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'Atasco' en Marte: las tres misiones espaciales que alcanzan en 2020 el planeta rojo

La nave 'Preguntas al Cielo' de China alcanzó esta semana la órbita del planeta rojo, donde en mayo o junio lanzará un rover para explorar su superficie; lo mismo que la sonda orbital 'Hope' de Emiratos Árabes Unidos que estudiará los cambios meteorológicos a lo largo de un año marciano. Y este jueves 18, el robot 'Perseverance' de los Estados Unidos de América –que lleva también un pequeño helicóptero– realizará un complicadísimo aterrizaje. Explicamos todas estas misiones.

Sonda China Tianwen-1 llegando a Marte
La sonda China Tianwen-1 llegando a Marte. // CGTN
Agencia SINC | 14/02/2021 - 13:30h.

Tal y como estaba previsto, a las 16.57 horas del martes 9 de febrero (hora peninsular española)  la sonda Hope (Esperanza en castellano o Al-Amal en árabe) alcanzó la órbita del planeta rojo, según han confirmado los responsables de esta misión de Emiratos Árabes Unidos (EAU), que se convierte así en el quinto país o potencia espacial en conseguirlo (tras Rusia, EE UU, Europa e India).

Hope tuvo que poner en marcha sus seis propulsores Delta-V durante 27 minutos para reducir la velocidad de crucero de 121.000 kilómetros por hora  a unos 18.000 que le han permitido lograr la inserción orbital. La maniobra se ha realizado con sistemas autónomos, ya que existe un retraso en la señal de radio de unos 11 minutos con la Tierra que impide gestionar las operaciones en directo.

Durante los dos próximos meses Al-Amal realizará pruebas de instrumentación y sistemas desplazándose en una órbita elíptica entre los 1.000 y los 49.380 kilómetros por encima de la superficie de Marte. Después de una fase de pruebas y validación de datos, unas seis semanas después de estar navegando por esa órbita, en abril de 2021, comenzará la exploración científica.

La sonda tiene una órbita de ciencia elíptica de 20.000-43.000 kilómetros, que completará cada 55 horas obteniendo una imagen global del planeta cada nueve días.

Sus tres instrumentos, una cámara de alta resolución y dos espectrómetros (uno infrarrojo y otro ultravioleta), permitirán estudiar los cambios en el clima marciano entre la atmósfera superior e inferior, así como completar la primera imagen de la dinámica atmosférica y el clima del planeta en todo momento del día y a través de todas las estaciones del año.

Ahora Esperanza mantendrá esta órbita, calibrando y probando sus instrumentos de investigación, antes de pasar a su órbita propiamente científica, desde la que proporcionará la primera imagen completa de la meteorología del planeta rojo a lo largo de un año marciano (687 días terrestres).

La sonda china lanzará un rover

Al día siguiente China insertó también en la órbita marciana su nave Tianwen-1 (en mandarín, Preguntas al cielo) tras realizar cuatro correcciones orbitales y una maniobra en el espacio profundo, además de tomar sus primeras fotografías en blanco y negro mientras se aproximaba a Marte.

Ha volado 475 millones de kilómetros y estaba a 192 millones de kilómetros de la Tierra cuando alcanzó su objetivo. Desde su lanzamiento el 23 de julio de 2020 en un cohete Larga Marcha 5 desde el centro espacial de Wenchang (China), la nave, de unas cinco toneladas de peso, lleva 202 días viajando por el espacio.

La nave realizará ahora múltiples correcciones orbitales para entrar en una órbita de estacionamiento temporal en el planeta rojo, estudiando posibles lugares de aterrizaje para preparar el 'amartizaje' en mayo o junio de su rover en la región de Utopia Planitia.

La nave realizará ahora múltiples correcciones orbitales para entrar en una órbita de estacionamiento temporal en el planeta rojo, estudiando posibles lugares de aterrizaje para preparar el 'amartizaje' en mayo o junio de su rover en la región de Utopia Planitia.

Se trata de una gran llanura del hemisferio norte bajo la que se han detectado en el subsuelo grandes cantidades de agua helada, un recurso de interés científico y estratégico para las futuras misiones tripuladas.

Si el aterrizaje en el suelo marciano tiene éxito, descenderá el vehículo de exploración –de forma similar a como lo ha hecho con otro en la Luna– para operar durante al menos 90 días marcianos (aproximadamente tres meses en la Tierra).

Claves sobre el 'Perseverance' y las nuevas misiones a Marte

Tras la llegada de las naves emiratí y china a la órbita de Marte, le toca ahora el turno a la estadounidense, que después de "siete minutos de terror" colocará esta semana directamente al rover robotizado Perseverance en la superficie del planeta rojo para buscar restos de vida. Aquí Enrique Sacristán resuelve algunas preguntas para explicar las características de esta y las otras misiones.

