo de LEMUR del JPL ya está en prueba. El mismo va dotado de 4 patas con pies que disponen de 16 dedos que tienen unos ganchos para sujetarse del mejor modo posible a superficies muy inclinadas, incluso paredes, siendo el sistema global asistido por inteligencia artificial.
    Muchas entidades se han ocupado de este tipo de ingenios, desde la empresa McDonnell Douglas, omnipresente en tantos campos astronáuticos, hasta el DOD, pasando por el JPL o la empresa Sandia National Laboratories, la Martin Marietta, Boeing, las japonesas Nissan Motor, Shimizu, etc. Los rusos, pioneros en este campo, también desarrollaron prototipos basados en el original Lunokhod. Así pensaron en un Marsokhod de unos 75 Kg y 6 ruedas, dotadas de ejes basculantes, para la exploración de Marte; era capaz de superar obstáculos de altura superior en el doble al de sus ruedas, superar grietas y ascender o descender por pendientes de 35º.
    En efecto, al construir este tipo de aparatos, el pensamiento de los ingenieros primordialmente se puso en la Luna y Marte. Pero también en su utilidad terrestre. E incluso se pensó en a fabricar algún modelo de uso directo en la Tierra, pero también pensando en el banco de ensayos para el uso astronáutico. El robot Dante, por ejemplo, fue creado para explorar volcanes pero su experiencia tiene aplicación espacial; fue creado por la Universidad de Carnegie Mellon, de Pittsburgh, Pensilvania, con ayuda de la NASA, que aportó 2 millones de dólares, y otras entidades. Construido en 11 meses, a partir de enero de 1992, de forma de arácnido, con 8 patas, tenía unos 3 m de diámetro y pesaba 765 Kg y podía descender pendientes colgado de un cable; el número de líneas nuevas de su programación informática fueron de unas 150.000. Podía sortear obstáculos de hasta 1,5 m de altura. Su campo de visión comprendía 350º, llevando 8 cámaras de video. También llevaba un sistema láser para medir distancias y sensores diversos. Concebido para soportar los gases calientes y corrosivos de un volcán, bien puede ser en versión reducida, un prototipo de exploración planetaria. El proyecto Dante costó a la NASA 240 millones de dólares, siendo de 1,7 millones el valor unitario del ingenio. En ENERO de 1993 se intentó bajarlo al interior del volcán activo antártico Erebus pero falló parcialmente. Sin embargo, luego de millón y medio de dólares más de la NASA para perfeccionarlo, a mediados de 1994 funcionó acertadamente en el volcán de Alaska, Spurr. A principios de AGOSTO de 1994 el Dante 2 cayó por una pendiente en el cráter citado, quedando tumbado, luego de pisar en falso con una de sus patas. Fue el primer robot que exploró un volcán activo.
    Con vistas a la exploración marciana principalmente también se desarrollaron en los 90 varios modelos llamados Rocky y ello dio lugar a uno, el Sojourner, que hizo su trabajo en Marte con gran éxito en 1997. Como versión derivada de estos prototipos se construyó el Nomad que en 1997, entre el 15 de julio y 31 de julio, navegó en solitario por el desierto chileno de Atacama cubriendo la distancia récord de 215 Km en un área de unos 20 Km^2; 20 Km los recorrió de forma automática, sin control humano. El control en el resto del trayecto sin embargo se realizó desde el centro Ames de la NASA, a 8.700 Km de distancia. Este modelo de 4 ruedas pesa ½ Tm y su parecido fue el de un automóvil pequeño. Utilizaba un sistema eléctrico y un generador de gasolina. Su velocidad máxima era de 1,6 Km/hora y llevaba una cámara que cubría los 360º del entorno. El proyecto, que le costó 1,6 millones de dólares a la NASA, simulaba la búsqueda de toma de muestras de terreno, con vistas a realizar labor real en la Luna o Marte. El proyecto se planeó para tener continuidad en otra andadura en la Antártida al objeto de buscar meteoritos en 1999.
     Por entonces, se aplica ya a este campo, en tanto que sea posible en distancias no muy notables, la utilización de la realidad virtual para manejar más o menos directamente, o proyectando maniobras de movimiento de los vehículos.
