Saltar, caer o dar vueltas no son maniobras típicas de una nave exploradora en otros mundos. Rovers tradicionales de Marte, por ejemplo, van sobre ruedas, y no pueden funcionar marcha atrás. Pero en un pequeño cuerpo, como un asteroide o un cometa, las condiciones de baja gravedad y superficies rugosas hacen el sistema tradicional de conducción aún más peligroso. Aquí entra en escena Hedgehog (erizo en inglés): un nuevo concepto para un robot que está diseñado específicamente para superar los desafíos de atravesar cuerpos celestes pequeños.

Representación artística de un robot erizo en un asteroide.

El proyecto está siendo desarrollado conjuntamente por investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, la Universidad de Stanford en Stanford y el Instituto de Tecnología de Massachusetts.

«Hedgehog es un tipo diferente de robot que salta y cae sobre la superficie en vez de rodar sobre ruedas. Tiene la forma de un cubo y puede operar sin importar de qué lado cae», dijo Issa Nesnas, líder del equipo del JPL, en un comunicado.

El concepto básico es un cubo con picos que se mueve al girar y frena con ruedas internas. Los picos protegen el cuerpo del robot del terreno y actúan como los pies mientras da saltos y volteretas. «Los picos podrían también servir de instrumentos tales como sondas térmicas para tomar la temperatura de la superficie», dijo Nesnas.

Dos prototipos de erizo —uno de Stanford y uno de JPL— se pusieron a prueba a bordo de aviones de la NASA para la investigación de microgravedad en junio pasado. Durante 180 parábolas, en el transcurso de cuatro vuelos, estos robots demostraron varios tipos de maniobras que serían útiles para moverse en pequeños cuerpos con gravedad reducida. Los investigadores probaron estas maniobras en diferentes materiales que imitan a una amplia gama de superficies: arena, ásperas y rocosas, resbaladizas y heladas, y blandas y quebradizas.

Prototipo de Erizo.

«Hemos demostrado por primera vez nuestro prototipo realiza saltos y volteretas de forma controlada en ambientes como los de cometas», dijo Robert Reid, ingeniero principal del proyecto en el JPL.

La maniobra más simple de Hedgehog es una «guiñada», o un giro en su lugar. Después de señalar en sí en la dirección correcta, puede saltar grandes distancias, ya sea utilizando uno o dos picos o cayendo a distancias cortas girando de una cara a otra. El erizo puede dar grandes saltos hacia un objetivo de interés, seguido de otros más suaves a medida que se acerca.

Durante uno de los experimentos en los vuelos parabólicos, los investigadores confirmaron que Hedgehog también puede realizar una maniobra de «tornado», en el que el robot gira agresivamente para lanzarse desde la superficie. Esta maniobra se podría utilizar para escapar de un pozo de arena u otras situaciones en las que de otro modo estaría pegado paralizado (ver video a continuación).

El prototipo de Hedgehog del JPL tiene ocho puntas y tres ruedas. Su peso es de alrededor de 5 kilos, pero los investigadores imaginan que podría llegar a pesar más de 9 kilos con la incorporación de instrumentos tales como cámaras y espectrómetros. El prototipo de Stanford es ligeramente más pequeño y más ligero, y tiene picos más cortos.

Ambos prototipos maniobran haciendo girar y parando tres ruedas internas utilizando motores y frenos. Los mecanismos de frenado difieren entre los dos prototipos. La versión de JPL utiliza frenos de disco, y el prototipo de Stanford utiliza cinturones de fricción para detener las ruedas abruptamente.

«Mediante el control de cómo se frenan los volantes de inercia, se puede ajustar el ángulo de salto de erizo. La idea era probar los dos sistemas de frenado y comprender sus ventajas y desventajas», dijo Marco Pavone, líder del equipo de Stanford, quien originalmente propuso el concepto con Nesnas en 2011.

«La geometría de las púas del erizo tiene una gran influencia en su trayectoria de salto. Hemos experimentado con varias configuraciones de espiga y encontrado que una forma de cubo proporciona el mejor rendimiento de salto. La estructura del cubo es también más fácil de fabricar y colocar dentro de una nave espacial» dijo Benjamin Hockman, ingeniero principal del proyecto en Stanford.

Los investigadores están trabajando actualmente en la autonomía del erizo, tratando de aumentar las cosas que los robots pueden hacer por sí mismos sin recibir instrucciones de la Tierra. Su idea es que una nave nodriza en órbita transmitiría señales desde y hacia el robot. La nave nodriza también ayudaría a los robots navegar y determinar sus posiciones.

El prototipo está actualmente en Fase II de desarrollo a través del Programa de Conceptos Avanzados de la NASA (NIAC).