Aterrizar de manera segura en Marte es un verdadero evento para morderse las uñas. Esos terroríficos y aterradores momentos de entrada, descenso y aterrizaje (EDL, por sus siglas en inglés) después de meses de viajar al Planeta Rojo son, de hecho, asuntos aterradores.
La comunidad EDL está ocupada trabajando en nuevas ideas sobre cómo romper la atmósfera de Marte, poner los frenos de velocidad y descargar cargas útiles. Una tarea importante y nueva es el proyecto de retorno de muestra de Marte de la NASA y los desafíos que enfrenta la iniciativa.
A corto y largo plazo, Marte está listo para recibir una carga de hardware aterrizado, no solo para respaldar más investigaciones robóticas, sino también para reforzar la presencia humana en ese mundo. Pero bajar, sucio y seguro en Marte sigue siendo un delicado equilibrio de habilidad técnica, mezclado con suerte ganada con tanto esfuerzo.
Cargas útiles menos costosas
«Veo dos grandes desafíos», dijo Zachary Putnam, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. «Aterrizar cosas realmente grandes en la superficie, para misiones robóticas más avanzadas y exploración humana, y aterrizar muchas cosas más pequeñas y menos costosas a un costo relativamente bajo», dijo Putnam.
Lo que le espera a Marte está claro, dijo Putnam.
Putnam agregó que poder enviar muchas cargas útiles más pequeñas a la superficie marciana de forma menos costosa aprovecharía el exceso de capacidad de carga útil en los vehículos de lanzamiento utilizados para enviar cargas útiles más grandes y aprovecharía las capacidades mejoradas de la tecnología de satélites pequeños.
«Nos permitiría aceptar más riesgos, ya que algunas fallas son un problema menor si hay muchos módulos de aterrizaje, lo que podría ayudarnos a mejorar toda nuestra tecnología de aterrizaje con el tiempo», dijo Putnam. «Además, existe la participación de una comunidad más grande y diversa de científicos e ingenieros, como las universidades».
Poste de tienda más alto
Bethany Ehlmann, profesora de ciencia planetaria en el Instituto de Tecnología de California y directora asociada del Instituto Keck de Estudios Espaciales en Pasadena, California, también está a la vista.
«Creo que lo emocionante es que la tecnología de acceso a la superficie de Marte está ganando un nuevo interés por parte de las empresas y los programas tecnológicos gubernamentales», dijo Ehlmann a Space.com. «El aterrizaje en Marte es el poste de la tienda de campaña más alto en la traducción de toda la inversión en sistemas espaciales comerciales en la luna a Marte, lo que permite una exploración de Marte más frecuente y de menor costo».
Ehlmann dijo que existe la necesidad de desarrollo tanto en las cargas útiles de tamaño pequeño como en las de gran tamaño. «Esto incluye el desarrollo de medios más rentables que las grúas aéreas para realizar pequeñas misiones científicas. En el tamaño grande, las cargas útiles clasificadas por humanos también requieren diferentes enfoques», dijo.
Al punto de Ehlmann, seis compañías recibieron siete contratos de la NASA en septiembre para construir sistemas de deceleración aerodinámica inflables para operaciones de entrada, descenso y aterrizaje de naves espaciales y misiones de aerocaptura. Las posibles aplicaciones de misiones comerciales y de la NASA se beneficiarán de esta tecnología avanzada.
el doble de la masa
Por hoy, todo vuelve al enfoque del JPL durante los últimos 20 años, dijo Allen Chen, gerente de integración e ingeniería del sistema del programa Mars Sample Return (MSR) del JPL. «Y eso es aterrizar más en Marte… y aterrizarlo incluso con más precisión que antes».
Frente a los expertos de EDL es un elemento clave del compromiso de MSR; Un Sample Retrieval Lander lleva consigo un cohete de ascenso a Marte dirigido por la NASA y un par de helicópteros de Marte.
Ese módulo de aterrizaje aterrizaría cerca de la ubicación de Perseverance en el cráter Jezero, se cargaría con objetos coleccionables de Marte y luego lanzaría esos fragmentos (y muestras atmosféricas) de regreso a la Tierra para un estudio detallado.
«El Sample Retrieval Lander ahora pesa un poco más de dos toneladas métricas. Eso es casi el doble de la masa que dejamos con el rover Perseverance», dijo Chen a Space.com. «Esa es una gran diferencia en términos de lo que necesitamos para aterrizar. Es mucho más grande que lo que hemos aterrizado antes», dijo.