1. ¿Por qué están llegando ahora tantas misiones a Marte?

Porque salieron a la vez, aprovechando una “ventana” de lanzamiento que ocurre cada 26 meses en la que la distancia entre la Tierra y Marte es menor. Esto facilita las operaciones, permite ahorrar combustible y, por tanto, costes a la hora de mandar naves al planeta rojo. Esa ventana estuvo abierta a finales de julio de 2020: el 19 despegó la sonda Hope emiratí, el 23 la nave china Tianwen-1 y el 30 el rover Perseverance de la misión Mars 2020 estadounidense.

Las misiones salieron a la vez, aprovechando una 'ventana de lanzamiento' que ocurre cada 26 meses en la que la distancia entre la Tierra y Marte es menor

Ahora están llegado, respectivamente, el 9, 10 y 18 de febrero. Desgraciadamente el rover de la misión europea y rusa ExoMars, que también estaba previsto que despegara el verano pasado y que llegara ahora, no lo pudo hacer y tendrá que esperar a que se abra la próxima ventana en 2022.

2. ¿En qué se diferencian las tres misiones actuales?

La sonda Hope de Emiratos orbitará alrededor de Marte durante un año marciano (dos terrestres) para estudiar su meteorología. La china Tianwen-1 también mantendrá un orbitador, pero además, a partir de mayo dejará caer un ‘aterrizador’ con un rover, que descenderá de esa plataforma para explorar la región de Utopia Planitia, en cuyo subsuelo hay agua helada. Por su parte, la misión estadounidense va a colocar a Perseverance, el vehículo más grande y sofisticado jamás enviado a aterrizar en otro planeta, mediante un método diferente.

3. ¿Otra vez los “siete minutos de terror” con Perseverance?

Sí, se repite el sistema de aterrizaje utilizado con el rover Curiosity y el módulo Insight porque ha funcionado bien. Los ingenieros de la NASA denominan así a los siete minutos que tarda la nave en desacelerar de forma automática desde los 19.500 km/h a los que entra en la atmósfera de Marte hasta los aproximadamente 3 km/h con los que se posa en su superficie.

Si todo va bien y no surge ningún contratiempo, a las 21:55 h (hora peninsular española) el rover de la NASA se habrá posado sobre Marte tras un descenso completamente automatizado

Como las señales de radio tardan unos 11 minutos en llegar a la Tierra (más de lo que dura todo el descenso) no se pueden gestionar los comandos en directo, así que todas las fases están perfectamente programadas y sincronizadas: separación de la etapa de navegación o crucero, entrada en la atmósfera, despliegue de un paracaídas, soltar el escudo térmico, activar la novedosa solución TRN (terrain relative navegation) para sondear el mejor punto de aterrizaje, separación de la carcasa con el rover, un sistema de grúas lo descuelga y finalmente lo deposita en el suelo, mientras que la carcasa activa sus propulsores para alejarse y estrellarse lejos del Perseverance.

Cámaras y micrófonos grabaran imágenes y sonidos durante todo el descenso. Si todo va bien, a las 21:55 h (hora peninsular española) del 18 de febrero, el rover estará en el suelo de Marte, pero cualquier mínimo error o evento meteorológico inesperado (una tormenta de arena, por ejemplo) podría alterar los planes: el ‘amartizaje’ podría ser más violento de lo esperado o en un lugar distinto al previsto.

4. ¿Dónde va a aterrizar?

En el cráter Jezero, de unos 50 km de diámetro y situado en la zona ecuatorial de Marte. Los científicos piensan que hace millones de años estaba inundado de agua: era un lago donde desembocaba un río. Este transportaba compuestos arcillosos que tienden a atrapar y preservar la materia orgánica, por lo que el delta es un buen lugar para encontrar restos de vida marciana si es que la hubo.

5. ¿Cuál es el objetivo de Perseverance?

El principal es buscar evidencias de vida microbiana antigua en Marte, particularmente en rocas conocidas por su capacidad de preservar restos biológicos durante largos periodos de tiempo, pero Perseverance también va a explorar un entorno novedoso y tomar muestras.

El objetivo de Perseverance, el vehículo más grande y sofisticado jamás enviado a aterrizar en otro planeta, será buscar evidencias de vida microbiana antigua en Marte

Será la primera misión que recoja y almacene rocas y regolito (pequeños fragmentos, polvo y arena de la capa superficial) del suelo marciano para su posible retorno a la Tierra en futuras misiones. Además, el rover caracterizará la geología, el clima presente y pasado del planeta, sus condiciones de habitabilidad y preparará el camino para las siguientes exploraciones robóticas y humanas.

6. ¿Cuántos instrumentos científicos lleva?

