InSight se está preparando para aterrizar en Marte. La nave espacial se acercará y aterrizará a través de un método probado y verdadero, pero a pesar de que la NASA ha realizado este truco antes, docenas de cosas deben ir exactamente a la derecha durante la entrada, el descenso y el aterrizaje (EDL) para que InSight llegue con seguridad en el superficie del planeta rojo.
A las 2:47 pm EST del lunes 26 de noviembre, el módulo de aterrizaje InSight alcanzará la cima de la atmósfera marciana, a unos 125 kilómetros (70 millas) sobre la superficie, viajando a 5.5 kilómetros por segundo (12, 000 mph). El escudo térmico de sílice ablativo de la nave se elevará a una temperatura de más de 1, 500 grados Celsius, lo suficientemente caliente como para derretir el acero. Aproximadamente tres minutos y medio después de la entrada a la atmósfera, la nave espacial seguirá lanzándose hacia el suelo a velocidades supersónicas. Se desplegará un paracaídas para desacelerar tanto como sea posible, el escudo térmico se echará y la nave espacial comenzará a buscar el suelo con un radar. Aproximadamente seis minutos después de golpear la atmósfera, el módulo de aterrizaje se separará de su caparazón trasero, aún viajando a unas 180 mph, y disparará sus cohetes retro para llevarlo al resto del camino a casa, aterrizando aproximadamente un minuto después.
Si todo sale bien, mientras los ingenieros monitorean las pantallas de control durante los "siete minutos de terror", incapaces de dirigir la nave distante en tiempo real, InSight se detendrá en Elysium Planitia el lunes después del Día de Acción de Gracias y se preparará para comenzar a estudiar la sismología y Calor interno de Marte. La NASA puede consolarse con el hecho de que tales aterrizajes han tenido éxito en el pasado, pero cuando intenta aterrizar una nave a millones de millas de distancia, es imposible prepararse para cualquier eventualidad.
(Emily Lakdawalla para La Sociedad Planetaria) Cada vez que se acerca un aterrizaje en Marte, los fanáticos del espacio obtienen muchas estadísticas. Antes del aterrizaje de Curiosity, "más de la mitad de todas las misiones a Marte han fallado". Antes del lanzamiento de ExoMars en Europa, "más misiones han fallado: 28 fracasos en comparación con 19 éxitos". Después de que el orbitador ExoMars tuvo éxito, pero su módulo de aterrizaje no ( al menos, no del todo): "De las aproximadamente una docena de misiones robóticas de aterrizaje y rover lanzadas a Marte, solo siete han tenido éxito".
Las estadísticas son dramáticas, pero la historia que cuentan está un poco anticuada. Hubo una serie espectacular de fallas en la última parte del siglo XX: Mars 96, Mars Observer, Mars Climate Orbiter y Mars Polar Lander perdieron aún las pérdidas. Pero mientras que Rusia nunca ha logrado un éxito completo en Marte, la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) han insertado orbitales prácticamente en Marte desde Y2K. China, India y Japón tienen sus segundas misiones con destino a Marte en proceso, y los Emiratos Árabes Unidos están planeando la primera, sin mencionar las ambiciones de varias entidades privadas.
Las inserciones en la órbita de Marte se han vuelto relativamente rutinarias en el siglo XXI, pero los aterrizajes en Marte siguen siendo algunas de las misiones de espacio profundo más difíciles que se hayan intentado. Los dos orbitadores exitosos de la ESA incluyeron pequeños aterrizadores que nunca se supo después del aterrizaje, aunque el aterrizador Schiaparelli de ExoMars devolvió datos casi a la superficie.
Tres cosas hacen que un aterrizaje en Marte sea mucho más difícil que un aterrizaje en la luna, o un aterrizaje en la Tierra, para el caso. Primero, a diferencia de la luna, Marte está demasiado lejos para que cualquier humano terrestre esté en el circuito durante un intento de aterrizaje. El tiempo que tarda una señal en viajar de Marte a la Tierra y viceversa nunca es inferior a nueve minutos y suele ser mucho más largo, por lo que para cuando podamos escuchar y responder a una señal de que nuestra nave espacial ha alcanzado la parte superior de la atmósfera, el resultado final, de una forma u otra, ya ha ocurrido.
El segundo problema es la atmósfera de Marte. Hay tanto demasiado como muy poco. En la Tierra, cuando los astronautas y las cápsulas de muestra regresan del espacio, podemos proteger las naves espaciales detrás de los escudos térmicos y usar la fricción de la entrada atmosférica para ralentizar la nave hipersónica a velocidades subsónicas. Una vez que termina la parte flameante, simplemente podemos sacar un paracaídas para reducir aún más la velocidad y derivar a un aterrizaje suave (o, al menos, sobreviviente) en tierra o agua.
La atmósfera de Marte es lo suficientemente gruesa como para generar una entrada ardiente, que requiere un escudo térmico, pero es demasiado delgada para que un paracaídas solo desacelere una nave espacial entrante a una velocidad de aterrizaje segura. Cuando Curiosity llegó a la cima de la atmósfera de Marte en 2012, viajaba a 5.8 kilómetros por segundo (13, 000 mph). Cuando el escudo térmico había hecho todo lo que podía hacer, la nave espacial todavía se precipitaba hacia el suelo a 400 metros por segundo (895 mph). El paracaídas de Curiosity podía ralentizarlo, y lo hizo, pero solo a 80 metros por segundo (179 mph). Golpear el suelo a esa velocidad no se puede sobrevivir, incluso para un robot.