    Otros modelos de rover son el Walking Beam de la Martin Marietta, de 7 patas, el Ambler, anterior al Dante, y de la misma Universidad, etc. Los proyectos son innumerables y entre los principales ingenieros del sector destaca en los años 90 el americano David Miller, colaborador o profesor de las más prestigiosas entidades elaboradoras o colaboradoras de este tipo de ingenios.
    En 2000 ingenieros de la NASA trabajaban en un modelo de robot serpiente; es decir, en forma alargada y serpentina para facilitar todo tipo de movimientos. Tal opción era nueva y se consideró entonces que era la forma ideal para desenvolverse por superficies marcianas, lunares y de otros cuerpos celestes. Además, se introduce con el mismo una nueva posibilidad, la de penetrar a la vez en el subsuelo, bien perforando el suelo, bien entrando en grietas o covachas. Para su desarrollo, para que pueda librar todo tipo de obstáculos, sin embargo es necesario un potente soporte informático de inteligencia artificial. El primer modelo, experimental, se hizo por parte del Centro de Investigación Xerox de Palo Alto. Se tratan de varios módulos empatados e intercomunicados y dotados cada uno de sistemas motores independientes de tipo eléctrico; estos módulos serán todos iguales, salvo excepciones, lo que permitiría su sustitución fácil en caso de avería. En un segundo modelo se incluyeron ya sensores para facilitar información del medio al citado sistema informático. Los movimientos de los motores tendrían un control sincronizado.
    En 2000 también, la NASA financiaba el modelo llamado Nomad de la Universidad Carnegie Mellon, a través del Instituto de Robótica de Pittsburgh, cuya finalidad era la búsqueda de meteoritos entre las nieves antárticas. El modelo, de 800 Kg de peso, tenía un tamaño de un automóvil pequeño, avanzaba a una velocidad de 30 cm/seg y era capaz de superar obstáculos de hasta 1 m, y desviarse para evitar otros mayores. Llevaba una cámara de alta resolución y diversos aparatos científicos, tal como un espectrómetro, capaces de identificar los meteoritos y sus características. El sistema propulsor del Nomad era un generador con motor de gasolina y disponía un brazo móvil para capturar las piezas elegidas y clasificarlas. Fue ensayado primero en el desierto chileno de Atacama y luego en la propia Antártida; en esta fría región de nuestro planeta el JPL americano ensayó también enero de 2004 otro prototipo de robot exploración. El robot, además de su finalidad con los meteoritos, también fue un banco de pruebas para la NASA ante sus proyectos de robótica para la exploración de superficies planetarias y las de otros cuerpos celestes.
     El programa de la citada Carnegie Mellon University en Atacama con robots planetarios tuvo continuidad en 2003 con el modelo Hyperion, enfocado a la búsqueda de rastros biológicos marcianos. El mismo prototipo fue probado no obstante ya en 2001 en la isla Devon en ártico del Canadá. Dotado de energía solar, el prototipo tenía una autonomía de 10 Km, pensando no obstante en los 50 Km para el modelo más avanzado. El Hyperion tuvo como sucesor al Zoe, más avanzado y con el que se ensayaron con éxito técnicas de detección biológica en el mismo Atacama.
    El Zoe trabajaría sobre tal desierto en 2005 y en 2013. El mismo tiene 2,7 m de longitud y 1,8 m de ancho. Dotado de 4 ruedas y un panel solar de 3 m² con células de arseniuro de galio, sería dotado de un taladro para toma de muestras, construido por Honeybee Robotics, capaz de llegar a 1 m de profundidad.
    El desierto de Atacama se muestra como un sitio ideal para el ensayo de ingenios robóticos de exploración de superficies planetarias por sus condiciones extremas. Entre otras cosas, es bastante estéril y el índice de materia orgánica en tal lugar es 10.000 veces más bajo que en los desiertos de Gobi o el Neguev, por ejemplo.
    Otro proyecto llevado a tan árido lugar es el ARADS de la NASA para prueba de diverso instrumental pensado para usar luego en terrenos de acceso difícil y para la búsqueda de vida marciana.