Siete, y en el desarrollo de dos de ellos (MEDA y SuperCam) han participado centros de investigación españoles. En conjunto, servirán para cumplir los objetivos de la misión realizando experimentos sin precedentes y probando nuevas tecnologías. Son estos:

Mastcam-Z: sistema de cámaras para captar imágenes panorámicas, estereoscópicas y hacer zoom (Universidad Estatal de Arizona).

SuperCam: instrumento equipado con una cámara, un láser y espectrómetros para analizar a distancia la composición química y mineralógica de compuestos, incluidos los orgánicos. Podrá, por ejemplo, examinar muestras como la punta de un lápiz a siete metros. Se ha construido en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México en colaboración con el instituto IRAP francés y la Universidad de Valladolid, que ha desarrollado su sistema de calibración.

PIXL: un espectrómetro fluorescente de rayos x para analizar con precisión la composición química del material de la superficie marciana (Laboratorio JPL de la NASA).

El Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) lidera la estación meteorológica MEDA, y la Universidad de Valladolid participa en el instrumento SuperCam, que analizará compuestos a distancia con la ayuda de un láser

Sherloc: espectrómetro Raman con láser ultravioleta para detectar compuestos orgánicos y otras sustancias. Incluye una cámara de alta resolución para tomar imágenes microscópicas a color del suelo de Marte (También del JPL).

Moxie: experimento para producir oxígeno a partir de CO2 marciano. Si tiene éxito, sería una forma con la que los astronautas podrían generar combustible en Marte para regresar a la Tierra (Instituto de Tecnología de Massachusetts, MIT).

Meda: estación meteorológica made in Spain con sensores que medirán la temperatura, velocidad y dirección del viento, presión, humedad relativa, radiación solar, así como el tamaño y forma del polvo. El investigador principal es José Antonio Rodríguez-Manfredi del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

Rimfax: generador de imágenes de radar de lo que hay bajo la superficie marciana, proporcionando una resolución a escala centimétrica de la estructura geológica del subsuelo (Instituto Noruego de Investigación en Defensa).

Diagrama del rover Perseverance que llegará a marte

Además de los siete instrumentos, el rover cuenta con un taladro perforador (coring drill), un retroreflector láser de fabricación italiana (parecido a los que dejaron los astronautas en la Luna y que ayudará a posicionar al vehículo desde el espacio en el futuro), un depósito para muestras (coaching system) donde se almacenará y sellará en tubos la arena o rocas recogidas en la superficie marciana para traerlas a la Tierra en una próxima misión de la NASA, así como el pequeño helicóptero Ingenuity.

7. ¿Para qué va a servir el helicóptero 'Ingenuity'?

Es un demostrador tecnológico que viaja en la ‘panza’ del Perseverance. Ingenuity será la primera aeronave que volará de forma controlada en otro planeta. Es una misión independiente, de alto riesgo pero también con posibles recompensas.

Si la pequeña nave tiene dificultades, la recogida de datos científicos de la misión principal no se verá afectada, pero si vuela tal y como está diseñada, además de proporcionar imágenes en alta resolución del planeta rojo desde ángulos inéditos (como si fuera un dron), puede servir de referencia para futuros proyectos. Las próximas misiones a Marte podrían recurrir a helicópteros de segunda generación para añadir una dimensión aérea a sus exploraciones.

8. ¿Cómo es de grande el rover?

Es del tamaño de un automóvil y pesa 1.025 kilogramos. Mide unos 3 metros de largo, 2,7 metros de ancho y 2,2 metros de alto. Su estructura y la de sus equipos asociados (etapa de navegación, etapa de descenso y escudo térmico) se basan en el diseño de su predecesor, el rover Curiosity, que continúa explorando la superficie de Marte.

9. ¿Cuánto ha costado la misión?

Según la Planetary Society, una organización internacional dedicada a promover la exploración y divulgación del espacio, el coste de la Mars 2020 Perseverance se estima en unos 2.700 millones de dólares, incluyendo unos 2.200 para desarrollar la nave, 243 para el lanzamiento y 300 para las operaciones científicas que se llevarán a cabo durante los al menos dos años (un año marciano) de operación del rover.

10. ¿Por qué se llama 'Perseverance'?

Este nombre, sugerido por un estudiante de Secundaria con 13 años, Alexander Mather, salió ganador en el concurso escolar 'Nombra al rover', organizado por la Nasa para bautizar a la misión. Los responsables de la agencia consideraron que Perseverance (perseverancia en español) capta muy bien el espíritu de la exploración espacial.

Las redacciones de los estudiantes finalistas en ese concurso, junto a los 10.932.295 nombres y apellidos de personas que participaron en otra campaña, llamada 'Envía tu nombre a Marte', se grabaron en tres microchips de silicio que viajarán por el planeta rojo a bordo del Perseverance.

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