Un equipo de investigación de la Universidad de Málaga ha confirmado con ensayos al aire libre y en un simulador, que el uso de cámaras térmicas facilita el análisis de la composición de la tierra en Marte. Esta información permite 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.

Ejemplos de imágenes del conjunto de datos Navcam de Perseverance tomadas en los soles (días marcianos) 193, 237 y 118, respectivamente. (a) Lecho de roca. (b) Suelo intermedio. (c) Suelo arenoso.

Los exploradores enviados a Marte, además de tomar muestras físicas para su posterior estudio en la Tierra, analizan mediante distintos métodos de imagen, el terreno por donde se mueven. Conocer cuál es la composición del suelo les permite también no adentrarse en lugares donde queden varados o chocarse contra macizos que pueden dañarlos.

Los investigadores han comparado distintas opciones en la toma de muestras gráficas del terreno: imágenes 3D, sensores de infrarrojos, cámaras tradicionales… 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, han determinado 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, 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 de 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.

Los exploradores enviados a Marte toman muestras físicas para su posterior estudio en la Tierra y analizan mediante distintos métodos de imagen, el terreno por donde se mueven. Imagen de WikiImages en Pixabay.

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 el investigador de la Universidad de Málaga Carlos Pérez del Pulgar, uno de los autores del artículo.

El equipo de la Universidad de Málaga responsable 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 estos suelos 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.

Marte, sonríe, por favor

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 usan dispositivos que convierten la energía térmica en eléctrica, llamados termopilas. Son 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 solo capturan visualmente el suelo, sino que también registran la cantidad de radiación térmica emitida. Estas imágenes proporcionan información sobre la temperatura y la distribución del calor. Según estos datos, es posible conocer cuál es la composición del terreno.

La simulación de las condiciones marcianas se realizó en el UMALASERLAB MEC.

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.

Los trabajos se han financiado mediante el proyecto ‘Sensor multimodal inteligente para identificación de características terramecánicas en vehículos autónomos rurales (IMSITER)’ de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía.

Referencias

Raúl Castilla-Arquillo, Anthony Mandow, Carlos J. Pérez-del-Pulgar, César Álvarez-Llamas, José M. Vadillo y Javier Laserna. ‘Thermal Imagery for Rover Soil Assessment Using a Multipurpose Environmental Chamber Under Simulated Mars Conditions’. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2024

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