Científicos andaluces determinan que usar cámaras térmicas mejora la exploración del suelo de Marte

Un equipo de investigación de la Universidad de Málaga ha determinado, mediante ensayos al aire libre y en un simulador, que el uso de cámaras térmicas facilita el análisis de la composición del suelo en Marte. Esta información permitirá que los robots exploradores puedan moverse con mayor seguridad, al mismo tiempo que se simplifica la obtención de datos de los distintos terrenos por los que se trasladan.

Los robots exploradores enviados a Marte, además de tomar muestras físicas para su posterior estudio, analizan mediante distintos métodos de imagen el terreno por el que se mueven. Conocer cuál es la composición del suelo les permite también evitar adentrarse en lugares donde queden varados o chocarse contra macizos que puedan dañarlos.

Mediante estos trabajos, que se han financiado a través del proyecto 'Sensor multimodal inteligente para identificación de características terramecánicas en vehículos autónomos rurales (IMSITER)' de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación, los investigadores han comparado distintas opciones en la toma de muestras gráficas del terreno: imágenes 3D, sensores de infrarrojos, cámaras tradicionales, entre otros, para confirmar qué método es el más idóneo para extraer toda la información útil necesaria. Para ello, han realizado ensayos tanto en condiciones terrestres como en una cámara que replica la temperatura y presión de Marte.

Así, en el artículo 'Thermal Imagery for Rover Soil Assessment Using a Multipurpose Environmental Chamber Under Simulated Mars Conditions', publicado en la revista IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, han determinado que las imágenes térmicas 2D de alta resolución permiten estudiar suelos con características heterogéneas, algo que no es posible con los actuales sistemas utilizados en las misiones a Marte. Estas fotografías presentan colores en función de la temperatura del objeto. Por ejemplo, los colores más cálidos, como el rojo y el amarillo, pueden representar más calor, mientras que el azul y el púrpura representan temperaturas más bajas.

Este tipo de cámaras están diseñadas para monitorear y recopilar datos del ambiente con múltiples propósitos, y se encuentran aisladas para evitar interferencias. Ofrecen datos muy precisos y detallados, de mayor calidad que las imágenes infrarrojas generadas artificialmente a partir de fotografías tradicionales. "Además, los resultados del estudio permiten realizar experimentos en suelos con características conocidas bajo diferentes condiciones controladas, como las que se dan en el planeta rojo, por ejemplo", indica a la Fundación Descubre, organismo dependiente de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación, el investigador de la Universidad de Málaga Carlos Pérez del Pulgar, uno de los autores del artículo.

Por otro lado, el sistema ha permitido medir los ciclos diurnos de cuatro tipos de suelo de características físicas conocidas, bajo presiones marcianas y terrestres, para realizar un análisis cuantitativo único y una comparación de cómo manejan el calor (comportamiento térmico) y su capacidad para retenerlo (inercia térmica). De esta manera, se puede observar el cambio que se produce en las imágenes, según la composición del terreno, durante un periodo de tiempo continuado.

Datos más precisos y exactos

Las cámaras utilizadas en exploradores como el Perseverance o el Curiosity no son suficientes para caracterizar factores del suelo como la granularidad o la cohesión. En algunos casos, para la medición de la temperatura se utilizan dispositivos que convierten la energía térmica en eléctrica, llamados termopilas, que funcionan como termómetros infrarrojos que no necesitan contacto directo con el objeto que evalúan.

Sin embargo, la propuesta de este trabajo mejora significativamente la obtención de datos, siendo más exactos y precisos. Concretamente, en los ensayos han recopilado un total de 9.225 imágenes radiométricas, que no sólo capturan visualmente el suelo, sino que también registran la cantidad de radiación térmica emitida. Las imágenes proporcionan información sobre la temperatura y la distribución del calor, y, según estos datos, es posible conocer cuál es la composición del terreno.

También han obtenido los datos ambientales de cuatro tipos de suelo de características conocidas para distintos ciclos diurnos en condiciones marcianas y terrestres. Toda la información de las pruebas realizadas se encuentra disponible de manera abierta para la comunidad científica.

La simulación de las condiciones marcianas se realizó en el UMALASERLAB MEC, un cilindro de acero inoxidable de 12 metros de longitud y 1,6 de diámetro, y ventanas en la parte superior y los lados, que reproduce la composición de la atmósfera de Marte. Ahí continúan sus estudios para ampliar el realismo de estas simulaciones y otras acciones de mejora del sistema, como la refrigeración de las cámaras para reducir la temperatura mínima requerida en las mediciones de forma remota.