El helicóptero marciano, casi listo

En 1903 los hermanos Wright conquistaron los cielos. Desde entonces ha habido novedosos vehículos que han echado a volar y sus primeros vuelos han marcado hitos en la historia. Porque una cosa es diseñar un avión para hacerlo volar en simulaciones y otra muy distinta es hacerlo volar sobre el terreno. Les cuento esto porque tal vez hayan leído en prensa que la próxima sonda de la NASA que viajará a Marte, el rover Mars 2020, llevará a bordo un pequeño y volador compañero de viaje: un helicóptero de 1,8 Kg de peso.

Este helicóptero será el primer vehículo de la historia que realice vuelos horizontales dentro de la atmósfera de un planeta de manera controlada. «Nadie ha construido antes un helicóptero para Marte, por lo que estamos entrando en nuevos territorios», afirmó MiMi Aung, project manager de este vehículo en el JPL. «Nuestro modelo de vuelo, el vehículo real que viajará a Marte, ha pasado recientemente varias pruebas importantes», añade Aung.

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Helicóptero de demostración utilizado para testear el vuelo controlado y sostenido en una atmósfera marciana || Créditos: NASA/JPL-Caltech (Ampliar).

El helicóptero, a examen

A finales de enero de 2019, se pusieron a prueba todas las piezas que ahora componen el modelo de vuelo del helicóptero. La mayoría de ellas han tenido que ver con su operatividad en terreno marciano, tanto a nivel de presiones y temperaturas como a nivel de campo gravitatorio. Aung y su equipo utilizaron una cámara de vacío cilíndrica de 7,62 metros de diámetro.

Simulando Marte

El equipo creó un vacío que extrajo todo el aire. Luego se inyectó dióxido de carbono, ingrediente principal de la atmósfera marciana. Recuerden que en Marte existe una presión en superficie alrededor de los 8,50 hPa frente a los 1013,30 hPa en la Tierra a nivel del mar. Y eso es tan sólo una parte del desafío.

Para simular realmente el vuelo en Marte, tenemos que eliminar dos tercios de la gravedad de la Tierra, porque la gravedad de Marte es mucho más débil», dijo Teddy Tzanetos, responsable de los test del helicóptero en el JPL. El equipo logró esto con un sistema de descarga por gravedad: un cordón motorizado conectado a la parte superior del helicóptero para proporcionar una sustentación tal que anule la gravedad restante de la Tierra para que le helicóptero experimente la fuerza gravitatoria marciana.

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Teddy Tzanetos (izquierda), MiMi Aung (centro) y Bob Balaram (derecha) observan una prueba de vuelo realizada el 18 de enero de 2019 mientras se probaba el modelo de vuelo en la cámara de vacío || Créditos: (Ampliar).

«El sistema de descarga por gravedad funcionó perfectamente y nuestro helicóptero también», dijo Tzanetos. «Solo necesitábamos una sustentación de cinco centímetros sobre el suelo para obtener todos los datos necesarios. Se confirmó que nuestro helicóptero marciano vuela de forma autónoma según lo diseñado para una atmósfera como la de Marte», añadió.

La posición del helicóptero

Tras finalizar las pruebas en la cámara de simulación trasladaron el helicóptero a Lockheed Martin Space para realizar pruebas de anclaje y así darle viabilidad a la carga útil durante el viaje a Marte. El helicóptero irá anclado en la parte baja del rover y se comprobó que los mecanismos funcionan correctamente. También se comprobaron todas las conexiones eléctricas. Con el rover y el helicóptero acoplados, el conjunto fue sometido a las vibraciones que tendrán que soportar durante el despegue del cohete. También se les sometió a las condiciones de vacío térmico extremo que encontrarán en el viaje a Marte y así comprobar que ningún sistema se ve alterado.

Demostrador tecnológico

El helicóptero es considerado como un demostrado tecnológico, motivo por el cual no incorpora carga científica. Tiene como objetivo confirmar que es posible controlar y mantener el vuelo propulsado por hélices en la tenue atmósfera marciana. Lo que sí que llevará será una cámara capaz de proporcionar imágenes de alta resolución para documentar los alrededores del trayecto por el que discurra el rover. Si este helicóptero tiene éxito en Marte, podría convertirse en un elemento fundamental en futuras misiones de exploración.

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Modelo de vuelo del helicóptero || Créditos: NASA/JPL-Caltech (Ampliar).

Futuras generaciones del helicóptero marciano

Un éxito supondría una segunda generación de helicópteros. Así, en el caso de los lander -como InSight- el helicóptero le proporcionaría cierta movilidad para poder explorar los alrededores del lugar de aterrizaje. Así se salvarían las limitaciones que conlleva el tener una sonda estática en la superficie del planeta. Se podrían investigar destinos difíciles de alcanzar como cuevas, acantilados o profundos cráteres. A largo plazo, una tercera generación podría transportar pequeñas cargas útiles de un lugar a otro. Para que todo eso pueda suceder, el helicóptero tendrá que certificar que todo esto es viable.

Últimos retoques del helicóptero

Tras las pruebas en Lockheed Martin Space, el helicóptero regresó a las instalaciones de JPL el 11 de mayo para realizar más pruebas y algún otro acabado. Destaca la instalación de un nuevo panel solar que alimentará el vehículo volador. También se han girado las palas del rotor para garantizar todavía más que las 1500 piezas individuales de fibra de carbono, aluminio, silicio, cobre y aerogel siguen funcionando como una sola unidad.

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Detalle del rotor del helicóptero || Créditos: NASA/JPL-Caltech (Ampliar).

«Esperamos completar las pruebas y afinarlo todo para entregar el helicóptero a la sala limpia de High Bay 1 en algún momento de este verano. Aunque, en realidad, nunca terminaremos de probar el helicóptero hasta que volemos a Marte», dijo Aung.

El lanzamiento de la misión

Un cohete Atlas V de ULA (United Launch Alliance) será el encargado de lanzar a la pareja de helicóptero y rover a Marte en el mes de julio de 2020. Será desde el complejo de lanzamiento 41 de las instalaciones de Cabo Cañaveral (Estados Unidos). Desde ahí pondrán rumbo al Cráter Jezero, lugar en el que aterrizarán el 18 de febrero de 2021.

Además, será la primera vez en la historia que durante la maniobra EDL (Entry, Descent and Landing), el rover podrá modificar automáticamente su trayectoria para dirigirse a un punto concreto de aterrizaje. Ahí será cuando el helicóptero se desprenderá del vientre del rover y cuando Mars 2020 eche a andar, el helicóptero estará en disposición de echar a volar. Eso sucederá unos meses más tarde. A partir de ese momento será cuando todos los ensayos previos serán puestos a prueba.

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Miembros del equipo del helicóptero marciano inspeccionando el vehículo || Créditos: NASA/JPL-Caltech (Ampliar).

Los vuelos de prueba serán de hasta 90 segundos, los primeros que se realice en la superficie de otro mundo. «Al prepararnos para ese primer vuelo en Marte, hemos registrado más de 75 minutos de vuelo con un modelo de ingeniería», dijo MiMi Aung. La próxima vez que veamos al helicóptero en vuelo, ya será en otro mundo.

Si en 1903 los hermanos Wright conquistaron los cielos, 118 años después, en 2021, un helicóptero conquistará los cielos de Marte.

Referencias

  • Agle, D.C. & Johnson, A. (2019). «NASA’s Mars Helicopter Testing Enters Final Phase». NASA News 2019-106 (Ver).
  • Agle, D.C. & Johnson, A. (2019). «NASA’s Mars Helicopter Completes Flight Tests». NASA News 2019-052 (Ver).

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