Proyecto Colmena: los robots de la luna - Gatopardo

Proyecto Colmena: los robots mexicanos de la Luna

Colmena, un proyecto universitario, será la primera misión mexicana y latinoamericana en pisar el suelo lunar. Cinco minirrobots autónomos, diseñados y creados por científicos del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, explorarán las superficies expuestas al medio interplanetario. 

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De día, cuando los rayos solares hayan desterrado la oscuridad de la superficie lunar, un grupo de minirrobots será catapultado desde la nave Peregrine, de la empresa estadounidense Astrobotic, para una misión con la que México se inscribirá en la historia de la exploración lunar. Colmena es el primer proyecto del país y es universitario. Consta de cinco robots que navegarán sobre la superficie de la Luna —previsto para finales del segundo semestre de 2022—, desafiando la adversidad del ambiente espacial. Y harán mediciones del regolito que se ha formado gracias al incesante bombardeo de micrometeoritos que han roto las rocas lunares en pequeños pedazos en los últimos 4 500 millones de años. Este polvo, cargado electrostáticamente, está compuesto por elementos como metales, silicio y oxígeno, y disperso en el piso de nuestro satélite, donde las temperaturas oscilan entre los 184 °C y los 214 °C.

La incertidumbre es latente porque la electrónica de los robots mexicanos estará a dos centímetros de la superficie y los dispositivos autónomos estarán inmersos ahí, en un ambiente hostil, entre ese polvo fino compuesto de gránulos amorfos parecidos al vidrio molido, radiactivos, tremendamente abrasivos, capaces de destruir mecanismos y producir cortocircuitos; es decir, lo peor para la tecnología. Según la NASA, esto quedó ilustrado tras las seis misiones del Programa Apolo que alunizaron tripulaciones humanas entre 1969 y 1972, las cuales reportaron lo problemático que resultó el polvo lunar, que —pese a tener el grosor de un cabello humano— oscureció la visión desde las naves durante el alunizaje y obstruyó mecanismos de los trajes espaciales de movilidad extravehicular. También se observó que rayaba las cubiertas de los instrumentos y que interfería con el cierre de los trajes.

Los tripulantes de las misiones Apolo volvían al módulo con los trajes totalmente cubiertos de regolito, después de estar en la superficie, y no había forma de limpiarlo. En un documento de la NASA, que aborda sus efectos, se puede leer el reporte del astronauta Gene Cernan, comandante del Apolo 17, quien dijo: “Se adhería a cualquier superficie, incluso la piel, y era imposible eliminarlo”. Este documento de 2005 también cuenta que el polvo lunar puede comprometer la salud de los astronautas, luego de una inhalación prolongada. Las tripulaciones informaron que desprendía un olor característico y penetrante. David Scott, comandante del Apolo 15, sugirió incluso que olía a pólvora. Se alojó hasta en las aberturas más pequeñas de la ropa y se coló al módulo de mando durante la misión Apolo 12. Se sabe que el regolito puede ser peligroso; en el pasado irritó los ojos y pulmones de los astronautas.

Los minirrobots, hechos de acero, titanio y aluminio, tendrán que demostrar si pueden o no moverse con sus dos ruedas a través de ese polvo que levita en la superficie lunar, donde las huellas de los astronautas no se borran porque no hay viento ni mareas. Nadie ha hecho mediciones de las características del regolito que compone la exosfera lunar, que es más una capa de polvo flotando, y estos robots podrían ser los primeros en hacerlo.

Este estudio es relevante para la NASA, para las agencias espaciales y para todas las empresas privadas con planes de hacer viajes extraterrestres, porque todos están buscando la manera de extraer oxígeno y agua de la superficie lunar. Al parecer, la idea de obtener combustible, metales y otros recursos ya no será cosa de ciencia ficción, porque las potencias y los grandes empresarios, como Elon Musk, buscan ya la manera de hacer minería en la Luna y otros objetos celestes, como los asteroides.

