Orpheus está diseñado para soportar las altas presiones de las fosas oceánicas más profundas
Cuando en septiembre de 2018 el drone Orpheus emergió de las aguas de Cape Cod, el biólogo de aguas profundas Tim Shank se sintió aliviado. Cuatro años y medio antes, Shank, un científico del Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI, por sus siglas en inglés), había enviado hasta las profundidades del océano una nave de exploración de última generación, pero el vehículo nunca regresó.
Sólo volvieron a la superficie piezas de plástico destrozadas.
Esta vez, el nuevo robot de exploración Orpheus pasó su primera prueba: La máquina se sumergió sola en el oscuro mar durante una hora, sin ningún control humano. Críticamente, el drone volvió. Entusiasmado con el regreso de Orpheus, Shank dijo que mandó un correo electrónico a su colega de exploración oceánica, el cineasta y explorador de aguas profundas James Cameron.
"Estamos de vuelta", escribió Shank.
Los científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) colaboraron para construir Orpheus, un pequeño robot autónomo capaz de explorar lo más profundo, reinos inexplorados en el océano y, posiblemente algún día, explorar mundos extraterrestres en nuestro sistema solar, como las lunas Europa y Encelado.
En estos reinos lejanos, sin una atadura que vincule al robot con los humanos en la superficie, este tipo de instrumento debe ser capaz de explorar, mapear y fotografiar estos mundos por sí solo, sin un humano en los controles. "Le dejamos ir y que siga su curso", dijo en una entrevista John Leichty, un ingeniero de robótica de la NASA.
El mayor esquema de la NASA y Woods Hole no es solo tener un solo Orpheus capaz de visitar aguas desconocidas, sino también tener una flota de ellos recorriendo el océano profundo como un cardumen de curiosos tiburones.
En la Tierra, Orpheus está diseñado para sumergirse en las presiones extremas y la oscuridad total de la zona hadal del océano, que abarca desde profundidades de 6.000 a 11.000 metros (20,000 a 36,000 pies) bajo de la superficie.
"Tenemos algunas preguntas fundamentales sobre quién vive allí", dijo Shank. "Realmente es un mundo extraño en un mundo no extraño".
Estas regiones inexploradas están ubicadas dentro de las oscuras fosas del océano y forman grandes franjas en el profundo Océano Pacífico central.
"Esta es un área de más de la mitad del tamaño de Australia que aún no hemos explorado", dijo Shank.
Durante la primera inmersión de Orpheus en el otoño de 2018, el barco de exploración Alucia de OceanX abandonó Woods Hole y viajó a aguas cercanas a Cape Cod, Massachusetts. Allí, los miembros de la tripulación bajaron el dron al agua antes de soltar la atadura, permitiendo a Orpheus, que aún no es capaz de explorar con total autonomía, seguir una ruta preprogramada a unos 570 pies bajo el océano.
Estos esfuerzos oceánicos, especialmente con grandes embarcaciones como la Alucia, no son baratos. Durante los próximos cuatro años, OceanX y la organización benéfica Bloomberg Philanthropies han comprometido $ 185 millones para las misiones de investigación de Orpheus y otras.
Reconociendo que los esfuerzos en aguas profundas a menudo se ven obstaculizados por la financiación, los ingenieros de Orpheus intencionalmente mantuvieron pequeña la nave. Mide un metro y medio de largo y pesa alrededor de 250 kilos. En contraste, muchas embarcaciones tradicionales de exploración robótica, comúnmente conocidas como ROV, tienen aproximadamente el tamaño de una camioneta Volkswagen, señaló Shank. "Son bastante masivos", dijo.
Construir un vehículo de exploración oceánica más pequeño es más barato, más fácil y no requiere un barco enorme, explicó Leichty de la NASA. Y para los océanos más allá de la Tierra, los robots más pequeños son más fáciles de volar al espacio.
"Es difícil enviar cosas pesadas al espacio", dijo Leichty.
Entonces es esencial, para ambos viajes a los reinos más remotos de la Tierra y más allá, una solución sensible al dinero. Aunque la zona hadal cubre una franja significativa del planeta, sigue siendo un lugar en gran parte misterioso. Por debajo de las profundidades de 6.000 metros, o 20.000 pies, la vida es diferente. Shank describe los 6.000 metros como un límite donde se produce un gran cambio repentino en las especies gracias a la presión de aplastamiento, una presión que describió como 16.747 aviones lanzados sobre una moneda de diez centavos.