    Pero en dependencia del destino a explorar, también existen otros lugares como Río Tinto en el sur de España por su similitud con determinados aspectos de Marte, y zonas frías siberianas o polares por su parecido con los satélites helados de los planetas exteriores. En este sentido se ha fijado la atención en sitios como el Paso del Fiordo Borup, en el Ártico canadiense, donde interesa estudiar la vida elemental al existir allí emanaciones sulfurosas como se supone que pueden tener los puntos planetarios de destino.

    La proyección en la práctica de las dos tendencias surgidas en los 90 sobre la exploración o colonización robótica de superficies de ingenios miniaturizados numerosos o bien de aparatos mayores no tuvo una inclinación definida. Fueron más que nada proyectos de futuro, de un futuro incierto, porque los fracasos de los 90 marcaron los presupuestos de la siguiente década y por tanto los proyecto realizados al respecto. Pero si quedaba definida una característica, la autonomía de los ingenios. La distancia de los vuelos interplanetarios marca la imposibilidad de un control directo, un control remoto desde la Tierra. Eso significa que los ingenios han de tener un mínimo de inteligencia artificial, una serie de programas predeterminados, para salvar obstáculos, elegir objetivos, etc., que en el tiempo, sobre la marcha, no sea posible definir anticipadamente. Es preciso marcar unos objetivos generales que las memorias robóticas sepan interpretar en base a los sensores y aparatos que lleven. Esta una de las principales características principales, sino la principal, de una sonda robótica de superficie.
    Las definiciones acerca del suelo para una sonda robótica se basan en detectar el tipo de suelo, su consistencia, el tipo posible de erosionantes, y su inclinación. El tipo de suelo lo marca la cantidad y tamaño de sus obstáculos respecto a una superficie ideal lisa. Sistemas láser, por ejemplo, pueden identificar estos parámetros y programas informáticos hacer que en base a tales datos se elija una ruta alternativa o un rodaje con elevación sobre los obstáculos. La consistencia es necesaria para saber que no se nos va a hundir en tierra, polvo, arena, en tanto que si contiene (como es el caso de Venus) altísimas presiones,  temperaturas o ácidos en la atmósfera, se verá necesariamente protegida en lo posible si no quiere ver sus aparatos inutilizados en cuestión de segundos o minutos. Por ello, para los ambientes extremos, entre los conceptos manejados está la sustitución de parte de la electrónica, más sensible a tales situaciones, por partes mecánicas y materiales que no se vean afectados fácilmente por la corrosión ni las temperaturas
      Para los proyectos de la NASA sobre robótica e inteligencia artificial en sondas para exploración del Sistema Solar se cuenta en 2001 dentro del JPL con el planificado por un equipo bajo dirección de Ayanna Howard y sobre la base de la llamada lógica difusa y las redes neuronales. La primera se basa en la aceptación de datos por definición de probabilidades (de ahí la palabra difusa) y da lugar a una acumulación de datos que se interpreta como si de un entrenamiento se tratara. Las redes neuronales constan de una serie de nodos en red y están basadas en los procesos utilizados por neuronas del cerebro, estableciendo asociaciones en la información procesada que definen objetos o situaciones en base a sus características.
     El sistema de inteligencia artificial busca dotar a las sondas de autonomía y programas autosuficientes en el control, permitiendo a los ingenios la resolución por si solos de las problemáticas que durante los vuelos puedan surgir. Las enormes distancias para el control directo son un impedimento en la resolución adecuada, no solo de problemas surgidos sino de la normal evolución, por ejemplo, sobre una superficie planetaria. En este último caso, tal autonomía se basa en la captación de las imágenes, determinación de objetos, pendientes y otras circunstancias del terreno. Los datos conjugados en el sistema informático de la sonda establecen el sorteo de obstáculos y la mejor dirección o ruta a seguir. En otros aspectos o fases de una misión, ocurre cosa parecida. Es decir, simplificadamente, el sistema inteligente realiza una toma de datos de la situación, una evaluación o análisis de los mismos, y toma una decisión conforme a unos objetivos preestablecidos.
    Estos conceptos de inteligencia artificial no solo se asimilan a la exploración robótica de superficies, sino que suponen también un componente general de las sondas en vuelo.
