La Programación y su papel en la exploración espacial

La invención de la computadora electrónica digital, que se produjo en varios lugares distintos entre 1940 y 1950, a menudo estuvo ligada a la resolución de problemas en los campos de la astronomía y la aerodinámica, o concebida para apoyar las tecnologías de diseño y producción de aviones, control de tráfico aéreo, armamento anti nuclear y, más tarde, desarrollo de misiles direccionados. A partir de 1945 e iniciada la Guerra Fría contra la URSS, la comunidad aeroespacial estadounidense empezó a disponer de grandes sumas de dinero procedente de los presupuestos de Defensa. Ello impulsó el desarrollo de la informática digital, que progresó en Estados Unidos mucho más que en Inglaterra, donde se habían diseñado las primeras computadoras dedicadas al descifrado de códigos, los primeros programas informáticos y el primer ordenador comercial. 

un ordenador digital es un mecanismo de múltiples funciones. Si se puede diseñar un programa adecuado para él —esto es una condición imprescindible— entonces puede usarse para una gran variedad de tareas. Esta cualidad, descrita por primera vez en términos teóricos por el matemático inglés Alan Turing en la década de 1930, pronto diferenció al ordenador del resto de las máquinas, generalmente diseñadas y optimizadas para una única función. Así pues la navegación aeroespacial fue tan sólo uno de los campos en los que la informática encontró aplicaciones. La década de 1950 fue testigo de un aumento continuado en la potencia y la capacidad de memoria de los ordenadores, algo que sucedió paralelamente al desarrollo de programas de software de uso general, tales como el lenguaje de programación FORTRAN, y de otros específicos empleados para diseño asistido por ordenador (CAD), fabricación asistida por ordenador (CAM), análisis de esfuerzo y dinámica de fluidos.

una influencia directa de las fuerzas aéreas y de la NASA en la industria informática fue el desarrollo del CAD (siglas de Computer Aided Design, diseño asistido por ordenador). Las fuerzas aéreas patrocinaron un proyecto del Massachusetts Institute of Technology (MIT) que desembocó en el control de las máquinas por una secuencia digital de controles informáticos, codificados en forma de agujeros perforados en una banda de cinta plástica. Los resultados de este trabajo transformaron el funcionamiento de los aparatos no sólo en la industria aeroespacial sino en la metalurgia en general. Al mismo tiempo, ingenieros de varios centros de la NASA llevaban un tiempo empleando ordenadores para que asistieran en los análisis de impacto de cohetes y naves espaciales. Los vehículos lanzadera debían ser lo suficientemente resistentes para almacenar el oxígeno y el combustible así como para soportar las estructuras superiores, al tiempo que resistían la vibración y el impacto del lanzamiento.

Además, tenían que ser ligeros. Los ingenieros aeronáuticos llevaban décadas enfrentándose a este problema; en una compañía aérea, por cada especialista en aerodinámica en nómina podía muy bien haber diez ingenieros trabajando en análisis de impacto. Su misión era asegurar que la nave era lo suficientemente resistente como para sobrevivir a un vuelo y al mismo tiempo lo bastante ligera como para despegar del suelo. La NASA fue la primera en poner en marcha la investigación informática en este campo y entre los resultados obtenidos estuvo un programa de análisis de impacto generalizado llamado NASTRAN: abreviatura de: NASA Structural Analysis (análisis estructural de la NASA), basado en el entonces ya popular lenguaje de programación FORTRAN. Desde entonces es de uso común en la industria aeroespacial.

Durante esa década surge la necesidad de contar con un sistema informático que pudiera integrarse en las distintas misiones del programa Apolo. En este contexto se diseñó el AGC, el Apolo Guidance Computer, un sistema creado en el MIT Instrumentation Laboratory bajo la dirección de Charles Stark Draper, Este computador, con una frecuencia de reloj de 1 MHz, 4 K de memoria RAM y 32 K de memoria ROM, fue innovador en la utilización de circuitos integrados de manera masiva, unos 2 800 fabricados por la empresa Fairchild Semiconductor, con un coste aproximado de unos 150 000 dólares de la época.

La programación del sistema también fue diseñada en el MIT por Margaret Hamilton, una precursora en la disciplina de la ingeniería del software. Para ello estableció una serie de principios, novedosos en aquella época, con el objetivo de conseguir la robustez del código, y por lo tanto la seguridad de la misión. El sistema estaba diseñado para usar un 85 % de su capacidad, dejando el 15 % restante como margen de seguridad para el caso de que sufriera una sobrecarga.

