¡Despegar! El primer vuelo a Marte lanza una nueva forma de explorar mundos

El helicóptero Ingenuity de la NASA flotó con éxito durante 40 segundos en la delgada atmósfera de Marte.

Por Alexandra Witze

La NASA ha realizado el primer vuelo propulsado en otro mundo. Ingenuity, el robot helicóptero que forma parte de la misión Perseverance de la agencia, despegó de la superficie de Marte el 19 de abril en un vuelo de 39,1 segundos que es un hito en la aviación interplanetaria.

«Ahora podemos decir que los seres humanos han volado un helicóptero en otro planeta», dice MiMi Aung, ingeniero líder del proyecto en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) en Pasadena, California.

Ingenuity, el helicóptero Mars de la NASA, tomó esta foto de la superficie marciana durante su primer vuelo el 19 de abril.
Crédito: NASA / JPL-Caltech

El breve vuelo de prueba de Ingenuity es el equivalente fuera de la Tierra de los hermanos Wright pilotando su avión sobre las dunas costeras en Kitty Hawk, Carolina del Norte, en 1903. En homenaje, el helicóptero lleva una pieza de tela de muselina del tamaño de un sello postal del Wright Avión de los hermanos. «Cada mundo tiene solo un primer vuelo», dice Aung.

El vuelo se produjo después de una demora de una semana, porque los problemas de software impidieron que el helicóptero pasara al modo de vuelo dos días antes de un intento de vuelo planificado el 11 de abril. El lunes, a las 12:34 am, hora del Pacífico de EE. UU., Ingenuity hizo girar con éxito sus palas de fibra de carbono contrarrotantes a más de 2.400 revoluciones por minuto para darle el impulso que necesitaba para elevarse 3 metros en el aire. El avión no tripulado de 85 millones de dólares se mantuvo allí y luego, en una maniobra planificada, giró 96 grados y descendió de manera segura de regreso a la superficie marciana. «Este es solo el primer gran vuelo», dice Aung.

Este video, capturado por el rover Perseverance, muestra el vuelo de 40 segundos de Ingenuity.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS

Se planean cuatro vuelos más, cada uno con una duración de hasta 90 segundos, en las próximas dos semanas. El próximo está programado tentativamente para el 22 de abril. En él, Ingenuity apuntará a elevarse 5 metros sobre la superficie, volar lateralmente unos 2 metros, luego volar 2 metros hacia atrás y aterrizar en el mismo lugar donde despegó. Eventualmente, el helicóptero puede volar más rápido y más lejos, viajando hasta 300 metros desde su punto de despegue. Cada vuelo sucesivo impulsará las capacidades de Ingenuity para ver qué tan bien le va al dron en la delgada atmósfera de Marte, que es solo un 1% más densa que la de la Tierra. «Vamos a ir más allá», dice Aung, probablemente hasta el punto de que Ingenuity finalmente colapsará, por diseño.

Las agencias espaciales han enviado aviones a la deriva a otros planetas antes; por ejemplo, las misiones Vega 1 y Vega 2 de la Unión Soviética enviaron globos a la atmósfera de Venus en 1985. Pero el vuelo de Ingenuity es el primer vuelo controlado en otro planeta. «Estoy encantado con la forma en que ha resultado», dice John Grunsfeld, un ex astronauta que aprobó el programa Ingenuity cuando se desempeñó como administrador asociado de ciencia de la NASA.

El rover Perseverance usó una de sus cámaras para tomarse una selfie con el helicóptero Ingenuity (detrás y a la izquierda) el 6 de abril.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / MSSS

El propósito de Ingenuity es probar si los helicópteros podrían usarse para explorar otros mundos. Mientras vuela por el terreno, toma imágenes en blanco y negro de la superficie de abajo e imágenes en color mirando hacia el horizonte. Los futuros helicópteros podrían ayudar a los rovers, o incluso a los astronautas, a atravesar la superficie, explorando áreas interesantes por delante y transmitiendo imágenes de cómo se ve el paisaje.