A cincuenta años de que el último humano visitara la superficie lunar, un equipo multidisciplinario de investigadores, liderados por el físico argentino Gustavo Medina Tanco, se prepara para probar ahí el diseño y la electrónica de estos robots, que miden apenas doce centímetros de diámetro y pesan 56 gramos. Cuando estén en la Luna, funcionarán con paneles solares.

Si consideramos que un día en nuestro satélite equivale a veintisiete terrestres, y conociendo los registros de temperatura, se decidió que la misión se realice alrededor del mediodía lunar y hasta antes de que oscurezca. La luz solar les dará la energía necesaria para una misión que durará entre nueve y diez días, tiempo en el que probarán su capacidad de organización, agrupamiento y funcionamiento como enjambre, realizando mediciones inéditas.

Los robots de la luna de la UNAM

Colmena: los robots de la Luna. Ilustraciones de Jimena Estibaliz.

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Para resolver el problema complejo que supone la exploración de recursos naturales en la Luna, Colmena propone usar robots que imiten las grandes tareas en equipo que realizan las abejas. Gustavo Medina Tanco —quien desde 2006 se unió a las filas del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM (ICN-UNAM), doctor en Ciencias por la Universidad de São Paulo, y quien además realizó un par de estancias posdoctorales en el Royal Observatory, en Greenwich, y la Universidad de Leeds, y se ha involucrado en proyectos que mezclan física teórica, física experimental e ingeniería espacial— dice con entusiasmo que este quinteto robótico “es la primera etapa de un nicho de tecnología que se quiere desarrollar, para que México no participe como un consumidor, sino como un actor, un productor de bienes, riqueza, conocimiento y bienestar”.

El creador del Laboratorio de Instrumentación Espacial (Linx) cuenta con orgullo que aquí nació Colmena, dentro del ICN-UNAM, adonde asisten alumnos de áreas como Ingeniería, Física, Matemáticas, Astronomía, Actuaría, Abogacía y hasta Psicología. A simple vista el lugar no revela la capacidad tecnológica para desarrollar proyectos espaciales, pero vio pasar a más de doscientos jóvenes que colaboraron en las diferentes etapas de desarrollo de la carga experimental, que incluye los cinco minirrobots y un dispositivo llamado TTDM, en el que estos irán alojados, con un peso de 608 gramos (el equivalente a tres celulares).

Medina Tanco llegó al ICN-UNAM por su trabajo en física de partículas. Ya venía trabajando en colaboraciones internacionales para experimentos espaciales y había representado a la Agencia Espacial Brasileña en la Agencia Espacial Europea. Cuando llegó a México se dio cuenta de las carencias en el sector espacial, y por eso impulsó la creación de Linx hace catorce años, con el apoyo de la máxima casa de estudios. El laboratorio comenzó en proyectos de colaboración internacional en ciencia. En 2019, junto con otros seis países, este laboratorio puso una cámara ultravioleta en la Estación Espacial Internacional para la observación de partículas de muy alta energía en la atmósfera. Además, está trabajando con nanosatélites, el primero de los cuales fue lanzado en 2021, Nano Connect-2, desarrollado en la UNAM con apoyo del Gobierno de Hidalgo y la iniciativa privada.

Durante la conferencia de prensa en la que se presentó Colmena no se informó del costo de esta primera misión lunar. Medina Tanco solo responde que “la Agencia Espacial Mexicana (AEM), contribuyó a través del extinto Fondo Sectorial AEM-Conacyt; también recibimos apoyo del Gobierno de Hidalgo, de diversas empresas internacionales y mexicanas que han apoyado a Linx y a este proyecto en particular”. Precisamente, el Fondo Sectorial AEM-Conacyt fue desaparecido por la administración del presidente Andrés Manuel López Obrador en 2020, junto con otros 109 fideicomisos públicos. Sin estos fondos, ¿podrá repetirse esta hazaña tecnológica?