Plaza de aparcamiento
El concepto de grúa aérea, utilizado para los aterrizajes de Curiosity y Perseverance en Marte, no está en juego en esta ronda para Sample Retrieval Lander. Más bien, la nave debe apagarse usando cohetes retro incorporados.
En cuanto a la parte precisa de la misión MSR, Chen dijo que hay una «duplicación» en el uso de Terrain Relative Navigation (TRN), una capacidad que proporciona una corrección de posición relativa al mapa que se puede usar para apuntar con precisión a un aterrizaje específico. puntos en la superficie de Marte mientras se mantiene alejado de los peligros.
El uso de TRN y la adición de una gran cantidad de combustible al Sample Retrieval Lander permitirán que la nave aterrice a 60 metros o más de un objetivo. «Tenemos que aterrizar un vehículo aún más grande en un estacionamiento en particular… en un espacio de estacionamiento en particular», dijo Chen.
Además, un disparador de rango adaptativo permitirá una autodecisión aún más inteligente sobre cuándo el módulo de aterrizaje despliega su paracaídas.
Y hay más El propio paracaídas del módulo de aterrizaje está creciendo a un diseño de 80 pies (24 metros). «Queremos reforzar el paracaídas para poder manejar la carga de un vehículo mucho más grande», dijo Chen.
Alboroto del penacho de cohetes
El rover Mars Perseverance ya está explorando previamente el paisaje para ayudar a determinar el espacio de estacionamiento ideal para un aterrizaje. «Por primera vez podemos ver todo lo que preocupa al módulo de aterrizaje», dijo Chen. «Sabremos exactamente qué hay allí y eso es una gran ventaja».
El objetivo es aterrizar dentro de un par de cientos de metros de donde estará el rover Perseverance, o un lugar donde el robot con ruedas pueda conducir fácilmente para entregar especímenes de Marte al módulo de aterrizaje de recuperación de muestras. Se tendrá cuidado de no aterrizar directamente cerca de Perseverance, dijo Chen, debido a la preocupación por el alboroto creado cuando el penacho del cohete del módulo de aterrizaje arroja rocas y arena en la superficie.
«Dado lo que tenemos en este momento y la necesidad de aterrizar una gran cantidad de masa con mucha precisión, lo que están viendo para nosotros es un gran paso, pero en realidad es una evolución de lo que hemos estado haciendo en el pasado. Estamos emocionado por la oportunidad de mostrar lo que podemos hacer», concluyó Chen.
Torcedura en la curva
Desde principios de la década de 1990, Rob Manning, ahora ingeniero jefe del Laboratorio de Propulsión a Chorro, ha participado activamente en la planificación de EDL en Marte.
En cuanto al esfuerzo de MSR por delante, «no diré que la palabra es riesgo porque no sé cómo cuantificar los riesgos, pero hay muchos desafíos de desarrollo», dijo Manning. «Espero que no nos topemos con nueva física».
Al mirar más allá de MSR, Manning dijo que hay un «giro en la curva» para EDL.
«Supersonic Retro Propulsion es un juego completamente nuevo», dijo Manning. La retropropulsión supersónica, SRP para abreviar, es un método para desacelerar un vehículo utilizando retrocohetes en el régimen supersónico.
«Creo que la función de gran paso en el futuro es probar SRP en Marte y hacer que funcione. Creo que funcionará. Todos están de acuerdo en que podría funcionar. Es solo que todos somos una especie de gallina». ”, dijo Manning.
Fenómeno complicado
El trabajo de SRP en JPL se ha beneficiado de la cooperación con SpaceX y Elon Musk, el jefe de la compañía. «Nos han permitido monitorear la calidad de los retornos de sus propulsores que vuelan exactamente en el dominio correcto», dijo Manning, señalando un fenómeno complicado, como la interacción de la columna del cohete con la estela supersónica que se genera alrededor del propulsor que vuelve a entrar.
«Es tan difícil manejarlo computacionalmente… muy difícil de analizar», dijo Manning.
Para la comunidad EDL hay mucho trabajo por delante en términos de nuevas investigaciones, nuevos conocimientos y hardware para mostrar nuevas capacidades.
«Especialmente gracias al impulso de MSR, el Sample Retrieval Lander encaja perfectamente entre el lugar al que nos dirigimos con el gran sistema de aterrizaje y el lugar al que nos dirigimos después de eso, en escala humana», dijo Manning.
Con información de Space.com
