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Así será el amartizaje del Perseverance en el Planeta Rojo: ¿qué podría salir mal?

“Únete a nosotros este jueves 18 de febrero para experimentar la culminación de un viaje épico: el aterrizaje de nuestro rover Perseverance en Marte. #JuntosPerseveramos”.

De esta forma la NASA anima a todo el público de habla en castellano a seguir la primera transmisión que se realiza en español de un aterrizaje robótico en otro planeta, en una conexión que comenzará a las 20:30 h (hora peninsular española) en la web de la agencia espacial y en sus cuentas de redes sociales en español (Twitter , Facebook y YouTube)

El aterrizaje del rover Perseverance en el planeta rojo, el robot explorador más sofisticado jamás enviado al espacio, está previsto para las 21:55 h tras un viaje de cerca de 480 millones de kilómetros, que inició en julio de 2020. El programa brindará a los espectadores un análisis detallado de esta misión, destacando el papel que los profesionales hispanos de la agencia espacial estadounidense han tenido en ella.

“Juntos perseveramos” será presentado por la ingeniera Diana Trujillo, que ofrecerá traducción en vivo de inglés a español y comentarios durante la fase de entrada, descenso y aterrizaje del Perseverance hasta tocar la superficie marciana para buscar señales de vida microbiana pasada y allanar el camino para la futura exploración humana más allá de la Luna. También transporta un experimento tecnológico, el helicóptero Ingenuity, que intentará realizar el primer vuelo controlado y con motor en otro planeta.

Pero antes deberá sobrevivir a los llamados «siete minutos de terror», el período de entrada y descenso en la atmósfera marciana en que la temperatura y el riesgo son máximos. La nave que lleva a Perseverance entrará a la atmósfera marciana a una velocidad de 19.500 km por hora. En siete minutos esa velocidad debe llegar a cero, gracias a un descenso en paracaídas apoyado por motores que reducirá la velocidad. 

Durante lo que se conoce como la maniobra de la “grúa celestial”, la etapa de descenso bajará el rover con tres cables para aterrizar suavemente sobre sus seis ruedas en el cráter Jezero. Todo el descenso es automatizado y dado que hay un retardo de más de 11 minutos en las comunicaciones con la Tierra, el Perseverance estará solo durante ese tiempo y no podrá ser ayudado en forma remota si surgen problemas.

¿Cuáles pueden ser esos problemas?

Para la NASA, la entrada, descenso y aterrizaje (EDL) del Perseverance presenta numerosos puntos potenciales de fallo. La NASA ha dicho que «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 alguna agencia espacial, han tenido éxito”. 

Así las tres fases de la maniobra (entrada, descenso y aterrizaje) presentan sus propios desafíos.

El rover, ubicado dentro de la etapa de descenso, se separará de la etapa de crucero, que, con sus paneles solares y tanques de combustible, ya no será necesario. 

A continuación, la etapa de entrada en la atmósfera marciana tendrá que orientarse de manera que su escudo térmico mire hacia adelante, una tarea que es posible gracias a los pequeños propulsores ubicados en la carcasa trasera. Durante la entrada a la atmósfera, el escudo térmico de la nave tendrá que soportar temperaturas que alcancen los 1.300 grados centígrados. Un fallo estructural en esta etapa sería catastrófico, poniendo fin a la misión antes de que tenga la oportunidad de comenzar.

De hecho, algunas misiones anteriores al Planeta Rojo han fallado justo en la puerta de Marte. En 1999, el Mars Climate Orbiter de la NASA entró en una órbita que era demasiado baja, lo que provocó que la nave espacial se desintegrara en la atmósfera. El fallo se atribuyó a un error de conversión, en el que las unidades imperiales de libra-segundos no se convirtieron a la métrica estándar Newton-segundos. 

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 las posibles derivas.

A continuación, se desplegará el paracaídas de 21,5 metros de ancho. Si el paracaídas se despliega correctamente y no se enreda, la etapa de descenso se desacelerará abruptamente a 1.600 km/h, lo que sigue siendo increíblemente rápido (Marte tiene una atmósfera súper fina, con menos del 1% de la densidad de la atmósfera terrestre). 

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 11 km sobre la superficie. El Perseverance se despedirá de su escudo térmico unos 20 segundos después de que se haya desplegado el paracaídas, introduciendo 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 del software. El ordenador a bordo pensó que estaba a solo unos metros del suelo, pero en realidad la etapa de descenso estaba en algún lugar entre los 2-4 km sobre la superficie. Puedes imaginar lo que pasó después. El módulo de aterrizaje Schiaparelli viajaba a unos 300 km/h cuando se estrelló contra el regolito marciano.

