La NASA probó un nuevo vehículo de exploración lunar para futuras misiones: cómo funciona

La NASA puso a prueba el rover ERNEST en el desierto de Colorado y comprobó que puede recorrer 26 kilómetros con mínima intervención humana, un avance que busca llevar futuras misiones lunares y marcianas hacia terrenos que hoy están fuera del alcance de los vehículos robóticos de la agencia.

Durante la campaña más reciente, el prototipo avanzó a velocidades de hasta 1 km/h y acumuló 37 horas de conducción distribuidas en siete días de pruebas intermitentes. Ese rendimiento equivale a un orden de magnitud por encima de la velocidad máxima con la que se desplazan Curiosity y Perseverance sobre Marte.

El vehículo, cuyo nombre completo es Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain, fue desarrollado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, JPL, en el sur de California.

Su función actual es doble: servir como banco de ensayos para nuevas capacidades de autonomía robótica y probar sistemas de movilidad capaces de atravesar superficies complejas.

Issa Nesnas, tecnólogo principal de JPL y responsable de autonomía en un concepto de misión de la NASA para un posible rover lunar de largo alcance, explicó que estas pruebas permiten ajustar tanto el hardware de movilidad como el software de autonomía para desplazarse a grandes distancias en una amplia variedad de terrenos y condiciones de iluminación previstas en la Luna.

El prototipo busca abrir rutas para misiones de largo alcance en la Luna

ERNEST mide 1,2 metros de largo y tiene cuatro ruedas. A diferencia de los rovers marcianos actuales de la NASA, el prototipo puede elevar individualmente cada una de sus ruedas de malla para superar obstáculos que detendrían a Curiosity y Perseverance.

El equipo de Nesnas utiliza el vehículo para demostrar que es posible construir un rover del doble de tamaño y apto para una misión lunar de larga distancia. James Keane, científico planetario de JPL que trabaja en misiones lunares, resumió esa posibilidad con una imagen simple: “Podrías hacer un viaje científico por carretera a través de la Luna, o de Marte, con este vehículo”.

El objetivo inicial de los ingenieros fue mecánico: diseñar un rover relativamente simple y de bajo costo que mejorara el sistema de suspensión rocker-bogie, presente en todos los rovers marcianos de la NASA desde Sojourner. Ese sistema pasivo mantiene una carga relativamente constante sobre las seis ruedas mediante puntos de pivote y puntales que permiten que cada rueda se adapte a los cambios de la superficie.

En ERNEST, la suspensión activa permite gestionar la distribución del peso entre las ruedas. Dos articulaciones motorizadas en la parte delantera accionan un cardán que le permite desplazarse con diferentes modos de marcha, entre ellos movimientos de contorsión, caminata sobre ruedas y ascenso de obstáculos.

El rover también incorpora un mecanismo de embrague con el que puede alternar entre suspensión activa y pasiva. La segunda ofrece menor capacidad para sortear terreno difícil, pero consume menos energía, y sus cuatro ruedas direccionales le permiten moverse en cualquier dirección, incluso lateralmente.

Hari Nayar, tecnólogo principal de JPL y líder del equipo de ERNEST, dijo que la premisa del proyecto fue comprobar si podía diseñarse un sistema robótico de movilidad planetaria superior a los existentes.

“Si bien el sistema de balancín-bogie ha tenido mucho éxito en los últimos 30 años, durante ese tiempo se ha investigado mucho sobre la movilidad y la interacción con el terreno”, afirmó.

La autonomía se entrenó con aprendizaje por refuerzo y miles de horas de simulación

Antes de llegar a la versión actual, el equipo construyó dos prototipos anteriores de unos 0,6 metros de largo para ensayar 11 configuraciones de suspensión activa. En un remolque lleno de simulante de regolito lunar, los ingenieros realizaron experimentos durante varios meses con distintos ángulos de inclinación hasta definir el diseño final.

Después ampliaron la escala del vehículo e incorporaron una cabeza rectangular montada sobre un mástil de 1,4 metros de altura. El hardware quedó terminado en septiembre de 2024, pero el rover todavía dependía de un operador humano que lo guiaba con un joystick y le enviaba instrucciones para superar obstáculos.

Para enseñarle a tomar decisiones por sí mismo, el equipo recurrió al aprendizaje por refuerzo, una rama de la inteligencia artificial en la que el robot aprende a partir de su interacción con el entorno.

El Laboratorio de Dinámica y Simulación en Tiempo Real de JPL desarrolló un entorno virtual de alta fidelidad que replica el comportamiento del rover.

Los ingenieros alimentaron ese simulador con datos recogidos del comportamiento del vehículo real sobre distintos tipos de terreno.

En un clúster de computación de alto rendimiento ejecutaron numerosas simulaciones en paralelo y, en algunos fines de semana, completaron miles de horas de pruebas.

Tras meses de entrenamiento virtual, el equipo verificó si los nuevos algoritmos autónomos permitían al rover atravesar accidentes del terreno que detendrían a un vehículo con suspensión pasiva.

Para eso montaron en el Mars Yard de JPL, una pista exterior de ensayos, un circuito con ondulaciones de arena, montículos de escombros, escalones y pendientes pronunciadas.

La publicación señaló que el rover completó el recorrido por sí solo y desde entonces ha superado muchos circuitos similares. Ahora el equipo de Nayar inició un nuevo proyecto de autonomía para integrar la capacidad de decidir cuándo y cómo usar la suspensión activa con una navegación inteligente de mayor alcance.

El propósito es que ERNEST pueda planificar rutas eficientes, afrontar obstáculos superables y rodear los que representen un peligro. Esas capacidades podrían incorporarse a futuras misiones de rover destinadas a paisajes difíciles de Marte y a regiones más accidentadas de la Luna.