Para nadie es un secreto que la exploración espacial es uno de los campos de estudio que más interés y avances ha demostrado en los últimos años. Es debido a ello que se ha priorizado el acceso a diferentes herramientas robóticas que aumenten la eficacia de los procesos científicos y permitan el reporte de nuevos hallazgos y, además, faciliten la vida de los astronautas. Entre estas herramientas se encuentran los robots espaciales, de los que hablaremos a lo largo de este artículo de Futuro Eléctrico.
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¿Qué son los robots espaciales?
Los robots espaciales son robots diseñados para trabajar en condiciones diferentes a las del planeta tierra. De esta manera, se consolidan como máquinas capaces de ejecutar tareas complejas automáticamente. Son dispositivos que pueden ser manejados por el ser humano a través de dispositivos de control o un ordenador; hay otros que son completamente autónomos, es decir que deciden por sí mismos lo que deben hacer y aprenden de cada acción realizada, por lo que se apoyan en herramientas de inteligencia artificial.
El ambiente espacial requiere necesariamente de robots espaciales con fabricación y diseño adecuado para superar condiciones como la gravedad cero, los cambios térmicos extremos y los altos niveles de radiación. Por ello cada parte de la máquina debe desarrollarse en razón de estos parámetros, vinculando al software o cerebro del robot con el ambiente en el que se encuentra.
Teniendo en cuenta lo anterior, el diseño de los robots espaciales deberá contar con fuentes de alimentación, interfaces de control, diseño electromecánico, locomoción en microgravedad, entre otros.
La robótica espacial ha sido una gran aliada para la industria, ya que ella se alimenta de maquinaria supremamente compleja y pesada, por lo que muchas de las tareas y operaciones de servicio no pueden ser completamente desarrolladas por el ser humano. Esto va de la mano con que el ambiente espacial es bastante hostil, peligroso y no adecuado. Además, las tareas espaciales pueden resultar exigentes y repetitivas, haciendo que la ayuda de los robots sea primordial.
Tipos de robots espaciales y sus diferentes funciones
Debido a la multiplicidad de tareas que se realizan en los procesos de exploración espacial, se han creado diferentes clases de robots espaciales. A continuación mencionaremos los más relevantes:
1. Rovers o astromóviles
Este tipo de robots espaciales son vehículos todoterreno que han sido diseñados para poder movilizarse sin problemas por superficies abruptas y en condiciones extremas. Para lograrlo, este tipo de robots incluye en su diseño los últimos avances en tecnología robótica y digital, a través de herramientas como sensores, cámaras panorámicas, cámaras térmicas espectrometrales, brazos robóticos, entre otros.
Los rovers son dispositivos preparados previamente en simulaciones de terreno; esto sucede, por ejemplo, con aquellos dispuestos para la exploración del planeta rojo: Marte.
Las naves espaciales robóticas son naves no tripuladas que, como su nombre lo indica, se manejan generalmente bajo control telerobótico. Estas naves tienen como objetivo las mediciones de investigación científica y son enviadas a destinos planetarios hostiles como Venus o Júpiter, así como a planetas lejanos, como Saturno o Urano.
3. Telescopios robóticos
Otro de los robots espaciales más usados. Estos son sistemas completamente autónomos que trabajan con listas de observaciones. Esto significa que se prepara la observación, esto se envía a una base de datos para luego ser analizada por un sistema de control automático que selecciona qué tipo de observación se realiza en un momento determinado.
Estos telescopios buscan brindar información precisa y en tiempo real del entorno espacial, generalmente vinculada a amenazas a satélites o sondas espaciales. Además, se implementan con el ánimo de localizar y seguir Objetos Cercanos a la Tierra.
4. Robots astronautas
Vale mencionar que este tipo de robots espaciales se encuentra aún en desarrollo. Son entendidos como androides autónomos que son controlables desde la tierra, mientras están en órbita. El objetivo principal de estas máquinas es apoyar las misiones tripuladas y realizar labores de investigación bajo supervisión humana.
5. Brazos robóticos
En el espacio, los brazos robóticos ofrecen la posibilidad de manipular y transportar equipos y materiales de gran tamaño o de mucho peso, además de realizar trabajos de mantenimiento. De igual manera, se incluyen brazos robóticos en vehículos autónomos todoterreno con el objetivo de realizar experimentos científicos, como la toma de muestras.
6. Cobots
Estos son robots colaborativos que trabajan en conjunto con los humanos, brindando eficiencia y velocidad a las labores de exploración espacial. Están programados para asumir tareas complejas, interactuando con el entorno y con el hombre. Generalmente se implementan para exploración de áreas peligrosas, mapear las superficies de planetas y lunas distantes y la asistencia en la realización de experimentos.
El papel de los robots espaciales en la exploración del espacio
Sin duda alguna, es la tecnología la que marca la diferencia en lo que se refiere a la exploración espacial. Como hemos mencionado anteriormente, los robots espaciales se han venido implementando en diferentes áreas, convirtiéndolos en un apoyo inigualable tanto para los astronautas como para los equipos de investigación.
Dentro de las funciones que cumplen estos tipos de robots se encuentra el transporte de material e insumos. Las estructuras espaciales resultan muy pesadas y de manipulación compleja, por ello, los robots se encargan de transportarlos desde diferentes espacios. De esta manera, se evitan riesgos humanos.