Con el escudo térmico desprendido, y con el rover ahora finalmente expuesto a la atmósfera marciana, se activará otra nueva tecnología llamada Terrain-Relative Navigation (Navegación relativa al terreno). La correcta ejecución de esta herramienta será fundamental, ya que el lugar de aterrizaje elegido, un cráter, es bastante peligroso.

«Jezero tiene 45 kilómetros de ancho, pero dentro de esa extensión hay muchos peligros potenciales que el rover podría encontrar: colinas, campos rocosos, dunas, las paredes del cráter mismo, por nombrar solo algunos», afirma Andrew Johnson, ingeniero principal del sistema de robótica del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en un comunicado de prensa. «Entonces, si aterriza en uno de esos peligrosos lugares, podría ser catastrófico para toda la misión».

Así es como la NASA describe la nueva herramienta, que debería permitir que la nave de aterrizaje determine su posición en relación con la superficie con un grado de precisión cercano a los 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 orbitadores de Marte, el equipo de la misión crea un mapa del lugar de aterrizaje. El rover almacena este mapa en su “cerebro” informático. Al descender en 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 a bordo. Armado con el conocimiento de hacia dónde se dirige, el rover busca en otro mapa a bordo zonas de aterrizaje seguras para encontrar el lugar más seguro al que puede llegar.»

Unos 12 segundos antes del aterrizaje, y a una velocidad muy razonable de 2,7 km/h, será el momento de la maniobra de la grúa aérea. La carcasa trasera bajará el rover usando tres cables de 20 metros de largo, durante los cuales las patas y ruedas del rover, que han permanecido plegadas, se moverán a su posición de aterrizaje. El Perseverance, al sentir un aterrizaje inminente, soltará los cables y la etapa de descenso se disparará y se estrellará, con suerte, muy lejos.

Muchas partes móviles obviamente hacen de este un baile extraordinariamente complicado. El escudo térmico, el paracaídas y la carcasa trasera corren el riesgo de dañar o interferir con el aterrizaje cuando se desprendan.

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 el intento en 1999 (no fue un gran año para la NASA). Según la NASA , 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 aún estaba descendiendo», lo que provocó que los “motores principales se apagaran prematuramente”, resultando en la caída del módulo de aterrizaje sobre la superficie marciana.

El centro de control de la NASA estará monitorizando todos los parámetros durante la fase de crucero, verificando la energía de las cámaras, asegurándonos de que los datos fluyan como se espera. Y una vez que se reciba la señal del rover que dice: ‘He aterrizado y estoy en terreno estable’, podemos celebrar el éxito del amartizaje.

El anterior rover de la NASA que hay operativo sobre la superficie marciana, el Curiosity (en junio de 2018 una tormenta de polvo dejó inutilizable el vehículo Opportunity) hizo un aterrizaje de libro en 2012 en el cráter Gale. Perseverance lo hará en el cráter Jezero, de unos 45 km de diámetro y ubicado justo al norte del ecuador de Marte. Los científicos piensan que hace unos 3.500 millones de años Jezero era un lago alimentado por un río que depositó sedimentos en una formación de delta. La NASA cree que este antiguo delta fluvial podría haber preservado moléculas orgánicas u otras señales de vida microbiana.

Para descubrirlo, el rover, que está inspirado en el Curiosity, tiene el tamaño de un automóvil y pesa cerca de una tonelada, y cuenta con novedosos instrumentos, cerca de 20 cámaras y la capacidad de mirar debajo de la superficie con una sonda que penetra en el suelo, lo que permitirá recoger y guardar muestras de rocas en su interior. 

En cierto momento, el Perseverance depositará esos tubos en la superficie para que sean recogidos y traídos a la Tierra en una futura misión a partir probablemente de 2031. Además de este importante trabajo astrobiológico, Perseverance también estudiará el clima y la geología marcianas; y desplegará un pequeño helicóptero llamado Ingenuity. Se trata de un aparato de menos de dos kilos de peso pero con un ambicioso objetivo: probar que es posible operar y elevar un helicóptero en las difíciles condiciones de Marte, pues la meta es poder llevar algún día astronautas a Marte. .

Así que hoy a las 21:55 h, hora estimada del amartizaje, estaremos observando y esperando lo mejor para el Perseverance. ¡No te pierdas este momento histórico!

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Gráficos: NASA/JPL-Caltech

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