Por fin averiguan por qué los rovers se atascan cuando exploran la Luna o Marte

A nadie le gusta cuando su vehículo se atasca en el lodo. Ahora imagina que tu vehículo se atascó pero en otro planeta, a millones de kilómetros de distancia, y no es la primera vez que pasa.

Es realmente lamentable cuando un rover, por el cual se han invertido millones de dólares, se queda atorado durante una misión espacial o se caiga de lado. Así le pasó al Spirit, el vehículo que la NASA envió a Marte en 2003, el cual se atascó en la arena a fines de 2009, dejándolo sin posibilidad de recargar sus baterías. El Spirit fue operativo por varios años, y los datos que acumuló antes de su accidente han sido de gran utilidad para la investigación del planeta vecino; sin embargo, mientras crece la carrera internacional por explorar nuevos territorios en la Luna, Marte y hasta en la superficie de asteroides, aumenta la demanda de nuevos vehículos operados por control remoto que eviten calamidades de este tipo.

El diseño de los rovers, así como las pruebas para evaluar su movilidad empiezan en la Tierra, pero un nuevo estudio advierte que las pruebas tradicionales podrían inducir conclusiones excesivamente optimistas respecto al desempeño anticipado de los rovers sobre suelos extraterrestres.

El mito de la compensación gravitacional

Durante décadas, los equipos que preparan los rovers han utilizado métodos como la ‘compensación gravitacional’. Esto implica reducir la masa del vehículo o suspenderlo parcialmente para simular condiciones de baja gravedad. La creencia era que así se replicaba el entorno lunar o marciano. Sin embargo, esta suposición ha sido desacreditada porque tales ensayos conducen a resultados demasiado optimistas y, por lo tanto, poco confiables.

Por ejemplo, al reducir el peso del rover Curiosity para simular la gravedad en Marte (de 907 kg a 340 kg), suelos como los del desierto de Mojave, en California, mostraron mayor resistencia al desplazamiento, lo que generó una evaluación errónea de “transitabilidad” favorable. “Por lo tanto, reducir la masa del explorador, de manera aislada, es insuficiente, a menos que se modifique el suelo para tener en cuenta la menor atracción gravitatoria que actúa sobre el planeta, la luna o el asteroide objetivo”, dice el estudio.

En otras palabras, las pruebas tradicionales no tomaban en cuenta los efectos de la gravedad en la propia tierra.

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Dan Negrut, profesor de Ingeniería mecánica en la Universidad de Wisconsin-Madison, y sus colaboradores indicaron que la gravedad terrestre ejerce una fuerza de atracción sobre la arena mucho mayor que la de Marte o la Luna. En la Tierra, por ejemplo, la arena es más rígida y ofrece mayor soporte, lo que reduce la probabilidad de que se desplace bajo las ruedas del vehículo. Sin embargo, la superficie lunar es más como esponjosa y, por lo tanto, se desplaza con mayor facilidad, lo que implica que los rovers tienen menos tracción. Esto puede dificultar su movilidad.

“En retrospectiva, la idea es simple: necesitamos considerar no solo la atracción gravitatoria sobre el róver, sino también el efecto de la gravedad sobre la arena para comprender mejor su rendimiento en la Luna”, expresó Negrut en un comunicado. "Nuestros hallazgos subrayan la importancia de usar una simulación basada en física para analizar la movilidad del róver en suelo granular.

La simulación lo demuestra

Los autores del estudio, publicado en la revista científica Journal of Field Robotics, desarrollaron un simulador físico denominado Project Chrono, en el que incorporaron un modelo continuo del terreno y técnicas de smoothed particle hydrodynamics (SPH). Además, aplicaron leyes de escala granulométrica (Granular Scaling Laws, GSL), que permiten extrapolar parámetros clave —como la potencia requerida o la velocidad de avance— desde ensayos realizados en la Tierra hacia escenarios de baja gravedad, como la superficie lunar.

Los resultados fueron claros: las pruebas en la Tierra con rovers aligerados —para simular menor gravedad— tienden a mostrar un deslizamiento mucho menor que el que realmente ocurriría en la Luna. En un experimento comparativo, un modelo reducido del tipo MGRU3 registró un 42% de deslizamiento en pendiente, mientras que la simulación de su equivalente lunar, el rover VIPER, alcanzó cerca del 85%. Esta diferencia revela que las pruebas basadas únicamente en compensación gravitacional sobreestiman la capacidad de tracción y movilidad.

“Es gratificante que nuestra investigación sea tan relevante para ayudar a resolver muchos desafíos de ingeniería del mundo real”, afirma Negrut. “Estoy orgulloso de lo que hemos logrado. Como laboratorio universitario, es muy difícil crear un software de calidad industrial que la NASA utilice”.

Los investigadores concluyeron que es tiempo de abandonar la compensación gravitacional como método estándar y transitar hacia simulaciones físicas rigurosas, capaces de revelar verdaderamente los desafíos de movilidad en suelos extraterrestres.