Pregunta rápida: si afuera hace 30 grados, ¿deberías usar un abrigo?
La única respuesta técnicamente correcta a esto es: ¿30 grados de qué, Celsius o Fahrenheit?
También puede asumir las unidades dependiendo de lo que se usa comúnmente en su lugar; en cualquier caso, 30 °C es clima de playa, pero 30 °F (-1,12 °C) está bajo cero.
Podrías cometer un error similar con las unidades mientras resuelves un problema de física, pero ¿sabes qué? ¿A quién le importa?
¿Cuál es el peor de los casos?
¿Perderías una nota o simplemente no obtendrías ninguna puntuación? Eso es todo, ¿verdad? Bueno, la NASA tiene algo que decirte.
Alguien realmente se equivocó con las unidades y le costó a la NASA una misión espacial de 600 millones de dólares.
Hora del cuento.
Fracaso de la misión Mars Climate Orbiter de la NASA (1999)
Como parte del Programa Mars Surveyor de la NASA, lanzaron dos misiones separadas, la primera fue la misión Mars Climate Orbiter (MCO) (11 de diciembre de 1998) y la otra fue la Mars Polar Lander (enero de 1999).
Se suponía que el Mars Climate Orbiter se desplegaría principalmente en una órbita alrededor de Marte y actuaría como un relé de comunicación para el próximo Mars Surveyor ’98 Lander o el Mars Polar Lander y sus sondas de espacio profundo.
Desde el 11 de diciembre de 1998 hasta aproximadamente nueve meses y medio después, el 23 de septiembre, la MCO llegó a su destino y se suponía que debía ejecutar un frenado aerodinámico para reducir su velocidad y moverse a una órbita casi circular alrededor de Marte.
Sin embargo, las “discrepancias” en los sistemas terrestres de la Tierra provocaron un error que dio lugar a cálculos incorrectos de la trayectoria que envió la nave espacial demasiado cerca de Marte, a unos 170 km de la superficie del planeta y que finalmente provocó que la nave espacial se estrellara contra la superficie marciana.
Debido a estas misiones fallidas posteriores a Marte, el JPL y la NASA habían encargado dos juntas de revisión de fallas, seguidas por el establecimiento de la Junta de Investigación de Accidentes (MIB) del Mars Climate Orbiter (MCO).
¿Qué salió mal con el Orbitador Climático de Marte?
Como muchas naves espaciales, el Mars Climate Orbiter (MCO) dependía de propulsores para gestionar su movimiento de traslación, mientras que se empleaban ruedas de reacción para controlar su actitud, es decir, su orientación en el espacio.
Sin embargo, a medida que las ruedas de reacción acumulan momento angular con el tiempo debido a pares externos (como la presión de la radiación solar u otras asimetrías menores), deben desaturarse periódicamente.
Este proceso, conocido como Desaturación del Momento Angular (AMD), implica descargar el impulso acumulado disparando los propulsores de la nave espacial en una dirección contraria cuidadosamente calculada.
Entonces, de manera muy simple, lo que sucede es que cuando cualquier objeto se acerca al planeta, la gravedad del planeta atrae a la nave espacial hacia adentro, haciendo que la nave espacial caiga a la superficie.
Para evitar que esto suceda, los propulsores de la nave espacial se utilizan para reducir la velocidad y moverla en una dirección específica, de modo que no se acerque demasiado al planeta y comience a orbitar el planeta de manera estable.
Y estos eventos AMD tienen lugar en lotes, por lo que cada vez que ocurría un evento AMD, aproximadamente una vez cada 17 horas, el software “Small Forces” a bordo de la nave espacial contaba el número de pulsos del propulsor realizados y su duración, luego se utilizaba la alineación del propulsor y la altitud de la nave espacial para determinar la dirección inercial del cambio de velocidad impartido.
Estos datos luego se transmitieron de regreso al Sistema de Análisis de Rendimiento de la Nave Espacial (SPAS) con base en tierra, que usaría los datos para refinar las estimaciones de la posición y velocidad actuales de la nave espacial. El equipo de trayectoria utilizó estos resultados actualizados para rastrear la trayectoria de vuelo de la MCO y también para dirigir futuros eventos de AMD.
El plan de la misión anticipó una breve pérdida de señal aproximadamente 5 minutos después del inicio de la inserción en la órbita de Marte, que fue básicamente un apagón esperado debido a que la nave espacial pasó detrás de Marte.
Sin embargo, el contacto se perdió 49 segundos antes del punto esperado y la comunicación nunca se restableció.
Cálculos posteriores, realizados con datos corregidos, revelaron que la nave espacial había entrado en la atmósfera marciana a una altitud de aproximadamente 57 kilómetros, muy por debajo, y que provocó su accidente.
El principal contribuyente al fallo fue una falta de coincidencia de unidades entre dos equipos colaboradores. Lockheed Martin, que desarrolló tanto la nave espacial como partes del software terrestre, operó utilizando unidades imperiales británicas (específicamente, libras-fuerza para mediciones de fuerza).
El software a bordo de la nave espacial calculó el ∆v previsto de cada pulso en las unidades correctas, el SPAS terrestre no utilizó esos datos y, en cambio, realizó sus propios cálculos.
Mientras tanto, el equipo de navegación de la NASA asumió que los resultados del software estaban en unidades métricas (Newtons), porque las unidades SI son el estándar de la agencia.
Este malentendido significó que los valores calculados en libras de fuerza fueron interpretados incorrectamente como Newtons por el software de navegación terrestre.
Dado que 1 lbf ≈ 4,448 N, los impulsos de propulsión calculados durante los eventos AMD se subestimaron en un factor de aproximadamente 4,45.
Como resultado, cada evento AMD introdujo un cambio en la velocidad mayor de lo esperado al aumentar la fuerza del propulsor. Esta desviación de la trayectoria hizo que la nave espacial se desviara significativamente de su rumbo, lo que finalmente condenó la misión.
Pérdida total sufrida por la NASA debido a MCO
El desarrollo de la nave espacial del programa Mars Surveyor ’98 costó 193,1 millones de dólares. Los costes de lanzamiento se estiman en 91,7 millones de dólares y las operaciones de la misión en 42,8 millones de dólares, lo que supone un total de 327,6 millones de dólares.
Teniendo en cuenta la inflación de 1998 a 2025, son unos 646 millones de dólares, lo cual *ejem*… es un precio bastante alto a pagar por un error humano tan trivial.
Aparte de eso, también tuvieron que cancelar la misión posterior del Mars Polar Lander, porque el MCO debía ser el puente entre el módulo de aterrizaje y la Tierra.
Pensamientos finales
“La gente comete errores. El problema aquí no fue el error. Fue nuestra incapacidad para mirarlo de principio a fin y encontrarlo. Es injusto confiar en una sola persona”.
Tom Gavin, Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA
Esto constituye una buena lección para cualquiera que subestime la importancia de las unidades en cualquier rutina de la ciencia. Esto también debería utilizarse en entornos pedagógicos para que los estudiantes realmente sientan la importancia de las unidades.
Y este de la NASA es sólo uno de otros eventos similares que salieron mal debido a una falta de coincidencia de unidades, por ejemplo, en 1983, un vuelo Boeing 767 de Montreal a Winnipeg tuvo que realizar un aterrizaje de emergencia porque el avión no tenía el combustible adecuado porque el personal de Air Canada había comenzado recientemente a utilizar el sistema métrico en lugar del sistema habitual.
Hay más eventos de este tipo. Recomendamos consultar este artículo: “Errores y percances de métrica” del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, EE. UU.