   Los americanos también han contemplado la exploración de superficie, en concreto para el planeta Marte, con la idea de utilizar una especie de gigantesca pelota de un diámetro de 2 pisos construida en nylon que pudiera ser arrastrada por el viento marciano. Se denominó este invento “tumbleweed rover”, o rover ovillo. El instrumental científico y básico de navegación se dispondría en el centro de la esfera con una adecuada distribución de la masa a efectos de equilibrio conveniente del centro de gravedad; en este caso podría llevar un fluido que se bombearía hacia el lado que se quisiera para inclinar el rodaje hacia el lugar deseado. Para detener en determinada medida la misma en un lugar conveniente sencillamente se procedería al desinflado parcial y luego para reanudar al inflado. Un prototipo de 1,5 m de diámetro fue ensayado en el desierto de Mojave. Entonces se cree que la dinámica de una esfera de 6 m de este tipo en Marte, con una carga de 40 Kg, permitiría superar rocas u obstáculos de 1 m de envergadura y ascender pendientes de hasta el 25 %.
    En 2001 los americanos del JPL probaban el diseño de un sistema robótico para evolucionar y examinar pendientes muy pronunciadas, incluso paredes verticales, pensando principalmente en los difíciles terrenos marcianos. El sistema, llamado All-Terrain Explorer, se basa en vehículos de ejes independientes unidos por cables. Uno de ellos desciende mientras otro, o dos, lo soportan desde lo alto, pudiendo siempre uno subir y bajar, como si de una cordada de escaladores se tratara. Otro sistema menos complejo podía pasar por terrenos con 50 grados de pendiente.
    En 2002 también los del JPL trabajaban en el diseño y prueba del modelo de arácnido llamado Charlotte (un personaje infantil) para la exploración de todo tipo de superficies, incluidos los cometas y los asteroides, pero también con otras aplicaciones como objetivo. Este tipo de micro-robot, como se deduce genéricamente del tipo arácnido, es de patas articuladas (6 básicamente, pero con posibilidad de dotarlos de 8, 12 y hasta 50) y lleva antenas para detección de obstáculos, así como microcámaras de imágenes.
    También la NASA probó por entonces el modelo K9 de robot explorador de superficies, pensando específicamente en la de Marte. Los ensayos se realizan en el Centro Ames en una zona californiana de terreno simulado al efecto (costó su preparación 74.000$). El robot tiene 65 Kg de peso, mide 1,6 m de altura, utiliza energía solar y cuenta con 6 ruedas. Entre su instrumental se dota de cámaras de imágenes, tanto para la orientación como de alta resolución para enviar a la Tierra, y otros medios.
    Un modelo de igual finalidad adaptado para los distintos terrenos fue diseñado por los centros Goddard y Langley de la NASA y tiene como particularidad que es de forma tetraédrica, con motores eléctricos en las esquinas y está dotado de tubos extensibles en los bordes y por tanto puede modificar su forma. Igualmente conformado como un minirover, con su capacidad de modificar la forma (y cambiar el centro de gravedad) puede adaptarse mejor a cualquier terreno. Fue probado en enero de 2005 en la Antártida, simulando las condiciones de Marte.
    En julio de 2007 se probaban en el cráter Haughton de la Isla de Devon, en el Ártico canadiense, los modelos K10, Black y Red, también con vistas a la futura exploración lunar y marciana. El control de los robots se hizo desde 3 Km de distancia.
    A principios de 2009 la NASA con la colaboración del CALTECH comenzaron las pruebas de un prototipo ligero y cilíndrico llamado Axel diseñado para descender a cráteres, y salvar paredes y obstáculos abruptos de superficies planetarias o las de sus satélites. El ingenio cuenta con 3 motores, 2 para las ruedas y el tercero para un sistema de equilibrio que hace que el rover funcione en posición normal o invertido; las ruedas pueden plegarse e inflarse. Lleva además una pala para recoger muestras y 2 cámaras.
    Con vistas a futuras exploraciones de asteroides o cuerpos de poca masa, de baja gravedad, a principios de 2013 se pone de relieve el estudio sobre qué sistema de tracción ha de tener un rover en tal medio. La rueda se ofrece en tal caso inútil o inefectiva, de modo que la californiana Universidad de Stanford y el JPL de la NASA estudiaron entonces un sistema con cierto parecido a un erizo para un explorador de medio metro que se desplazaría a pequeños saltos o vuelcos. El sistema se concreta en 3 discos internos que rotan en distinta dirección produciendo movimientos en la baja gravedad que permiten avanzar.