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Los cinco minirrobots circulares viajarán a la Luna en el módulo de alunizaje Peregrine, una nave espacial sin tripulación que volará en el cohete Vulcan Centaur, de United Launch Alliance. Esta nave tiene un diseño exterior que se asemeja a una olla invertida y mide casi dos metros de altura. Peregrine es el primer módulo de alunizaje de la iniciativa Commercial Lunar Payload Services, de la NASA. Según el blog tecnológico Engadget, “Peregrine mide casi seis pies de altura [1.83 metros, aproximadamente] y puede transportar hasta cien kilogramos”. Y ofrece costos relativamente baratos: “1.2 millones de dólares por kilogramo para transportar cargas útiles a la superficie de la Luna. Parece caro, pero es una ganga en comparación con el costo de los lanzamientos de cohetes, como los de SpaceX, que cobra 67 millones de dólares por cada lanzamiento del Falcon 9”, que solo llega a la órbita terrestre.

En abril de 2022, Astrobotic presentó el modelo de vuelo en Pittsburgh, Pensilvania. Peregrine depositará veinticuatro cargas útiles, entre ellas Colmena. La nave llevará instrumentos científicos de tres agencias espaciales; once proyectos de la NASA; un rover llamado Iris, un robot del tamaño de una caja de zapatos de la Universidad Carnegie Mellon; varias cargas útiles de empresas comerciales, y mensajes culturales de todo el planeta. Los minidispositivos irán acomodados como galletas en un envoltorio plateado, en el contenedor TTDM, que no solo protegerá a los robots durante el viaje, sino que una vez en la Luna servirá como catapulta para lanzarlos a la superficie y como centro de comunicaciones entre los robots y la estación terrena en el Linx. Desde aquí se registrarán las mediciones de temperatura y de las cargas electrostáticas del regolito, debidas a los rayos ultravioleta, que enviarán los dispositivos autónomos, coordinándose para moverse y aglomerarse a diez metros del Peregrine.

“Esto no es trivial, porque en la Luna no hay GPS, y los robots tienen que generar sus propios sistemas de referencia y tomar sus propias decisiones de navegación. Esos son objetivos importantes y estratégicos desde el punto de vista de ingeniería”, subraya Gustavo Medina Tanco. Con los robots en la Luna, lo primero que se evaluará será su capacidad para sobrevivir a las condiciones agresivas del espacio. Sus radares, el sistema de telecomunicaciones, sensores y cada una de sus partes deberán funcionar en medio de ese plasma. “Pase lo que pase con la misión, ya es un suceso; si funcionan tendremos información, y si no, también, todo es información nueva”, agrega.

Basta recordar que, cuando el hombre llegó a la Luna por primera vez, no se sabía lo que iba a ocurrir, porque no se tenía información. Cuando la nave Eagle alunizó, y Neil Armstrong pisó la superficie lunar en 1969, uno de los temores era que podía hundirse; se pensaba que era tan polvorienta y esponjosa que las naves espaciales quedarían enterradas en ella, lo que no pasó gracias a lo amorfo del regolito, que se comporta de manera distinta a la arena granulosa de una playa o desierto. De hecho, no es fácil clavar algo en el polvo lunar; por eso, la bandera estadounidense fue más bien sostenida con el material que Armstrong y Buzz Aldrin apilaron alrededor del asta.

La NASA suspendió las misiones Apolo porque se enfrentó a grandes recortes de financiación. Actualmente, los viajes que se planean con el Programa Artemisa —un proyecto de vuelo espacial tripulado que lidera la NASA, con el objetivo de volver a la Luna y llevar a la primera mujer— se centrarán en la creación de bases lunares y que la humanidad se establezca de manera permanente. Muchos se preguntan por qué seguimos en este intento, por qué se invierte en el sector espacial cuando tenemos desafíos globales que atender, como la pobreza, las pandemias o el cambio climático. Las respuestas son muchas, pero lo evidente señala a la economía que generará la minería lunar. La Luna, que ha sido una musa incansable, contiene agua.

