Todo lo que podría salir mal cuando la NASA aterrice su nuevo rover Perseverance en Marte

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El fracaso puede tomar muchas formas el próximo día 18 de febrero cuando el rover de próxima generación de la NASA, el Perseverance, llegue a la superficie del Planeta Rojo. Esto es lo que debe ir bien, y lo que podría torcerse cuando Perseverance intente hacer su tan esperado aterrizaje.

Para la NASA, la entrada, descenso y aterrizaje (EDL por sus siglas en inglés) de Perseverance presenta numerosos puntos potenciales de fallo. La NASA ya ha advertido de que hay “cientos de cosas tienen que salir bien” para que el rover sobreviva a los siete minutos de terror. No podemos dar por sentado un aterrizaje seguro. Como señala la NASA, solo “alrededor del 40 por ciento de las misiones enviadas a Marte, por cualquier agencia espacial, han tenido éxito”.

En pocas palabras, Perseverance tendrá que pasar de velocidades que alcanzan las 12,500 millas por hora (20,000 kmh) a un ritmo de caminata en el transcurso de solo varios minutos. Además, tendrá que realizar esa operación de forma autónoma, ya que las señales de radio tardan casi 11 minutos en llegar a la Tierra. Para complicar las cosas, la NASA probará dos nuevas tecnologías que nunca han sido probadas, ambas relacionadas con la fase EDL. Por si fuera poco, las tres fases (entrada, descenso y aterrizaje) presentan sus propios desafíos únicos.

El rover va ubicado dentro de la etapa de descenso. Esta se separará de la etapa de crucero, que, con sus paneles solares, radios y tanques de combustible, ya no será necesaria. A continuación, la nave espacial tendrá que orientarse de modo que su escudo térmico mire hacia adelante, una tarea que es posible gracias a los pequeños propulsores ubicados en la parte trasera. Durante la entrada a la atmósfera, el escudo térmico de la nave necesitará soportar temperaturas que alcancen los 2.370 grados Fahrenheit (1.300 grados Celsius). Un fallo estructural en esta etapa sería catastrófico, y pondría fin a la misión antes siquiera de que tenga la oportunidad de comenzar.

De hecho, las misiones anteriores al Planeta Rojo que fracasaron lo hicieron justo a las puertas del planeta en esta misma fase. En 1999, el Mars Climate Orbiter de la NASA entró en una órbita demasiado baja, lo que provocó que la nave espacial se quemara en la atmósfera. El fallo se atribuyó finalmente a un error de conversión, en el que las unidades imperiales de libra por segundo no se convirtieron a la métrica estándar Newton por segundo.

Si la etapa de descenso sobrevive a la entrada atmosférica, aún tendrá que lidiar con bolsas de aire de densidad variable que podrían desviarla de su curso. Para evitar este problema se realizará una entrada guiada, en la que la etapa de descenso disparará pequeños propulsores para compensar.

A continuación, se despliega el paracaídas de 21,5 metros (70 pies) de ancho. Si el paracaídas se despliega correctamente y no se enreda, la etapa de descenso desacelerará abruptamente el vehículo a “solo” 1.000 millas por hora (1.600 kmh), lo que sigue siendo increíblemente rápido (recuerda, Marte tiene una atmósfera súper fina).

El despliegue de este paracaídas supersónico dependerá de una nueva tecnología no probada llamada Range Trigger, que calculará la distancia al lugar de aterrizaje y activará el paracaídas para que se despliegue en el momento justo. Se espera que esto suceda aproximadamente 240 segundos después de la entrada atmosférica, cuando la etapa de descenso esté a unas 7 millas (11 km) sobre la superficie.

Perseverance se despedirá de su escudo térmico unos 20 segundos después de que se haya desplegado el paracaídas, lo que nos presenta otro punto potencial de fallo. Ésta es una etapa crítica con antecedentes históricos lamentables. Durante el aterrizaje fallido de la misión Schiaparelli de la ESA en 2016, la etapa de descenso expulsó prematuramente el paracaídas y el escudo térmico, como resultado de un fallo de software. La computadora de a bordo pensó que estaba a solo unos pies del suelo, pero en realidad la etapa de descenso estaba en algún lugar entre 1.25 y 2.5 millas (2-4 km) sobre la superficie. Puedes imaginar lo que pasó después. El condenado módulo de aterrizaje Schiaparelli viajaba a unas 185 millas por hora (300 km / h) cuando se estrelló contra el regolito marciano.

Una vez retirado el escudo térmico y con el rover finalmente expuesto a la atmósfera marciana, se activará otra nueva tecnología, llamada Navegación Relativa al Terreno. La correcta ejecución de esta herramienta será fundamental, ya que el lugar de aterrizaje elegido, un cráter, es bastante peligroso.