    El prototipo llamado Hedgehog, del JPL estadounidense, es un cubo de 5 Kg de peso, pero susceptible de alcanzar más de 9, que lleva 8 púas o pinchos para evitar golpes con piedras en su evolución por el terreno, y es capaz de saltar y dar vueltas. Puede funcionar posado sobre cualquiera de sus caras y se considera en 2015 que podrían servir para actuar sobre cuerpos celestes de baja gravedad, tal como asteroides, con independencia de las cualidades y dificultades del terreno a recorrer, pudiendo incluso salir de un agujero de cierto tamaño. Otro prototipo idéntico de la Universidad de Stanford es un poco más pequeño y de púas menos prolongadas. En ambos casos, tales púas, además pueden servir para tener sensores diversos.
    Para la exploración de superficies heladas como las existentes en algunos de los satélites jovianos y de Saturno, la NASA (JPL) ya ha hecho pruebas en la Antártida, en concreto en el Monte Erebus. Allí se han probado principalmente un robot, un taladro y cartografía informatizada.
    Otro tipo de robot ha sido diseñado también por el JPL para acceder a los lugares aun más inaccesibles, como pequeñas cavidades. El mismo, el prototipo PUFFER, es una miniatura de 4 ruedas especiales que se puede plegar para introducirse en sitios de difícil acceso o peligroso. Puede incluso pasar por pendientes de no más de 45º y hasta lleva una especie de cola para mejorar su estabilidad; además de batería, también lleva células solares para recargarse. Su autonomía es de unos 500 m, pero depende de su consumo global de energía. Tal modelo ya ha sido probado a partir de 2016 en Mojave y la Antártida.
    En 2020 la NASA prueba, también en Mojave, otro modelo para exploración de superficies con mucha pendiente, e incluso acantilados. Es el DuAxel que consiste en dos robots que se pueden desacoplar pero quedando unidos por un cable de rescate. Uno de ellos son dos ruedas dentadas unidas por un eje tiene capacidad para ascender por terrenos muy pendientes y desiguales.

    En Europa, la ESA estudia en 2018 el modelo llamado SpaceBok, diseñado por estudiantes de los suizos ETH Zurich y ZHAW Zurich. El prototipo es un robot de 4 patas con lo que su evolución por todo tipo de superficie parece más adecuada que las ruedas o cadenas. Además, el mismo puede saltar lo que le da ventaja frente al simple caminar.

    A principios de 2019 se informa de la propuesta estadounidense de desarrollar un sistema de propulsión para que pequeñas sondas puedan moverse por la superficie de cuerpos celestes de poca gravedad y ampliar así notablemente las posibilidades de exploración. Tal sistema se basa en la disponibilidad en el lugar de agua, aun en forma de hielo, con la que, calentada, se puede realizar una propulsión a base de chorros de vapor. El prototipo se concibe del tamaño de un microondas y, como se resumen, solo necesitaría el agua en el cuerpo y que este tuviera baja gravedad.

EXPLORACIÓN SUBMARINA.
    También cabe citar para el futuro otro tipo de exploradores automáticos: los robots submarinos o subacuáticos. Están pensados para explorar los casi seguros mares u océanos subterráneos de ciertos cuerpos celestes, como algunos satélites de los planetas exteriores (Europa, por ejemplo). A este respecto, este tipo de robots necesitan previamente un sistema de perforación del hielo para acceder tales mares puesto que encima tienen gruesas capas de hielo. La posibilidad del agua líquida en el interior abre una cierta, aunque lejana, posibilidad de que tengan vida, aun elemental.
    A este respecto, la NASA (JPL) con ayuda del CALTECH ya ha iniciado estudios y pretende desarrollar un programa informático de inteligencia artificial para desenvolverse en el medio submarino un robot que pueda estudiar los indicios de vida. Así, en 2016, en la bahía de Monterrey, California, se prueba con una flota de 6 robots autónomos que hacen estudios térmicos, de salinidad y de la dinámica marina.