Los grandes helicópteros también podrían ingresar a áreas que son inaccesibles para los rovers que ruedan por el suelo, dice Anubhav Datta, un ingeniero aeroespacial de la Universidad de Maryland en College Park que ha estado trabajando en conceptos de helicópteros de Marte durante décadas. «Si nos tomamos en serio las misiones humanas a Marte, deberíamos tomarnos en serio el envío de grandes helicópteros para explorar verdaderamente lo que nos espera allí», dice. «Los lugares más interesantes que queremos explorar no están en tierra plana, sino en las laderas, en los acantilados, en los cráteres y en las cuevas». Las cámaras y otros instrumentos a bordo de los helicópteros podrían capturar información sobre esos lugares.

La NASA ya está construyendo un octocóptero del tamaño de un automóvil llamado Dragonfly que planea enviar a Titán, la luna de Saturno. Programado para su lanzamiento en 2027, el helicóptero exploraría la atmósfera de Titán, que es cuatro veces más densa que la de la Tierra y es rica en compuestos orgánicos primordiales. Ese es un entorno muy diferente al que está experimentando Ingenuity en Marte. Pero las primeras lecciones de vuelo de Ingenuity informarán el diseño de Dragonfly. «Esperamos aprender de la experiencia del equipo de Ingenuity volando en un cielo extraterrestre», dice Elizabeth Turtle, científica planetaria del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland, quien es la investigadora principal de Dragonfly.

Ingenuity llegó al cráter Jezero de Marte en febrero, ubicado bajo el vientre del rover Perseverance. Desde su lugar de aterrizaje, Perseverance condujo hasta un «aeródromo» plano en el cráter que está relativamente libre de rocas, y depositó a Ingenuity allí. Luego, el rover rodó hasta una ligera elevación a 65 metros de distancia, un punto de vista desde el cual observó y grabó en video el primer despegue y vuelo de Ingenuity.

El mayor desafío en el diseño de Ingenuity fue hacerlo lo suficientemente pequeño y liviano para llevarlo bajo el vientre de Perseverance, sin dejar de ser capaz de volar, dice Aung. El helicóptero terminó pesando solo 1,8 kilogramos. Los ingenieros lo probaron en la Tierra en una cámara especial en el JPL de la que se había succionado casi todo el aire, para simular la fina atmósfera marciana.

Comparado con un helicóptero de tamaño similar en la Tierra, el Ingenuity tiene palas más grandes que giran mucho más rápido para elevarlo al aire marciano. Datta dice que estará esperando ansiosamente información sobre cuánta potencia necesita el helicóptero para flotar; este conocimiento ayudará a los ingenieros a comprender mejor la aerodinámica en Marte.

El rover Perseverance dejó caer Ingenuity (que se muestra aquí con las patas desplegadas) de su vientre el 30 de marzo.
Crédito: NASA / JPL-Caltech

Otro investigador, William Farrell, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, está cruzando los dedos para que Ingenuity ayude a los científicos a tener una mejor idea de las propiedades eléctricas de la atmósfera marciana. Para hacer esto, necesitaría volar, o al menos hacer girar sus palas, cerca del anochecer en Marte. Farrell y sus colegas calcularon recientemente que las palas de helicópteros en movimiento podrían cargarse eléctricamente a través del contacto con el polvo en el aire circundante, de la misma manera que las palas de helicópteros en la Tierra pueden acumular carga en tormentas de arena. Eso podría provocar un tenue resplandor azul violáceo a lo largo de las hojas, mejor visible en la tenue luz del crepúsculo. Farrell le ha preguntado al equipo de Ingenuity si podría rotar las cuchillas durante el anochecer en algún momento, y si eso sucede, estará observando de cerca.

La delgada atmósfera marciana significa que los vientos no son particularmente fuertes. Ingenuity puede soportar vientos de un poco más de 10 metros por segundo mientras vuela y vientos más fuertes cuando está asentado en el suelo. Está alimentado por paneles solares para mantenerlo caliente durante las heladas noches marcianas, cuando las temperaturas pueden bajar a -90 ºC en el cráter Jezero.

Ingenuity está diseñado para durar solo 30 días marcianos, que terminan el 4 de mayo. Después de eso, los científicos del equipo volverán a centrar su atención en el rover en el que viajó a Marte. Ingenuity descansará a perpetuidad en el cráter Jezero mientras Perseverance avanza lentamente en su misión principal de recolectar muestras de rocas para un eventual regreso a la Tierra.

Referencias

1. Farrell, WM, McLain, JL, Marshall, JR y Wang, A. Planet. Sci. J. 2 , 46 (2021).

Publicado originalmente en Nature

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