Según el Centro de Vuelo Espacial Goddard, cada kilo de suelo lunar podría contener entre cien y cuatrocientos miligramos de agua, o el valor de una gota de lluvia. De acuerdo con la revista Science, se ha calculado “que las regiones polares de la Luna albergan unos cuarenta mil kilómetros cuadrados de zonas en sombra permanente que podrían contener agua, desde cráteres de varios kilómetros hasta depresiones poco profundas en el terreno excavado por meteoritos […]. Alrededor de 60% de esa zona se encuentra en el hemisferio sur de la Luna”.

El satélite es rico en metales preciosos como el platino, el paladio y el rodio, altamente conductores, que podrían usarse en la electrónica; también en minerales como basalto, hierro, cuarzo y silicio; tiene elementos raros como el helio-3, un gas que podría utilizarse como combustible limpio y potente para los reactores de fusión nuclear. El beneficio potencial de estos recursos resulta atractivo, principalmente para las potencias más grandes, que ya están pensando en explotarlos para luego usarlos en la Tierra, o para construir y alimentar los primeros asentamientos humanos lunares, los cuales serán claves para explorar asteroides y planetas cercanos y más allá del sistema solar. Todo lo anterior es conocimiento acumulado desde las misiones Apolo y otras no tripuladas.

La Luna, el quinto satélite más grande de nuestro sistema solar, ha sido el destino de más de cien exploradores robóticos de más de media docena de países. Hasta ahora solo seis misiones con tripulación han volado allá y regresado a la Tierra con 382 kilogramos de suelo lunar y rocas, un par de las cuales, dicho sea de paso, se encuentran alojados en el Universum, Museo de las Ciencias de la UNAM.

Los robots de la Luna

Colmena: los robots de la Luna. Ilustraciones de Jimena Estibaliz

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México firmó, en diciembre de 2021, los Acuerdos de Artemisa que Estados Unidos impulsa mediante la NASA, un primer intento de organizar lo que será la exploración y explotación sostenida y comercial. La firma es una buena noticia, “pero seguiremos destinados a salir solo en las fotos si no se invierte en un verdadero desarrollo del sector espacial como objetivo de Estado. Para ello es necesaria la legislación que permita dicho desarrollo y el establecimiento de empresas nacionales y extranjeras”, sostiene Luis Antonio López Velarde Sandoval, especialista en derecho espacial y miembro del Instituto Internacional de Derecho Espacial. En La nueva era espacial (Gallardo Ediciones, 2022), escribe: “La opción de ignorar la exploración espacial pone a México en una posición de desventaja respecto a otras naciones. Lo que implicaría una disminución y pérdida de oportunidades respecto a la participación en el desarrollo del sector”. En el libro se informa que el país “solo ha colocado dos satélites de comunicaciones en la órbita geoestacionaria y dos nanosatélites [universitarios] en órbita baja”, con una vida limitada a un par de años.

Con la firma de dichos acuerdos de 2021, el Gobierno de México emitió un comunicado en el que dice que el país se ha sumado al Programa Artemisa “para la exploración espacial, cuyo objetivo es establecer una presencia humana sostenible en la Luna”.

Pero Estados Unidos les lleva billones de dólares y años de investigación de ventaja a países en desarrollo como México, un país que, por cierto, sí construyó algunos cohetes y buscó ser parte de la “era espacial” desde 1957. Gracias a los avances científicos de aquellos años se creó la Comisión Nacional del Espacio Exterior en 1962, durante el gobierno de Adolfo López Mateos. Según la revista Muy Interesante, “coordinaría todos los esfuerzos de investigación […]. En 1962 se realizó el lanzamiento del primer cohete de combustible sólido, el Tototl […]. Después aparecerían los Mitl […]. En 1975 subiría el Mitl 2 a 120 kilómetros [altura a la cual se hizo la mayoría de las primeras misiones espaciales rusas y norteamericanas] […]. Estos lanzamientos se efectuaban desde un camión-rampa en el municipio de Cuajinicuilapa, Guerrero”. La comisión fue disuelta, sin embargo, en 1977 por el presidente José López Portillo.