Las tareas ejecutadas en el computador seguían una rígida jerarquía de prioridad, de tal manera que si esa sobrecarga se producía, el sistema sabía cuáles eran los procesos críticos que había que preservar y cuáles había que eliminar para que siguiera funcionando de manera correcta.

Esta concepción del computador como un elemento tolerante a fallos fue una visión pionera para la época, cuya eficacia se pudo comprobar en la misión Apolo 11. Durante la fase de alunizaje de esta misión se produjo un incidente que podría haber resultado catastrófico. La operación de un radar durante el descenso saturó de datos al computador, el cual estuvo a punto de bloquearse, lo que produjo el aviso a la tripulación mediante los famosos códigos de error 1201 y 1202. En otras circunstancias, la misión habría tenido que ser abortada, pero gracias al diseño tolerante a fallos, de Margaret Hamilton, el sistema pudo recuperarse y cumplir su cometido.

La evolución de la programación sigue estando en exponencial crecimiento desde que se acepto la idea que el limite no nos pertenece , pues los propios conceptos que la ciencia nos ha impuesto han sido hechos realidad , desde la primera transferencia remota de datos hasta el primer satélite orbitando nuestro espacio exterior , cada cuenta regresiva a marcado un lugar en al historia , y todos son parte de una aglomeración del futuro que nos aguarda a cada instante. como referencia uno puede inspirarse en las ideas de las próximas tecnologías que están en desarrollo

Potentes sistemas de propulsión para llevarnos allí  y de vuelta más rápido.

Los astronautas con destino a Marte viajarán aproximadamente 225 millones de kilómetros al espacio profundo. Los avances en las capacidades de propulsión son la clave para llegar a nuestro destino de la manera más rápida y segura posible.

Es demasiado pronto para decir qué sistema de propulsión llevará a los astronautas a Marte, pero sabemos que debe estar habilitado con energía nuclear para reducir el tiempo de viaje. La NASA está avanzando en múltiples opciones, incluida la propulsión nuclear eléctrica o únicamente nuclear. Ambos utilizan la fisión nuclear, pero son muy diferentes entre sí. Un cohete eléctrico nuclear es más eficiente, pero no genera mucho empuje sin embargo, la propulsión térmica nuclear proporciona mucho más “empuje”.

Cualquiera que sea el sistema seleccionado, los fundamentos de la propulsión nuclear reducirán el tiempo de la tripulación en su viaje lejos de la Tierra. La agencia y sus socios están desarrollando, probando y madurando componentes críticos de varias tecnologías de propulsión para reducir al máximo los riesgos de la primera misión humana en Marte.

Escudo térmico inflable para aterrizar astronautas en otros planetas.

El rover más grande que hemos aterrizado en Marte es del tamaño de un automóvil, y enviar humanos a Marte requerirá una nave espacial mucho más grande. Las nuevas tecnologías permitirán que las naves espaciales más pesadas entren en la atmósfera marciana, se acerquen a la superficie y aterricen cerca de donde los astronautas quieren explorar.

La NASA está trabajando en un cohete con un escudo térmico inflable que permita que la gran área de superficie ocupe menos espacio que en uno rígido. La tecnología podría aterrizar naves espaciales en cualquier planeta con atmósfera. En el caso de Marte, se expandiría e inflaría antes de ingresar a la atmósfera marciana para aterrizar carga y astronautas de manera segura.

La tecnología aún no está lista para el Planeta Rojo. Una próxima prueba de vuelo de un prototipo de 6 metros de diámetro demostrará cómo funciona el aeroshell al entrar en la atmósfera de la Tierra. La prueba demostrará si puede sobrevivir al intenso calor durante la entrada a Marte.

Trajes espaciales marcianos de alta tecnología.

Los trajes espaciales son esencialmente naves espaciales personalizadas para astronautas. El último traje espacial de la NASA es tan de alta tecnología, que su diseño modular está diseñado para evolucionar para su uso en cualquier lugar del espacio.

