lunes, 12 de noviembre de 2012

Curiosidades de la Curiosity y otras misiones a Marte.


Autor: Ramón Mas Alberola para Limoncellodigital.com

Siendo aficionado a la astronáutica desde niño, no pude sentir emoción alguna con la primera pisada del hombre en la Luna, ya que entonces sólo tenía 4 años. Sin embargo, pude resarcirme años más tarde con las diferentes misiones de exploración planetaria de la NASA. Desde que en 1976 escuchaba al profesor Luis Miravitlles, explicando los detalles de la misión Viking a Marte, en su programa de divulgación científica de TVE; hasta el 2012, en que puedo seguir en directo, a través de la web de la NASA, http://www.nasa.gov/mission_pages/msl/index.html las andanzas de la Curiosity en su discurrir por lo que hace millones de años era un lago marciano, han pasado 36 años de avances en la tecnología aerospacial, que ha dado lugar a robots en apariencia, cada vez más sofisticados.

Y quiero centrarme en esa aparente sofisticación técnica de estos robots marcianos, porque durante años y con el discurrir de los avances tecnológicos en computación, no entendía muy bien el por qué nosotros usábamos procesadores mucho más potentes que los que iban abordo en cada una de las misiones dirigidas hacia el planeta rojo o misiones espaciales en general. Pensando inicialmente, que era debido al retraso entre el tiempo que se necesitaba en proyectar cada misión y sus componentes, hasta que finalmente era lanzada al espacio. Por ejemplo y como dato curioso: uno de los procesadores principales que está actualmente en funcionamiento en la Estación Espacial Internacional es un i386. Y el ordenador de la Curiosity es una plataforma a 200 mhz.

¿Por qué ocurre esto? y ¿qué ocurriría si montase mi ordenador de escritorio, de última generación, a bordo de la Curiosity?
El primer problema vendría nada más comenzar el despegue del cohete que nos impulsaría a Marte. Las vibraciones harían que se aflojasen casi todos los tornillos de la caja y las placas se saldrían de sus zócalos a causa de la enorme vibración y fuerzas g que tendría que soportar mi “potente” ordenador, haciendo que la caja se convirtiera más bien en un desagradable sonajero.
La solución a este problema es que toda la electrónica de abordo tiene que estar certificada para vuelo, pasando por unas pruebas térmicas, mecánicas y eléctricas muy rigurosas, que eviten estas incidencias. Por lo tanto, para este tipo de entornos las placas carecen de zócalos, pues todos los componentes tienen que ir soldados y con unos recubrimientos de barnices especiales.

Pero aún imaginando que mi ordenador hubiese sobrevivido al primer embate del lanzamiento, llegado a Marte e intentar darle la orden de encendido al ordenador, el sistema operativo ni siquiera habría devuelto un mensaje de error. Todas las placas y la CPU del ordenador, habrían quedado achicharradas en cuestión de segundos. ¿Por qué?

Repasemos las características básicas del entorno de la superficie y la atmosfera marciana: La temperatura en Marte tienen una gran oscilación entre el día y la noche. Las diurnas del invierno suelen ser bastante frías, en torno a 0 grados centígrados, aunque en verano llegan a los 15 o 20 grados sobre cero. Pero las temperaturas nocturnas descienden a -70 grados centígrados, pudiendo llegar en ocasiones a los -140 grados.
Por lo tanto, teniendo sólo en consideración las temperaturas, el ordenador de casa, moriría tiritando de frío en la primera noche en Marte, a no ser que tuviera instalados unos buenos calefactores.

Pero el principal responsable de la “muerte” del ordenador, se encuentra en las características de la atmósfera: La atmósfera de Marte es muy tenue y una de las implicaciones que ello conlleva es que apenas tenga filtro natural de la radiación ultravioleta del sol que incide sobre su superficie. Fuera de la protección que brinda la atmósfera terrestre y los cinturones de Van Allen, las partículas de alta energía (rayos gamma, rayos X, etc.) hacen que cualquier ordenador de los que usamos en casa, se achicharre rápidamente, quemándose toda la electrónica y cualquier memoria instalada.

Para evitar esta contingencia, todos los componentes están diseñados para que sean lo suficientemente robustos y sus prestaciones garantizadas en entornos hostiles como la radiación o las temperaturas extremas en Marte y de esta manera toda la electrónica no se ve afectada por esa radiación.
Eso implica el que se multiplique por 100 el coste de cualquier resistencia usual de los ordenadores comerciales. Así es fácil imaginar el valor astronómico que tendría fabricar un ordenador de la potencia actual, certificado para un entorno como el de Marte. Sería totalmente inviable.

IBM es el líder indiscutible en materia de micropocesadores enviados a Marte. El modelo RAD6000 se convirtió en estándar en el diseño de los ordenadores equipados en las sondas espaciales y que la NASA utilizó desde 1996 a 2004 en las misiones Mars Pathfinder, Mars Climate Orbiter, Mars Odyssey 2001 y los Mars Exploration Rovers (Spirit y Opportunity).
Sólo el precio del microprocesador rondaba los 200.000 euros y no difería mucho de un PowerPC como los que empleaba Apple en los iBook G4. Eran fabricados por BAE Systems, una escisión de IBM. Constaba de algo más de más de un millón de transistores protegidos por una serie de resistores y condensadores que podían derivar a “tierra” la radiación peligrosa. Y la placa base de sólo 15X23 centímetros, corría a la “friolera” de 35Mhz. Con 128 MB de RAM, una EEPROM de 3MB y una memoria flash auxiliar de 256MB.

No disponía de disco duro, ya que la información recogida se enviaba a la Tierra para su procesamiento posterior.

El sucesor del RAD6000 llegó y está en el interior de la Curiosity. Es el RAD750. Aunque fue creado en 2001. Las primeras unidades fueron lanzadas al espacio en el 2005. Está basado en el IBM PowerPC 750 y la CPU, (del mismo precio que su antecesora), incluye una caché extendida L2, tiene más de 10 millones de transistores (Rad 6000 tenía 1,1 millones) pudiendo soportar una gama de temperaturas entre los -55 grados centígrados y los 125 grados y necesita sólo 10 vatios para su funcionamiento
Su sistema operativo se llama VxWorks y es un sistema operativo de tiempo real basado en Linux, con kernel multitarea.

A la vista de estos datos, podemos concluir que en Marte, lo que prevalece es la eficiencia y resistencia, antes que la velocidad, porque avanzando a 4 centímetros por segundo, la Curiosity me recuerda al cuento de la liebre y la tortuga, que todos sabemos cual fue el final… mientras tanto yo aquí en la Tierra, bajo el manto protector de los cinturones de Van Allen, podré seguir jugando con mi ordenador de ultima generación pero también disfrutando de las espectaculares fotografías con las que a diario nos deleita la Curiosity.
 
Autor: Ramón Mas Alberola

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