Por otro lado, muchos de los robots ─como es el caso de los brazos robóticos─ son implementados para el mantenimiento de las estructuras espaciales, ayudando a los astronautas en una de las tareas más repetitivas y complejas.
De la mano con lo anterior, otras de las funciones principales se vinculan a movilidad en terrenos hostiles (rovers), la toma de muestras (brazos robóticos, cobots o robots astronautas). Estas son las acciones que mayor impacto generan, ya que fomentan el descubrimiento de nuevos territorios y la identificación de las condiciones en las que estos se encuentran.
Los robots espaciales son una realidad, ¿en qué misiones se han implementado?
Para hablar sobre robots espaciales debemos hablar de aquellas misiones en las que han sido protagonistas. Ejemplo de ellas es la misión Jaguar -1, en la cual se desplegaron dos rovers para realizar una exploración coordinada del ambiente lunar y recolectar la información necesaria.
Los rovers son también utilizados en las misiones a Marte de la NASA; aquí podemos mencionar a dos de los más famosos: Perseverance y Curiosity.
Otro ejemplo de ellos son los SPHERES, los robots esféricos propulsados por CO2 y diseñados por Google y la NASA. Estos fueron enviados a la estación internacional para cumplir las mismas funciones de los astronautas. Son del tamaño de una bola de boliche y cuentan con un hardware estándar con aplicaciones militares y espaciales.
También debemos hablar de Kirobo, el primer robot astronauta enviado a la Estación Espacial Internacional. Fue diseñado por Toyota. El robot permaneció por 18 meses en la ISS, acompañando en las tareas del módulo de experimentación.
Ejemplos de robots espaciales que debes conocer
Debido a su alta importancia, hoy en día hay varios ejemplos de robots espaciales. A continuación te presentaremos algunos de ellos:
- Helicóptero Ingenuity Mars. Este es un pequeño helicóptero que será enviado a Marte junto con el robot Perseverance. Puede volar durante 90 segundos seguidos y se recarga a través de paneles solares. Las órdenes se enviarían con antelación desde la tierra y el helicóptero volaría de manera completamente autónoma en Marte.
- Astrobuses.Estos son sistemas robóticos de vuelo libre que son construidos para aliviar la carga de los astronautas en la estación espacial internacional. Funcionan de manera autónoma o por control remoto para realizar tareas de inventario, documentación de experimentos, entre otros.
- Perseverance. Este es un rover que, además de tener ruedas que le permiten movilizarse con mayor facilidad, cuenta con un taladro para la extracción de muestras de rocas y suelo marciano. Además, a bordo lleva 23 cámaras para navegar Marte y reconocer el entorno.
- Athlete. El siguiente de los ejemplos de robots espaciales es un robot de patas hexagonales. Este vehículo rueda y camina por todo tipo de terrenos, y está diseñado para ayudar a misiones robóticas y tripuladas, además de transportar y depositar cargas útiles. Este robot está siendo probado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
- Dextre. Este robot fue construido para ayudar en la Estación Espacial Internacional. Es un robot telemanipulador de dos brazos que se encarga de trabajos rutinarios y difíciles de mantenimiento tanto dentro como fuera de la estación. Esto lo logra a través de sus brazos, los cuales cuentan con siete articulaciones que se mueven de arriba abajo, de lado a lado y giran. Además, está equipado con una llave inglesa, cámaras y luces.
- Vyommitra. El último ejemplo aún se encuentra en desarrollo. Es un robot humanoide diseñado en la India, que quiere formar parte de una misión experimental sin tripulación. Se espera que el robot pueda ayudar a comprender el impacto de la ingravidez y la radiación en el cuerpo humano. Entre sus funciones se encuentra el control de soporte vital y la relación con astronautas.
¿Cuáles son los desafíos de la robótica espacial?
Aunque los avances han sido sorprendentes, la robótica espacial se sigue enfrentando a desafíos importantes que están especialmente vinculados a las condiciones difíciles de los terrenos. A pesar de los esfuerzos, construir robots adecuados para soportar toda clase de condiciones no es tarea fácil, requiere de mucho tiempo y dinero. Por tanto, resulta en proyectos supremamente costosos y desgastantes. Son, además, proyectos que requieren de mucha investigación y tiempo de desarrollo, por lo que el acceso a ellos puede resultar limitante o condicionado.
Por otro lado, la tele operación de los robots también constituye un inconveniente. Cuando se operan robots en las superficies de otros mundos, se corre el riesgo de retraso en la información o modificación de la misma, dependiendo del lugar en donde se encuentre la máquina.
Como si no fuera poco, la verificación de fidelidad en la tierra es bastante difícil, ya que los sistemas de validación no rinden de la misma manera en entornos espaciales, especialmente para robots de microgravedad. De esta manera, el ser humano no puede asegurar que el robot funcione de la manera esperada en sus misiones.
Todo lo anterior complementado con que aún no existe una infraestructura lo suficientemente grande como para permitir el montaje y desmontaje de robots en el espacio.
Palabras finales
A modo de conclusión, vale resaltar que la exploración espacial reforzará su eficiencia gracias a la implementación de los robots espaciales. Ellos son y seguirán siendo los grandes aliados en la colonización planetaria y en la construcción de un futuro prometedor más allá de las fronteras terrestres.