El Rover de Perseverance de la NASA pasa por pruebas de fuego, hielo, luz y sonido.


Este GIF animado muestra una prueba exitosa del paracaídas que se utilizará para aterrizar el rover Perseverance de la NASA en Marte. Las imágenes fueron tomadas el 7 de septiembre de 2018, durante el tercer y último vuelo del proyecto Experimento de Investigación de Inflación de Paracaídas Supersónico Avanzado (ASPIRE).
Créditos: NASA / JPL-Caltech.

Mientras que los fabricantes de automóviles construyeron más de 92 millones de vehículos de motor para este mundo en 2019, la NASA construyó solo uno para Marte. El rover Perseverance Mars es único en su clase, y las pruebas requeridas para prepararlo para rodar en las malas calles (y sin pavimentar) del Planeta Rojo también son únicas.

Debido a que el hardware no puede repararse una vez que el rover esté en Marte, el equipo tiene que construir un vehículo que pueda sobrevivir durante años en un planeta con cambios de temperatura, radiación constante y polvo siempre presente. Para garantizar la preparación, pusieron a Perseverance a través de un programa de prueba más difícil que el viaje a Marte y el entorno que encontrará una vez allí.


Este video destaca algunas de las pruebas que realizó el rover Perseverance de la NASA entre septiembre y diciembre de 2019 en el Jet Propulsion Laboratory en el sur de California.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.

“Marte es difícil, y todos lo saben”, dijo el gerente del proyecto John McNamee del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “Lo que quizás no se den cuenta es que para tener éxito en Marte, hay que poner a prueba todo lo que hay aquí en la Tierra”.

Si bien el número de pruebas únicas realizadas son miles, aquí hay algunas que se destacan.

El sonido y la furia

No es ningún secreto que los ruidos fuertes pueden ser perjudiciales para su audición. También pueden ser perjudiciales para una nave espacial, al menos cuando están en el nivel encontrado encima del vehículo de lanzamiento durante el despegue. Esos decibelios de castigo en realidad pueden hacer que las partes y componentes se suelten.

Mucho antes de que el rover fuera enviado al Centro Espacial Kennedy en Florida, en preparación para el lanzamiento de este verano, los ingenieros lo colocaron en una cámara especial en JPL y, usando altavoces cargados de nitrógeno, lo lanzaron con ondas de sonido aleatorias de hasta 143 decibelios: más fuerte de lo que se encontraría detrás de un motor a reacción. En varias ocasiones durante la prueba acústica de un día, se detuvieron para inspeccionar el vehículo explorador y sus alrededores, buscando cualquier cosa que pudiera haberse aflojado, roto o caído. Hubo que apretar algunos sujetadores que mantenían los componentes de la nave espacial y reemplazar algunos cables eléctricos, pero el equipo de la misión salió con mayor confianza de que si bien Perseverance ciertamente se sacudirá durante el lanzamiento, nada debería moverse.


La nave espacial que llevará el rover Perseverance de la NASA a Marte se examina antes de una prueba acústica en la instalación de prueba ambiental en el Laboratorio de propulsión a chorro en el sur de California. La imagen fue tomada el 11 de abril de 2019.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.
Paracaidas

Pregúntele a cualquier miembro del equipo de entrada, descenso y aterrizaje de la misión Mars 2020, y le dirán que no tiene mucho sentido viajar a través de 505 millones de kilómetros de espacio interplanetario si no puede detener el aterrizaje. Con 21,5 metros de diámetro, el paracaídas supersónico del rover tiene todo que ver con hacer que eso suceda. Se necesita mucho trabajo para garantizar que una rampa se despliegue correctamente y pueda hacer el trabajo sin triturar o enredarse.

El paracaídas de Perseverance se basa en el diseño realizado con éxito por Mars Curiosity en 2012. Sin embargo, dado que Perseverance es un poco más pesado que Curiosity, los ingenieros fortalecieron su diseño de paracaídas. Pero, ¿cómo estar seguro de que hará lo que se espera de él? Prueba, prueba, prueba.

Primero, el equipo se centró en verificar que resistiera bajo la presión de desacelerar una nave espacial de rápido movimiento en la atmósfera marciana. En el verano de 2017, viajaron al Complejo Nacional de Aerodinámica a Escala Completa en Ames Research de la NASA en Silicon Valley de California, para observar los despliegues de la tolva de prueba de cerca en un túnel de viento, verificar el trabajo manual y buscar cualquier comportamiento inesperado.


En esta foto de junio de 2017, el diseño del paracaídas supersónico que aterrizará el rover Perseverance de la NASA en Marte el 18 de febrero de 2021, se somete a pruebas en un túnel de viento en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / Ames.

Se realizaron evaluaciones más complejas entre marzo y septiembre de 2018. El equipo probó el conducto tres veces en condiciones relevantes para Marte, utilizando cohetes de sonido Black Brant IX lanzados desde la Instalación de Investigación de Vuelo Wallops de la NASA en Virginia. La prueba final de vuelo, el 7 de septiembre, expuso la rampa a una carga de 37.000 kilogramos, la más alta que haya sobrevivido un paracaídas supersónico y aproximadamente un 85% más de lo que se espera que se encuentre en el descenso de la misión durante el despliegue en La atmósfera de Marte.