En 2010 se creó la AEM, con la finalidad de impulsar una nueva etapa en el desarrollo espacial de México. “Pero hasta ahora la AEM no ha logrado posicionarse como una institución estratégica para el país. Los recursos monetarios destinados desde su creación hasta la fecha, para el ejercicio de sus actividades, han sido escasos”, señala López Velarde Sandoval, quien también destaca: “México no despega porque no hay un plan estratégico […], [pero] el proyecto universitario ha puesto en alto el nombre del país”.

De acuerdo con Mario Arreola Santander, director de Divulgación de la Ciencia y Tecnología Espacial de la AEM, institución que participó en el desarrollo de Colmena a través del Fondo Sectorial AEM-Conacyt, “con esta misión se demuestra que las instituciones de educación superior son capaces de desarrollar tecnología al más alto nivel, y ya hay empresas en México trabajando para llegar al espacio”, como la mexicana Thrusters Unlimited, que se encuentra en fase de levantamiento de capital. “Vivimos en un mundo cuyo futuro y presente están basados en ciencia, tecnología e innovación, los países de primer mundo invierten en este sector y hasta tienen una carrera por ver quién invierte más, porque quien lo haga va a ser el país más poderoso”, dice Gustavo Medina Tanco.

Por lo pronto, Colmena llega en un momento en el que se ve posible hacer turismo espacial, al menos para quien pueda pagar los boletos que oferta un trío de empresas de cohetes dirigidas por multimillonarios: Blue Origin, de Jeff Bezos; Virgin Galactic, de Richard Branson, y SpaceX, de Elon Musk, que en septiembre de 2021 lanzó un vuelo espacial exclusivamente civil, sin astronautas entrenados a bordo. La exploración espacial ya es parte de las noticias más cotidianas, es un tema recurrente en redes sociales. El pasado julio hubo mucha información de las primeras imágenes científicas del telescopio espacial James Webb, que muestran un infinito universo, desconocido hasta ahora, y que nos han dejado maravillados; conocimos a detalle la composición de nebulosas, cúmulos de galaxias y exoplanetas. Queda muy claro que, ante el universo, hay mucho por conocer y explorar.

Cuando concluya la primera misión mexicana, la humanidad tendrá nuevos datos e información para futuras expediciones, y los pequeños robots “morirán”, se quedarán en la Luna a hacerle compañía a las 96 bolsas de residuos humanos y a los cientos de kilogramos de material que dejaron las misiones Apolo, entre otros objetos, algunos sentimentales, como la foto familiar del astronauta más joven en pisar la Luna, Charles Duke, a sus 36 años, del Apolo 16, la cual muy probablemente ya está blanqueada debido a la radiación solar.

Esta historia se publicó en la edición dedicada a “La revolución tecnológica”.


ELIZABETH RUIZ JAIMESPeriodista de ciencia y fotógrafa. Miembro fundador de la Red Mexicana de Periodistas de Ciencia. Cursó el programa de maestría en Periodismo Político en la Escuela de Periodismo Carlos Septién García. Ha colaborado en diversos medios, como el periódico El Economista y la revista Proceso. Actualmente ejerce como periodista freelance.

JIMENA ESTÍBALIZCiudad de México, 1990. Es ilustradora y diseñadora gráfica. Estudió Diseño y Comunicación Visual en la Facultad de Artes y Diseño de la UNAM. Colabora en proyectos de distinta índole, editorial, cultural y comercial, y su trabajo se caracteriza por la búsqueda continua de contar historias por medio de imágenes.

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