La primera mujer y el próximo hombre en la Luna usarán los trajes espaciales de próxima generación de la NASA, llamados unidad de movilidad extravehicular de exploración o xEMU. Los trajes espaciales priorizarán la seguridad de la tripulación y al mismo tiempo permitirán que los caminantes lunares de Artemis Generation realicen movimientos más naturales, similares a la Tierra, y realicen tareas que no fueron posibles durante las misiones Apollo. Las actualizaciones futuras para abordar las diferencias existentes en Marte, pueden incluir tecnología para la funcionalidad de soporte vital en la atmósfera rica en dióxido de carbono y prendas exteriores modificadas para mantener calientes a los astronautas durante el invierno marciano y evitar el sobrecalentamiento en la temporada de verano

Casa y laboratorio marcianos sobre ruedas.

Para reducir la cantidad de elementos necesarios para aterrizar en la superficie, la NASA combinará el primer hogar y vehículo marciano en un solo habitáculo móvil completo con aire respirable.

La NASA ha realizado extensas pruebas robóticas en la Tierra para desarrollar una casa móvil presurizada en la Luna. Los astronautas de Artemis que vivan y trabajen en el futuro rover lunar presurizado, podrán ofrecer recomendaciones para ayudar a refinar las habilidades del rover para los astronautas en Marte. Los rovers de la NASA también ayudarán con el diseño marciano, desde seleccionar las mejores ruedas para Marte, hasta cómo un vehículo más grande navegará por el difícil terreno.

Al igual que un RV, el rover presurizado tendrá todo lo que los astronautas necesiten para vivir y trabajar durante semanas. Pueden conducir con ropa cómoda, a decenas de kilómetros de la nave espacial que los impulsará al espacio para el viaje de regreso a la Tierra. Cuando se encuentran con lugares interesantes, los astronautas podrán ponerse sus trajes espaciales de alta tecnología para salir del rover y recolectar muestras y realizar experimentos científicos.

Energía ininterrumpida

Al igual que usamos electricidad para cargar nuestros dispositivos en la Tierra, los astronautas necesitarán una fuente de alimentación segura para explorar Marte. El sistema deberá ser liviano y capaz de funcionar independientemente de su ubicación o del clima en el planeta rojo.

Marte tiene un ciclo diurno y nocturno como la Tierra y tormentas de polvo periódicas que pueden durar meses, lo que hace que la energía de fisión nuclear sea una opción más confiable que la energía solar. La NASA ya probó la tecnología en la Tierra y demostró que es segura, eficiente y lo suficientemente abundante como para permitir misiones de superficie de larga duración. La NASA planea demostrar y usar el sistema de energía de fisión en la Luna primero, luego en Marte.

Comunicaciones láser para enviar más información a casa.

Las misiones humanas a Marte pueden usar láseres para mantenerse en contacto con la Tierra. Un sistema de comunicaciones láser en Marte podría enviar grandes cantidades de información y datos en tiempo real, incluidas imágenes de alta definición y videos.

Enviar un mapa de Marte a la Tierra puede llevar nueve años con los sistemas de radio actuales, pero tan solo nueve semanas con las comunicaciones láser. La tecnología también nos permitiría comunicarnos con los astronautas, para ver y escuchar más sobre sus aventuras en el Planeta Rojo.

La NASA demostró que las comunicaciones láser son posibles con una demostración de la Luna en 2013. La próxima demostración de la agencia trabajará a través de diferentes escenarios operativos, perfeccionará el sistema de puntería y abordará los desafíos tecnológicos de la órbita terrestre baja, como nubes y otras interrupciones de las comunicaciones. La NASA está construyendo pequeños sistemas para probar el vuelo espacial humano, incluso en la Estación Espacial Internacional y la primera misión tripulada de Artemis. Otra carga útil de comunicaciones láser se aventurará al espacio profundo para ayudar a informar lo que se necesita para usar la misma tecnología a millones y millones de kilómetros de la Tierra.

Sé parte de esta revolución digital

Las actuales aplicaciones de la programación en el mundo de la ciencia espacial son casi ilimitadas y es así por que en realidad no existe un tope para mejorar los sistemas en uso o en los que están aun en desarrollo , pero todo suele comenzar con una línea de código , una idea y tal vez un par de malas de malas noches , el motor de todo esta en convertir un simple sueño en una realidad que aunque parece imposible y que de simple solo tiene la razón de ser insuficiente para satisfacer la necesidad de lograr cumplirse , al final solo estas tu y tu potencial , aprovecharlo y explótalo por que esto no es una carrera es un maratón , deja tu huella, por que limitarse al ahora aprovecha herramientas como las que te proporciónanos en nuestros cursos de desarrollador web.