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miércoles, febrero 1, 2023
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¿Por qué la NASA está tratando de hacer un aterrizaje forzoso en Marte?

La NASA ha aterrizado con éxito en Marte nueve veces, confiando en paracaídas de última generación, bolsas de aire masivas y mochilas propulsoras para colocar la nave espacial de manera segura en la superficie. Ahora los ingenieros están probando si la forma más fácil de llegar a la superficie marciana es estrellarse o no.

En lugar de frenar el descenso de alta velocidad de una nave espacial, un diseño de módulo de aterrizaje experimental llamado SHIELD (Dispositivo de aterrizaje de energía de alto impacto simplificado) usaría una base plegable similar a un acordeón que actúa como la zona de deformación de un automóvil y absorbe la energía de un impacto fuerte.

El nuevo diseño podría reducir drásticamente el costo de aterrizar en Marte al simplificar el desgarrador proceso de entrada, descenso y aterrizaje y expandir las opciones para posibles sitios de aterrizaje.

«Creemos que podríamos ir a áreas más traicioneras, donde no querríamos arriesgarnos tratando de colocar un rover de mil millones de dólares con nuestros sistemas de aterrizaje actuales», dijo el gerente de proyecto de SHIELD, Lou Giersch del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. «Tal vez incluso podríamos aterrizar varios de estos en diferentes lugares de difícil acceso para construir una red».

Accidentes automovilísticos, aterrizajes en Marte

Gran parte del diseño de SHIELD se basa en el trabajo realizado para la campaña Mars Sample Return de la NASA. El primer paso en esa campaña implica que el rover Perseverance recopile muestras de rocas en tubos metálicos herméticos; una futura nave espacial llevará esas muestras de regreso a la Tierra en una pequeña cápsula y aterrizará de manera segura en un lugar desierto.

Estudiar enfoques para ese proceso llevó a los ingenieros a preguntarse si la idea general era reversible, dijo Velibor Ćormarković, miembro del equipo SHIELD en JPL.

«Si quieres hacer aterrizar algo duro en la Tierra, ¿por qué no puedes hacerlo al revés para Marte?». él dijo. «Y si podemos hacer un aterrizaje forzoso en Marte, sabemos que SHIELD podría funcionar en planetas o lunas con atmósferas más densas».

Para probar la teoría, los ingenieros necesitaban demostrar que SHIELD puede proteger los componentes electrónicos sensibles durante el aterrizaje. El equipo usó una torre de caída en JPL para probar cómo los tubos de muestra de Perseverance resistirían un aterrizaje forzoso en la Tierra. Con una altura de casi 90 pies (27 metros), cuenta con una honda gigante, llamada sistema de lanzamiento de proa, que puede lanzar un objeto a la superficie a las mismas velocidades alcanzadas durante un aterrizaje en Marte.

Ćormarković trabajó anteriormente para la industria automotriz, probando autos que llevaban maniquíes de choque. En algunas de esas pruebas, los autos viajan en trineos que son acelerados a altas velocidades y chocan contra una pared o barrera deformable. Hay varias formas de acelerar los trineos, incluido el uso de una eslinga similar al sistema de lanzamiento de proa.

«Las pruebas que hemos hecho para SHIELD son como una versión vertical de las pruebas de trineo», dijo Ćormarković. «Pero en lugar de una pared, la parada repentina se debe a un impacto en el suelo».

Una ilustración de SHIELD, un concepto de módulo de aterrizaje en Marte que permitiría que misiones de bajo costo lleguen a la superficie del planeta rojo mediante un aterrizaje forzoso seguro, utilizando una base plegable para absorber el impacto. Crédito: Academia de Ciencias de California

Éxito rotundo

El 12 de agosto, el equipo se reunió en la torre de lanzamiento con un prototipo de tamaño completo del atenuador plegable de SHIELD: una pirámide invertida de anillos de metal que absorben el impacto. Colgaron el atenuador en una garra e insertaron un teléfono inteligente, una radio y un acelerómetro para simular la electrónica que llevaría una nave espacial.

Sudando en el calor del verano, vieron a SHIELD ascender lentamente hasta la cima de la torre.

«Escuchar la cuenta regresiva me puso la piel de gallina», dijo Nathan Barba, otro miembro del proyecto SHIELD en JPL. «Todo el equipo estaba emocionado de ver si los objetos dentro del prototipo sobrevivirían al impacto».

En solo dos segundos, la espera terminó: el lanzador de proa golpeó a SHIELD contra el suelo a aproximadamente 110 millas por hora (177 kilómetros por hora). Esa es la velocidad que alcanza un módulo de aterrizaje de Marte cerca de la superficie después de ser frenado por la resistencia atmosférica desde su velocidad inicial de 14,500 millas por hora (23,335 kilómetros por hora) cuando ingresa a la atmósfera de Marte.

Las pruebas anteriores de SHIELD utilizaron una «zona de aterrizaje» de tierra, pero para esta prueba, el equipo colocó una placa de acero de 5 centímetros (2 pulgadas) de espesor en el suelo para crear un aterrizaje más duro que el que experimentaría una nave espacial en Marte. El acelerómetro a bordo reveló más tarde que SHIELD impactó con una fuerza de alrededor de 1 millón de newtons, comparable a 112 toneladas chocando contra él.

Las imágenes de la cámara de alta velocidad de la prueba muestran que SHIELD impactó en un ligero ángulo, luego rebotó alrededor de 3,5 pies (1 metro) en el aire antes de volcarse. El equipo sospecha que la placa de acero provocó el rebote, ya que no se produjo ningún rebote en las pruebas anteriores.

Esta base prototipo para SHIELD, un módulo de aterrizaje plegable en Marte que permitiría que una nave espacial aterrizara intencionalmente en el Planeta Rojo, absorbiendo el impacto, se probó en una torre de caída en el JPL el 12 de agosto para replicar el impacto que encontraría al aterrizar en Marte. . Crédito: NASA/JPL-Caltech

Al abrir el prototipo y recuperar la carga útil electrónica simulada, el equipo encontró que los dispositivos a bordo, incluso el teléfono inteligente, sobrevivieron.

«El único hardware que resultó dañado fueron algunos componentes de plástico que no nos preocupaban», dijo Giersch. «¡En general, esta prueba fue un éxito!»

¿El siguiente paso? Diseñar el resto de un módulo de aterrizaje en 2023 y ver hasta dónde puede llegar su concepto.

Con información del JPL-NASA

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Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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