    El programa de la NASA llamado SUBSEA, en el que colabora la NOAA, comprende la prueba de robots subacuáticos con la vista puesta en los océanos subterráneos de algunos satélites de los planetas exteriores, como Encélado en Saturno. Los robots han de tener presente los aspectos exploratorios químico, geológico y biológico. Su prueba en 2018 se realiza cerca de Hawai, buscando entornos volcánicos submarinos, hidrotermales, que se imaginan potencialmente parecidos a los que pueda haber en los sitios previstos explorar en el futuro; los mismos se quiere creer que son favorables para la posible vida. Los dos robots probados aquí son llamados Hercules y Argus con el apoyo de buque madre Nautilus.
    En 2019, el JPL prueba bajo los hielos de la Antártida, en la estación australiana de investigación Casey, el rover BRUIE, prototipo submarino pensado para la exploración de los mares bajo los hielos que envuelven algunos satélites de los planetas exteriores, como Europa y Encélado. En tales ensayos colabora la Universidad de Australia Occidental. El mismo rover submarino fue probado antes por la NASA en Alaska y en el Ártico.

                                - LA EXPLORACION ROBÓTICA ATMOSFÉRICA.

    Solo para los casos en el que el cuerpo celeste posea una atmósfera significativa, es decir, de una mínima densidad, existe la posibilidad de su estudio y de la superficie con ingenios voladores. Es notable la posibilidad de su uso en Marte, Venus, y otros cuerpos; no lo es en la Luna, Mercurio, asteroides, etc.
    Uno de los medios posibles es con globos que se inflarían en el medio y según su presión regularían la altura operativa. Otro medio es el alado, planeadoras o motorizados con hélices, o mixtos. Tanto la barquilla del globo como otro medio llevarían una serie de instrumentos científicos para toma de datos e imágenes.
    Las posibilidades para el análisis atmosférico se refieren, no a su composición que es analizable desde el suelo también (salvo estratificación) sino, al estudio de corrientes, temperaturas, etc. La perspectiva que da la altura en la observación de superficies, con posibilidad de análisis por teledetección, cubriendo rápidamente grandes áreas, es la otra gran ventaja.
    Los americanos han proyectado algunos de estos ingenios, principalmente pensando en Venus y sobre todo en Marte. Uno de ellos, denominado Entomóptero por su identificación con los insectos, sería un cuerpo dotado de dos alas dobles con una envergadura de unos 2 m, capaz de ascender en el ralo aire marciano a unos 30 m de altura con una autonomía suficiente para alejarse un par de Km de un módulo base tipo sonda dotada de ruedas.
    Un prototipo de avión para volar en Marte, de la compañía Aurora Flight Sciences Corp., se ensayó con éxito el 19 de septiembre de 2002 volando a unos 30 Km de altitud sobre la costa del estado de Oregon. Tal altura es la elegida para simular la baja densidad de la atmósfera marciana.
    Un tipo de aparato se estudia en 2015 (JPL) para la exploración prolongada de atmósferas de los planetas exteriores, en sus capas más elevadas. Se ha denominado windbot, compresión de las palabras viento y robot en inglés, y es una especie de sonda flotante como un aerostato con capacidad de maniobra con ayuda de rotores.
    Otro modelo es el llamado Prandtl-m, ya probado en la alta atmósfera terrestre en simulación de la atmósfera marciana. El mismo se podría formar en el despliegue de la unión de tres cubesats y una de sus misiones sería tomar imágenes de posibles sitios de aterrizaje para futuros vuelos tripulados.
    Para el estudio del satélite Titán de Saturno también se prevé una sonda de este tipo que pueda volar por su atmósfera. Para el diseño de un prototipo llamado TWA, la NASA contrata en 2016 a las empresas Global Aerospace Corporation y Northrop Grumman, y se parte del modelo TLEAF de esta última. El ingenio volador ha de llevar como sistema de energía el radioisotópico y aunque ha de regular la presión como un aeróstato, ha de tener una aerodinámica como la de un planeador y una maniobrabilidad aceptable para poder evolucionar por la citada atmósfera.



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