En un mundo sin aire como la luna, no se requieren escudos térmicos y los paracaídas no son buenos. Pero no temas, hemos tenido la tecnología para los aterrizajes lunares desde la década de 1960: toma algunos cohetes y apúntalos hacia abajo, cancelando la velocidad de la nave.
Sin embargo, la atmósfera hace las cosas un poco más complicadas en Marte. Con el aire en movimiento como un factor adicional, los vientos impredecibles pueden agregar una velocidad horizontal igualmente impredecible a una nave espacial descendente. Por esta razón, se requiere que las regiones de aterrizaje en Marte tengan bajas pendientes regionales. Los fuertes vientos horizontales más las altas pendientes podrían poner a un módulo de aterrizaje mucho más lejos o más cerca del suelo de lo que espera, y cualquier situación podría significar un desastre.
Ilustración del módulo de aterrizaje InSight de la NASA a punto de aterrizar en la superficie de Marte. (NASA / JPL-Caltech) Por lo tanto, un módulo de aterrizaje de Marte necesita tres tecnologías para llegar a la superficie: un escudo térmico, un paracaídas desplegable de manera personal y retrocohetes. Las misiones vikingas a Marte a mediados de la década de 1970 se prepararon lanzando paracaídas de prueba en cohetes suborbitales para verificar que se pudieran inflar sin triturar a velocidades más rápidas que el sonido. Todos los aterrizajes exitosos en Marte desde entonces (todos ellos de la NASA) se han basado en paracaídas con el legado vikingo. Recientemente, la NASA ha trabajado en un nuevo esfuerzo para desarrollar tecnologías de desaceleración capaces de aterrizar naves espaciales más pesadas que las sondas vikingas, un esfuerzo que inicialmente no tuvo éxito, lo que resultó en paracaídas catastróficamente triturados. (Las pruebas más recientes han funcionado mejor).
Teniendo todo esto en mente, ¿qué sabemos sobre lo que salió mal para los aterrizadores de Marte recientemente fallidos? Para dos de ellos, Mars Polar Lander y Beagle 2, solo podemos especular. La nave espacial no tenía la capacidad de transmitir datos de telemetría en tiempo real a medida que descendían. La falla de Mars Polar Lander le enseñó a la NASA una lección importante: si queremos aprender algo de nuestras fallas, tenemos que recopilar la mayor cantidad de datos posible hasta el punto de falla. Desde que el Mars Polar Lander se estrelló contra la superficie a fines de 1999, todos los Mars Mader, excepto el Beagle 2 de la ESA, han transmitido datos a un orbitador que grabó señales de radio sin procesar para futuros análisis en caso de falla.
En estos días, hay muchos orbitadores en Marte, por lo que podemos hacerlo aún mejor que eso. Siempre hay un orbitador escuchando y grabando hasta el último bit de señal de radio desde un módulo de aterrizaje, solo en caso de desastre. Y generalmente hay un orbitador secundario que no solo escucha la señal, sino que la decodifica y transmite la información a la Tierra tan rápido como lo permita el lento viaje de la luz. Esta transmisión de datos de "tubería doblada" nos ha dado la imagen en tiempo real de adrenalina de los intentos de aterrizaje en Marte.
Un mapa de Marte, que muestra las ubicaciones de los siete aterrizajes exitosos de la NASA junto con el sitio de aterrizaje de InSight en la región plana de Elysium Planitia. (NASA) Cuando InSight aterrice, recaerá en el Mars Reconnaissance Orbiter para registrar la telemetría para una disección futura si el intento falla. Sin embargo, para obtener datos en tiempo real del aterrizaje, InSight ha traído a dos pequeños compañeros de la nave espacial: el MarCO CubeSats, cada uno de unos tres pies de largo. La nave espacial Mars Cube One son los primeros CubeSats interplanetarios. Si la nave tiene éxito, el mundo recibirá sus informes en tiempo real sobre el aterrizaje de InSight, y los pequeños robots espaciales allanarán el camino para futuros viajes más pequeños y más baratos a Marte.
Pero por ahora, todos los ojos están puestos en InSight. La NASA ha aterrizado con éxito en Marte siete veces, y antes de que termine el mes, la agencia espacial tratará de llegar a las ocho.
Emily Lakdawalla es evangelista planetaria en The Planetary Society y editora de la publicación trimestral de la sociedad, The Planetary Report. Su nuevo libro es El diseño e ingeniería de la curiosidad: cómo el Mars Rover realiza su trabajo .
El diseño y la ingeniería de la curiosidad: cómo el Mars Rover realiza su trabajo
Este libro describe la máquina más compleja que se haya enviado a otro planeta: la curiosidad. Es un robot de una tonelada con dos cerebros, diecisiete cámaras, seis ruedas, energía nuclear y un rayo láser en su cabeza. Nadie humano comprende cómo funcionan todos sus sistemas e instrumentos. Esta referencia esencial a la misión Curiosity explica la ingeniería detrás de cada sistema en el rover, desde su jetpack propulsado por cohete hasta su generador termoeléctrico radioisotópico y su sistema de manejo de muestras endiabladamente complejo.
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