“El cráter Jezero tiene 28 millas de ancho, pero dentro de esa extensión hay muchos peligros potenciales que el rover podría encontrar: colinas, campos de rocas, dunas, las paredes del cráter mismo, por nombrar solo algunos”, explicó en una rueda de presna Andrew Johnson, jefe de ingeniería robótica del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. “Si aterriza en uno de esos peligros, podría ser catastrófico para toda la misión”.

Así es como la NASA describe la nueva herramienta, que debería permitir que la nave de desembarco determine su posición en relación con la superficie con un grado de precisión cercano a los 130 pies (40 metros) o menos.

 La navegación relativa al terreno permite que el rover haga estimaciones mucho más precisas de su posición en relación con el suelo durante el descenso. […] Usando imágenes de los Mars Orbiters, el equipo de la misión crea un mapa del lugar de aterrizaje. El rover almacena este mapa en su nuevo “cerebro” informático, diseñado específicamente para admitir la navegación relativa al terreno.

Al descender con su paracaídas, el rover toma fotografías de la superficie que se acerca rápidamente. Para averiguar hacia dónde se dirige, el rover compara rápidamente los puntos de referencia que ve en las imágenes con su mapa de a bordo. Armado con el conocimiento de hacia dónde se dirige, el rover busca en otro mapa las zonas de aterrizaje seguras a las que puede llegar. El rover puede evitar terrenos peligrosos de hasta 335 metros (1,100 pies) de diámetro (aproximadamente el tamaño de tres campos de fútbol de un extremo a otro), desviándose hacia un terreno más seguro.

El paracaídas debería reducir la velocidad de la etapa de descenso a unas 200 millas por hora (320 kmh), lo que requiere un último paso para reducir la velocidad: descenso motorizado con ocho diminutos retrocohetes. Después de deshacerse del paracaídas, el rover, aún unido a su vehículo de descenso por la parte de atrás, navegará hacia la superficie desde una altura inicial de 6,900 pies (2.100 metros).

Unos 12 segundos antes del aterrizaje, y a una velocidad muy razonable de 1,7 millas por hora (2,7 km / h), será el momento de la maniobra de la grúa aérea. El caparazón trasero bajará el rover usando tres cables de 66 pies (20 metros) de largo, durante los cuales las patas y ruedas del rover se moverán a su posición de aterrizaje. Perseverance, sintiendo un aterrizaje inminente, soltará los cables, y la etapa de descenso se disparará y se estrellará, con suerte, muy lejos.

Muchas partes móviles, incluidos algunos proyectiles harán de este un baile extraordinariamente complicado. El escudo térmico, el paracaídas y el caparazón trasero corren el riesgo de dañar o interferir con el aterrizaje y / o el desempeño del Perseverance. Una vez más, la historia proporciona otro ejemplo de una misión que falla en este punto, a saber, el Mars Polar Lander de la NASA, que, como el Mars Climate Orbiter, murió en 1999 (no fue un gran año para la NASA). Según la agencia, la “causa más probable del fallo fue la generación de señales falsas cuando las patas del módulo de aterrizaje se desplegaron durante el descenso”, lo que “indicó falsamente que la nave había aterrizado en Marte cuando en realidad todavía estaba descendiendo”. Eso provocó que los “motores principales se apagaran prematuramente”, lo que a su vez hizo que el módulo de aterrizaje cayera a la superficie marciana.

Si algo sale mal durante el aterrizaje, Swati Mohan será una de las primeras en saberlo, ya que es la líder de operaciones de guía, navegación y control de la misión Mars 2020. Ella estará en el control de la misión de la NASA rastreando el progreso y el estado del rover durante el aterrizaje. “La vida real siempre puede lanzarte bolas curvas. Por lo tanto, estaremos monitoreando todo durante la fase de crucero, verificando la alimentación de la cámara y asegurándonos de que los datos fluyan como se espera “, dijo Mohan en un comunicado de prensa. “Y una vez que recibamos la señal del rover que dice, ‘He aterrizado y estoy en terreno estable’, entonces podemos celebrar”.

El rover, aunque inspirado en Curiosity, tiene muchas características nuevas, incluida una serie de cámaras y la capacidad de estudiar debajo de la superficie con un radar que penetra en el suelo. El rover aterrizará en el cráter Jezero, donde buscará signos de vida antigua. Si alguna vez existió vida en Marte, un lugar como el cráter Jezero, un antiguo lago y delta de un río, debería ser un entorno ideal para que los microbios se reunieran. Además de este importante trabajo astrobiológico, Perseverance también estudiará el clima y la geología marcianos, desplegará un pequeño helicóptero llamado Ingenuity y recolectará muestras para una misión futura.

Información de gizmodo.com


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