Cómo el helicóptero de Marte de la NASA alcanzará la superficie del planeta rojo.


En este video clip, un ingeniero observa una prueba del sistema de entrega del Mars Helicopter en Lockheed Martin Space en Denver en abril de 2019. Crédito de la imagen: LMS.

El helicóptero Ingenuity Mars de la NASA viajará con el rover Perseverance a través 505 millones de kilómetros de espacio interplanetario para llegar a Marte. Pero para el equipo que trabaja en la primera prueba de vuelo experimental en otro planeta, la ingeniería de los últimos 13 centímetros del viaje ha sido una de las más difíciles de todas. Para navegar con seguridad esos 13 centímetros, la distancia que viajará Ingenuity desde donde está guardado en el rover, hasta la superficie de Marte, se les ocurrió el ingenioso Sistema de Entrega del Mars Helicopter.

“Ingenuity es diferente a cualquier otro helicóptero que se haya construido porque el vuelo controlado con motor en Marte es diferente a todo lo que se haya intentado”, dijo MiMi Aung, gerente de proyecto del Mars Helicopter en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “Y luego tuvimos que descubrir cómo enganchar un viaje y desplegarlo con seguridad desde el Mars Perseverance Rover 2020”.

El fuselaje cuadrado de Ingenuity (que alberga computadoras, cámaras, baterías y similares) es aproximadamente de 20 por 16 por 14 centímetros. Por fuera de la caja, se encuentran muchas otras cosas importantes, incluida una antena, panel solar, patas de aterrizaje y dos rotores que miden 1,2 metros de ancho, lo que hace que estibar y desplegar el helicóptero sea un desafío. El paquete completo inclina la balanza a aproximadamente 2 kilogramos.

Chris Salvo, líder de la interfaz de helicóptero de la misión Mars 2020 en JPL dijo: “El Ingenuity Mars Helicopter es un conjunto de hardware grande, frágil y único que es diferente a todo lo que la NASA haya acomodado en una misión planetaria”.

Los ingenieros de la misión consideraron cada pequeño espacio disponible en el chasis del rover para su adición inusual, incluido el brazo robótico. La distancia del vientre de Perseverance en un tramo relativamente plano de la superficie del Planeta Rojo, debería tener aproximadamente 67 centímetros de distancia al suelo. Si bien eso puede parecer mucho espacio (un SUV terrenal proporciona aproximadamente un tercio de eso), el sistema de entrega reduce esa distancia en aproximadamente 6 centímetros. Ingenuity mide aproximadamente 49 centímetros de alto.

“No hay mucho espacio para jugar”, dijo Salvo, “pero descubrimos que si conectas el helicóptero horizontalmente,queda suficiente para hacer el trabajo”.


El helicóptero Ingenuity de la NASA viaja a Marte conectado al vientre del rover Perseverance y debe despegarse con seguridad para comenzar el primer intento de vuelo propulsado en otro planeta. Las pruebas realizadas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y el Espacio Lockheed Martin, muestran la secuencia de eventos que llevarán el helicóptero a la superficie marciana. Crédito: NASA / JPL-Caltech y Lockheed Martin Space.
Cómo se hace el trabajo

Ingenuity se desplegará aproximadamente dos meses después de que Perseverance aterrice el 18 de febrero de 2021. Durante las primeras operaciones en la superficie, tanto los equipos de rover como los del helicóptero estarán atentos a posibles aeródromos: 10 por 10 metros de superficie marciana que sea relativamente plana, nivelada, sin obstrucciones y visible por Perseverance cuando el rover esté estacionado a una distancia de aproximadamente un campo de fútbol.

Alrededor del 60º día marciano, o sol, de la misión, Perseverance soltará el escudo de escombros compuestos de grafito del Sistema de Entrega de Mars Helicopter que protegió el helicóptero durante el aterrizaje. Luego conducirá al centro del campo de aviación elegido. Aproximadamente seis días después de que los equipos del helicóptero y del rover estén satisfechos de que todo está listo, ordenarán al Sistema de Entrega) Mars Helicopter Delivery System) que haga lo suyo.

El proceso de despliegue comienza con el lanzamiento de un mecanismo de bloqueo que mantiene el helicóptero en su lugar. Luego, se dispara un dispositivo pirotécnico de corte de cable, lo que permite que un brazo accionado por el resorte que sostiene el helicóptero comience a girar a Ingenuity fuera de su posición horizontal. En el camino, un pequeño motor eléctrico tirará del brazo hasta que se enganche, llevando el cuerpo del helicóptero completamente vertical con dos de sus patas de aterrizaje accionadas por el resorte desplegadas. Luego, otro disparo pirotécnico, liberará las otras patas.

“Y todo el tiempo, el sistema de despliegue tiene que mantener las conexiones de cables eléctricos y de datos entre el rover y el helicóptero hasta que esté listo para caer”, dijo David Buecher, gerente del sistema de despliegue en Lockheed Martin Space en Denver, que construyó el sistema. “Si bien he trabajado en mi parte justa de los sistemas de implementación basados ​​en el espacio, este estaba en otro nivel”.

Si todo va bien, los controladores de la misión ordenarán que el sistema de entrega se libere, entonces Ingenuity cubrirá esos últimos 12 centímetros. Una vez que se confirme una buena caída, se le pedirá a Perseverance que se aleje para que el helicóptero pueda comenzar a recargar sus baterías con su panel solar. En ese punto, comienza el reloj de 30 soles en el programa de prueba de vuelo de Ingenuity.

El Ingenuity Mars Helicopter es una prueba de vuelo experimental de nueva tecnología. Las futuras misiones a Marte podrían reclutar helicópteros de segunda generación para agregar una dimensión aérea a sus exploraciones. Podrían actuar como exploradores de tripulaciones humanas, llevar pequeñas cargas útiles o investigar acantilados, cuevas, cráteres profundos y otros destinos no visitados o de difícil acceso. Pero antes de que algo de eso suceda, un vehículo de prueba tiene que demostrar que es posible.

Y antes de que el vehículo de prueba pueda hacer algo de eso, tiene que aterrizar con seguridad en la superficie de Marte.

“El ingenio necesita perseverancia”, dijo Aung. “El Mars Helicopter Delivery System es un ingenioso artilugio y solo uno de los ejemplos de cómo la misión Mars 2020 ha funcionado más allá de la misión para acomodar nuestro proyecto de prueba. Junto con él y el helicóptero, tuvieron que incorporar una estación de base electrónica y una antena dedicada por completo a las operaciones del helicóptero en el rover. Nuestros equipos tuvieron que trabajar en estrecha colaboración para que este complejo sistema funcione. Cuando Ingenuity vuele, será un logro que todos podremos compartir”.

Sobre la misión Marte 2020

Una división de Caltech en Pasadena, JPL construyó y administra el helicóptero para la NASA. Lockheed Martin Space proporcionó el sistema de entrega del Mars Helicopter. El Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA, con sede en el Centro Espacial Kennedy, es responsable de la gestión del lanzamiento.

Perseverance es un robot científico que pesa alrededor de 1.025 kilogramos. El objetivo de astrobiología del rover buscará signos de vida microbiana pasada. 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. Independientemente del día que despegue Perseverance durante su periodo de lanzamiento del 20 de julio al 11 de agosto, aterrizará en el cráter Jezero de Marte el 18 de febrero de 2021.

La misión de rover Mars 2020 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. Con el objetivo de enviar de nuevo 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.