El rover Perseverance de la NASA, que actualmente recorre la superficie de Marte, está equipado con tecnología de última generación diseñada para cumplir con los ambiciosos objetivos científicos de la misión. Entre los dispositivos del equipo, los que más nos interesan a los geotécnicos son el sistema y las brocas de perforación, fabricadas con materiales extremadamente resistentes como el carburo de tungsteno, conocido comercialmente como Widia. Las brocas de Widia son esenciales para que el rover pueda perforar el terreno marciano y recolectar muestras que podrían ampliar nuestro conocimiento del planeta rojo.
Perforando en Marte
El proceso de perforación en Marte es una tarea increíblemente compleja, no solo porque implica perforar en un entorno extraterrestre sino también porque se realiza a una distancia de entre 50 y 400 millones de kilómetros de la Tierra, dependiendo de la posición orbital de Marte en cada momento. Cada movimiento y acción del rover Perseverance se lleva a cabo de manera remota, desde el Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, California, mediante instrucciones precisas y muy conservadoras para minimizar los riesgos de las operaciones. Dado que, como es lógico, no hay posibilidad de enviar repuestos o realizar reparaciones in situ, los materiales y equipos utilizados en la perforación deben tener la máxima fiabilidad y durabilidad.
Para realizar las perforaciones, el rover Perseverance está equipado con un brazo robótico que incorpora un taladro rotopercutor de 2 m de longitud. Este taladro está diseñado para operar con una precisión excepcional, permitiendo al rover perforar y extraer pequeñas muestras de entre 5 y 6 cm de longitud y de un grosor algo superior al de un lápiz. El proceso de perforación no solo enfrenta la dureza del terreno marciano, sino también la necesidad de que las herramientas resistan las duras condiciones del planeta durante toda la misión.
Una vez realizada la perforación, la muestra de terreno marciano se almacena en un tubo metálico herméticamente sellado. Estos tubos están diseñados para proteger las muestras de la contaminación y de las duras condiciones de Marte, con la esperanza de que algún día puedan ser traídas de vuelta a la Tierra en futuras misiones espaciales.
El rover Perseverance está equipado con 43 tubos, de los cuales 38 están destinados a la recolección de muestras, mientras que cinco son «tubos testigo» diseñados para monitorizar y documentar la limpieza del sistema de muestreo a lo largo de toda la misión.
Desde su llegada a Marte en febrero de 2021, el Perseverance ha recogido un buen número de muestras, tanto de roca como de regolito, un material compuesto por fragmentos de roca y granos minerales, no consolidados, que descansa sobre la superficie de las rocas. Estas muestras no solo son valiosas para los científicos que buscan signos de vida extraterrestre, sino que también son cruciales para los ingenieros que están diseñando futuras misiones tripuladas a Marte. El regolito, por ejemplo, puede afectar negativamente a los trajes espaciales y los paneles solares, por lo que entender su composición y comportamiento es vital para la seguridad y el éxito de las próximas aventuras espaciales.
Fuente: https://www.nasa.gov/missions/mars-2020-perseverance/perseverance-rover/nasas-perseverance-rover-gets-the-dirt-on-mars/
Fuente: https://www.nasa.gov/solar-system/nasas-perseverance-rover-successfully-cores-its-first-rock/
Fuente: https://www.nasa.gov/solar-system/nasas-perseverance-rover-successfully-cores-its-first-rock/
Las brocas de perforación del Perseverance
Para ejecutar las perforaciones, el Perseverance cuenta con las siguientes brocas:
- 1 broca de regolito, similar a una pica con pequeños agujeros en un extremo, que permite recoger material suelto como el regolito con precisión.
- 6 brocas para el sustrato rocoso, diseñadas para extraer muestras cilíndricas de roca, que son fundamentales para analizar la geología marciana y buscar posibles signos de vida microbiana antigua.
- 2 brocas de abrasión, para remover la capa exterior de polvo de las rocas, lo que permite al rover obtener datos precisos sobre la composición interna de las mismas.
Fuente: https://science.nasa.gov/resource/perseverances-drill-bits/
El rover puede seleccionar y utilizar cualquiera de estas brocas en función de las características del terreno al que se enfrenta, adaptando su estrategia de perforación para maximizar la eficacia y precisión en la recolección de muestras.
La importancia del carburo de tungsteno
Las brocas utilizadas por el Perseverance están fabricadas con carburo de tungsteno de grado K92, un material extremadamente resistente y duradero, ideal para enfrentar el terreno y las condiciones adversas de Marte. El grado K92 en carburo de tungsteno hace referencia a una clasificación específica que indica la composición y las propiedades del material. Este grado particular es conocido por su alta resistencia al desgaste y su dureza, características que lo hacen especialmente adecuado para aplicaciones de perforación en entornos extremadamente exigentes. El número 92 se refiere a la mezcla precisa de los componentes del carburo de tungsteno, optimizada para lograr un equilibrio perfecto entre dureza y tenacidad.
El carburo de tungsteno es un material ampliamente conocido y utilizado en las perforaciones geotécnicas aquí en la Tierra. Su durabilidad y resistencia lo han convertido en un componente habitual de herramientas que deban enfrentarse a terrenos difíciles, como las utilizadas en la perforación de pilotes en roca o las ruedas de la hidrofresa.
con punta de Widia.
Impresionante, ¿verdad?
No sé a ti, pero a mí me parece ciencia ficción que en estos momentos haya un rover paseando por Marte y realizando prospecciones geotécnicas. Pese a que hablamos de otro nivel de tecnología y de inversiones, resulta curioso comprobar cómo tanto la técnica de perforación a rotoperforación como los materiales empleados por la NASA en Marte, son análogos a los utilizados en la Tierra en aplicaciones convencionales. El proceso global y el nivel de ingeniería no son comparables, por supuesto, pero es fascinante ver cómo las soluciones desarrolladas para los desafíos en nuestro planeta encuentran su lugar en la exploración espacial.
¡Y mención especial a la Widia!, el carburo de tungsteno, un material cuya extraordinaria dureza y durabilidad nos permite enfrentarnos, ya en más de un planeta, a sustratos rocosos competentes.
Referencias
- Mars Rock Samples
- NASA’s Perseverance Rover Gets the Dirt on Mars
- NASA’s Perseverance Rover Successfully Cores Its First Rock
- Perseverance: Nasa Mars rover collects ‘amazing’ rock samples
- Perseverance’s Drill Bits
- NASA’s Perseverance Mars rover using piece made at Kennametal’s Langford site
¡Saludos y hasta el próximo artículo!