El equipo también probó el mortero de despliegue del conducto. El paracaídas de Perseverance está empaquetado en un bote de aluminio tan apretado que tiene la densidad del roble. El mortero es un bote cilíndrico acunado sobre la cubierta del aerosol, que encapsula al vehículo explorador. En el momento del despliegue, un propulsor explosivo en la base del mortero lanzará el conjunto cuidadosamente empaquetado de nylon, Technora y Kevlar a la velocidad y trayectoria correctas en la corriente marciana.

Las evaluaciones de despliegue de mortero tuvieron lugar en el invierno de 2019 en una instalación de prueba en el centro de Washington. La temperatura del bote de mortero durante la primera prueba se sincronizó estrechamente con la temperatura del aire ambiente, aproximadamente 21 grados Celsius. El segundo y el tercero se ejecutaron con el mortero enfriado a menos 55 grados Celsius, muy por debajo de la temperatura a la que se espera que el mortero dispare durante el despliegue real en Marte (14 menos 10 grados centígrados). El mortero pasó las tres pruebas con gran éxito.


Este GIF animado muestra una prueba del sistema de mortero que se usará el 18 de febrero de 2021 para desplegar el paracaídas del rover Perseverance de la NASA. La prueba tuvo lugar en noviembre de 2019 en una instalación en el centro de Washington.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.
De calor a frío rápidamente

Los rayos del sol calientan un rover pintado de blanco de manera diferente a lo que lo haría sobre una roca de Marte. Para comprender mejor qué instrumentos y subsistemas sensibles a la temperatura encontrarán, el equipo probó el “modelo térmico” de Perseverance. En octubre de 2019, colocaron el rover en la cámara de vacío de 2,5 metros de ancho por 26 metros de alto de JPL para una prueba de un día, donde las potentes lámparas de xenón de varios pisos se proyectaban desde debajo hacia arriba, golpeando un espejo en la parte superior de la cámara para rodear la nave espacial con luz.

Después de que las lámparas se calentaron y alcanzaron la misma intensidad de luz solar que el rover se encontrará en su lugar de aterrizaje en Jezero Crater, un ingeniero se subió y midió la “luz solar” que llegaba a diferentes partes del rover. Los datos de la prueba se utilizaron para actualizar el modelo térmico del vehículo explorador, lo que le dio al equipo la seguridad que necesitaban para continuar con el siguiente paso en las pruebas en frío en tierra.

Una vez que concluyeron las pruebas de intensidad solar, los ingenieros cerraron las puertas y evacuaron la mayoría de la atmósfera en la cámara para simular la delgada atmósfera de Marte, que tiene aproximadamente el 1% de la densidad atmosférica de la Tierra. Luego, la cámara se enfrió a menos 129 grados Celsius, y para una verificación de subsistemas de una semana de duración, ejecutaron programas de ordenador, levantaron el mástil de detección remota y las antenas, giraron las ruedas y desplegaron el Mars Helicopter para asegurarse de que el rover puede manejar incluso las noches marcianas más frías.


Este GIF animado muestra el despliegue del mástil de detección remota del rover Perseverance durante una prueba de frío en una cámara de simulación espacial en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. La prueba tuvo lugar en octubre de 2019.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.
Cámara lista

La misión Mars 2020 enviará 25 cámaras al Planeta Rojo, un número récord para una expedición interplanetaria. Después de la instalación, cada cámara con destino al Planeta Rojo tuvo que someterse a un examen “ocular”.

Con una cámara llamada WATSON, que tiene la tarea de tomar fotografías de primer plano y (si es necesario) videos de texturas de rocas, los ingenieros del proyecto grabaron la escena mientras bailaban y saludaban. El objetivo: determinar la velocidad de fotogramas y el tiempo de exposición de la cámara y la capacidad de su ordenador para retener y transferir los datos.

Para otros lectores de imágenes, la prueba fue un poco más formal y rigurosa. El proceso se llama calibración de visión artificial e implica el uso de placas objetivo con rejillas para establecer una línea base para el rendimiento óptico de una cámara. ¿El resultado? La visión de la misión era 2020.


En esta imagen, los ingenieros prueban cámaras en la parte superior del mástil y el chasis frontal del rover Perseverance Mars de la NASA. La imagen fue tomada el 23 de julio de 2019 en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.
Sobre la misión Marte 2020

Ya sea que estén trabajando en el ensamblaje final del vehículo en el Centro Espacial Kennedy, probando software y subsistemas en JPL, o (como lo está haciendo la mayoría del equipo) teletrabajando debido a las precauciones de seguridad del coronavirus, el equipo de Perseverance sigue en camino para cumplir con la apertura del período de lanzamiento del rover. No importa qué día se inicie Perseverance, aterrizará en el cráter Jezero de Marte el 18 de febrero de 2021.

La misión de astrobiología del rover Perseverance buscará signos de vida microbiana antigua. También caracterizará el clima y la geología del planeta, recolectará muestras para el futuro regreso a la Tierra y allanará el camino para la exploración humana del Planeta Rojo. La misión de Perseverance es parte de un programa más amplio que incluye misiones a la Luna como una forma de prepararse para la exploración humana del Planeta Rojo. Encargado de llevar nuevamente astronautas a la Luna para 2024, la NASA establecerá una presencia humana sostenida en la Luna y sus alrededores para 2028 a través de los planes de exploración lunar Artemis de la NASA.