"Allí hay una biología que está separada del resto del océano y queremos llegar allí", dijo Shank.
A pesar de que la zona hadal es inhóspita para la mayoría de la vida en la Tierra, allí florecen las criaturas. Shank dijo que si bajaba a estas profundidades una caballa de 9 kilos, la vida que se encontraría en la oscuridad simplemente devoraría al pez en pocas horas. "No quedaría nada más que huesos", dijo.
Peces de boca ancha recientemente descubiertos recorren el fondo, "monstruos del barro" acechan a la presa, y camarones con prolongadas antenas acechan en la oscura columna de agua.
Orpheus aún no ha entrado en la zona de hadal, pero el pequeño marco ágil del robot está diseñado para sobrevivir a la presión allí presente, a diferencia de la mayoría de los ROVs. "Las presiones se vuelven tan grandes que un ROV normal colapsaría", señaló Shank.
Y, a diferencia de otros exploradores robóticos, Orpheus está diseñado para aterrizar en el fondo oceánico más profundo, a 36.000 pies de profundidad, para filtrar el suelo, recoger muestras y llevarlas de vuelta a la superficie.
Océanos extraterrestres
No hay duda de que nuestras fosas oceánicas más profundas son reinos en gran parte inexplorados.
"Conocemos la superficie de la Luna mejor que el fondo de nuestros océanos", dijo Andrew Dombard en una entrevista, un científico planetario de la Universidad de Illinois en Chicago que no está involucrado en el proyecto Orpheus.
Los drones Orpheus cambiarán eso, dijo Shank de Wood Hole. Pero visitar océanos más allá de la Tierra es, como uno podría esperar, un objetivo a largo plazo significativamente más ambicioso.
"Los desafíos son muchos y extremos", dijo Dombard, quien ha estudiado formas de atravesar la capa de hielo de 15 millas que rodea a Europa, la cuarta luna más grande de Júpiter.
Uno de los mayores desafíos es alimentar la sonda extraterrestre oceánica, dijo Dombard. En la Tierra, Orpheus puede arreglárselas con baterías, pero eso no lo sustentará en un planeta extraño, donde las baterías no se pueden recargar. Podría servir la energía nuclear, dijo, pero eso significa construir un drone que pueda manejar la radiación y el excesivo calor producido por las reacciones nucleares.
Luego, está la terrible presión. En Europa, si una sonda espacial encuentra alguna forma de atravesar la robusta corteza helada de la luna, el drone podría tener que descender 100 millas debajo del mar para alcanzar el fondo del océano. "Estás lidiando con presiones que son mucho peores de las que estás lidiando en la Tierra", explicó Dombard. Aunque observó que las presiones sobre la pequeña luna de Saturno, Encelado, serían menores, por lo que podría ser más adecuada para una misión de exploración oceánica.
Ha comenzado el entrenamiento de Orpheus para volverse mayormente autónomo, y en los próximos dos años la máquina empleará tecnología de reconocimiento de imagen, como la que cada vez emplean más los automóviles, para identificar objetos y bichos, dijo Shank.
Al final, quizás el mayor desafío para explorar los mares de Europa no sea el técnico.
"A lo largo de mi carrera, he aprendido a subestimar nunca las ideas que surgen con estos ingenieros", dijo Dombard. "Creo que estos son problemas solucionables pero requieren dinero, y en este momento pueden requerir demasiado dinero".
El presupuesto de la NASA ya está limitado, con su costoso mega cohete, que aún está a años de una prueba, está agotando el presupuesto de $ 19 mil millones. La agencia espacial, sin embargo, tiene planes de lanzar en 2023 su nave espacial Europa Clipper al mundo oceánico. La sonda de Europa se pricipitará en la superficie de la luna y evaluará la probabilidad de que pueda soportar la vida.
Por ahora, Dombard dijo que está complacido de saber que una flota de drones Orpheus pronto podría sumergirse en los reinos alienígenas de nuestro propio planeta. Cualquier otra cosa sería un beneficio adicional.
"Explorar Encelado y Europa ciertamente sería una lotería", dijo.
