El rover Perseverance de la NASA actualmente está recolectando muestras de rocas y suelo en el cráter Jezero de Marte que algún día serán devueltas a la Tierra. Según el plan actual, en 2030 el propio rover entregará los tubos de muestra a un módulo de aterrizaje de Marte para su transporte de regreso a casa. Pero, si algo sale mal, un par de pequeños helicópteros serán a punto de abalanzarsecomo anunció el equipo Mars Sample Return de la NASA a fines de julio.
Si eso ocurre, los Helicópteros de Recuperación de Muestras serán el segundo y tercer helicóptero en volar en otro planeta. y su inclusión en el Retorno de muestra de Marte La misión, un esfuerzo conjunto de la NASA y la Agencia Espacial Europea, podría señalar el comienzo de un nuevo capítulo en la exploración de Marte, uno en el que helicópteros pequeños y livianos vuelan regularmente alrededor del Planeta Rojo.
La noticia de agregar helicópteros a la misión Mars Sample Return llega poco más de un año después de que el primer avión en la historia tomara un vuelo propulsado en otro planeta, cuando el helicóptero Ingenuity de la NASA ascendió a los cielos marcianos en abril de 2021. Desde entonces, el helicóptero experimental ha tomado 28 vuelos más, superando con creces las expectativas.
“El punto central de Ingenuity era ser ese momento de los hermanos Wright que conduce a algún futuro en el camino de la exploración aérea adicional de Marte”, dice. Teddy Tzanetos, el líder del equipo Ingenuity Mars Helicopter en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA. “El objetivo de Ingenuity era hacer que vo lar fuera aburrido… Ahora podemos seguir haciendo vuelos aburridos y haciendo cosas emocionantes con vuelos aburridos”.
Inicialmente, el concepto de la misión Mars Sample Return incluía el llamado fetch rover: un robot capaz de recolectar las muestras ya almacenadas en tubos por el rover Perseverance. El rover de búsqueda los habría transportado varios cientos de metros a través de la superficie marciana hasta un módulo de aterrizaje cerca del cráter Jezero, donde los tubos de muestra serían transferidos al Mars Ascent Vehicle. El vehículo de ascenso propulsado por cohetes luego lanzaría el contenedor con los tubos de muestra en órbita donde estaría esperando una nave espacial con la vista puesta en regresar a la Tierra.
Pero, dice ann devereaux, quien es el Gerente Adjunto del Programa de Retorno de Muestras de Marte, “obtener un rover que fuera lo suficientemente grande y capaz para ir y hacer un trabajo razonable de recolección de muestras fue problemático”. Sería costoso diseñar y enviar un rover de este tipo junto con el Mars Ascent Vehicle.
El equipo estaba explorando otros conceptos justo cuando Ingenuity realizó sus primeros vuelos de prueba. Después de que el helicóptero resultó ser un éxito, los ingenieros comenzaron a estudiar si los helicópteros podrían ser la mejor opción para obtener las muestras almacenadas en caché por Perseverance.
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Los helicópteros son más pequeños, livianos y ágiles que los rovers en muchas situaciones, dice Devereaux. Aunque la aeronave necesita un lugar seguro para aterrizar, no tiene que preocuparse por atravesar dunas con neumáticos pesados.
Los diseños de los helicópteros de retorno de muestra no diferirán mucho de Ingenuity. “Cuando se habla de robots en el espacio, la herencia es extremadamente importante”, dice Tzanetos. “Queremos mantenernos lo más cerca posible del diseño de Ingenuity porque sabemos que es confiable, sabemos que es robusto”.
Debido a que el aire marciano es tan delgado, aproximadamente el 1 por ciento de la densidad de la Tierra, cualquier avión en Marte debe ser extremadamente liviano y tener palas de rotor grandes y de giro rápido para proporcionar suficiente sustentación, explica. Los repetidos vuelos de Ingenuity confirmaron que las simulaciones aerodinámicas de la NASA eran precisas, tanto que los modelos guiarán cómo los ingenieros construyen el nuevo par de robots voladores.
“Ahora podemos seguir haciendo vuelos aburridos y hacer cosas emocionantes con vuelos aburridos”.
Teddy Tzanetos
Sin embargo, los helicópteros de recuperación de muestras no serán una réplica exacta de Ingenuity. El equipo tendrá que hacer algunos ajustes, dice Tzanetos, porque estos dos helicópteros tendrán que hacer algo más que volar. Tendrán que viajar unos 2,300 pies desde el módulo de aterrizaje hasta el sitio del depósito del caché, recoger un tubo, volar de regreso al módulo de aterrizaje y dejarlo en un sitio de entrega designado, y luego repetir ese ciclo 15 veces, dice. .
Y eso significa que los helicópteros tendrán que soportar más peso que el Ingenuity de 4 libras. El diseño de concepto actual para los helicópteros de recuperación de muestras requiere herramientas adicionales, como brazos para recoger muestras y ruedas para maniobrar en el depósito del depósito y en los sitios de entrega, que podrían agregar otra libra a los robots, según Tzanetos.
“Hemos hecho los cálculos, nos dimos cuenta de que hay ciertos cambios que podemos hacer en el sistema del rotor para que levante más masa”, dice. Ahora que los líderes de la misión Mars Sample Return han decidido seguir adelante con el concepto de helicóptero de búsqueda, Tzanetos y su equipo se están enfocando en hacer esos ajustes.
Uno de sus primeros pasos es determinar cuánto más pueden impulsar el sistema de rotor original de Ingenuity. En caso de que el entorno marciano fuera más desafiante de lo que predijeron los modelos del equipo, los ingenieros diseñaron el helicóptero de prueba para tener más sustentación de lo que se creía necesario.
“Estamos comenzando a trabajar para averiguar cuál es el punto óptimo en el que se intercambian todas estas diferentes aplicaciones masivas”, dice. “Podemos hacer girar las palas un poco más rápido, podemos exigir más del sistema de rotor, por ejemplo, y podemos transportar un avión más pesado que nos permita cumplir la misión”.
Sin embargo, es posible que los helicópteros no se necesiten en absoluto. Serán llevados a Marte en caso de que el rover Perseverance no pueda entregar muestras o el robot muera antes de que se complete la recuperación.
Pero el éxito de Ingenuity ya puede predecir el futuro de los helicópteros en Marte.
“Este helicóptero ha sido fenomenal”, dice Devereaux, describiendo cómo Ingenuity demostró que podía volar frente al rover Perseverance y explorar el terreno para la detección del rover. Agrega que los helicópteros nos ofrecen una perspectiva adicional de nuestro planeta vecino. Tal vez algún día un helicóptero con forma de dron pueda volar a través de cañones como los que forman Valles Marineris, revelando las capas geológicas del Planeta Rojo de cerca donde los rovers no pueden ir.
“Los rovers ahora se han vuelto comunes” para la exploración marciana, dice Tzanetos. “Entendemos cómo construir rovers, entendemos cómo operar rovers. Espero que digamos lo mismo sobre los helicópteros en las próximas décadas”. Tal vez las flotas de aviones, dice, con alas como las de los aviones o palas como las de los helicópteros, algún día llenen los cielos marcianos.