Con la primera muestra de Perseverance encapsulada, la NASA se centra en el programa capaz de enviar las muestras a la Tierra

La NASA, junto con la Agencia Espacial Europea, está desarrollando un programa para devolver las muestras de Marte a la Tierra.

El 1 de septiembre, el rover Perseverance de la NASA desplegó su brazo, colocó una broca en la superficie marciana y perforó unos 6 centímetros para extraer un núcleo de roca. Después, el rover selló el núcleo de roca en un tubo. Este evento histórico fue la primera vez que una nave espacial encapsuló una muestra de roca de otro planeta con el fin de ser devuelta a la Tierra por una futura nave espacial.

Mars Sample Return es un diseño de programa de múltiples misiones para recuperar los núcleos que Perseverance recolecte durante los próximos años. Actualmente está en fase de diseño conceptual y desarrollo de tecnología, el programa es uno de los trabajos más ambiciosos en la historia de los vuelos espaciales, que involucra múltiples naves espaciales, múltiples lanzamientos y docenas de agencias gubernamentales.

“Traer una muestra de Marte a la Tierra ha sido una prioridad para la comunidad científica planetaria desde la década de 1980, y la oportunidad de lograr este objetivo ha desatado un torrente de creatividad”, dijo Michael Meyer, científico principal del Mars Exploration Program de la NASA, en la sede de Washington.

La primera muestra con núcleo de roca de Marte se puede observar (en el centro) dentro de un tubo de recolección de muestras de titanio en esta imagen de la cámara conocida como CacheCam, del rover Perseverance de la NASA. La imagen fue tomada el 6 de septiembre de 2021 (el sol o día marciano de la misión número 194), antes de que el sistema colocara y sellara una tapa de metal en el tubo. La imagen se tomó para que la muestra de roca del núcleo estuviera centrada. El anillo oscuro que rodea la muestra es una parte de la pared interior del tubo de muestra. El anillo de color dorado brillante que rodea el tubo y la muestra es la “pista de rodamiento”, una brida asimétrica que ayuda a cortar una muestra una vez que el taladro perforador agujerea una roca. El disco marrón moteado más externo de esta imagen es una parte del brazo de manipulación de muestras, dentro del conjunto de almacenamiento del rover.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.

El beneficio de analizar muestras en la Tierra, en lugar de asignar la tarea a un rover en la superficie marciana, es que los científicos pueden usar muchos tipos de tecnología de laboratorio que son demasiado grandes y complejas para enviarlas a Marte. Y pueden hacer análisis mucho más rápido en el laboratorio al tiempo que pueden ofrecer mucha más información sobre si alguna vez existió vida en Marte.

“He soñado con tener muestras de Marte para analizar desde que era una estudiante de posgrado”, dijo Meenakshi Wadhwa, científica principal del programa Mars Sample Return, que es administrado por el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California. “La recolección de estas muestras bien documentadas nos permitirá analizarlas en los mejores laboratorios aquí en la Tierra, una vez que se hagan llegar”.

Mars Sample Return implicará varias primicias destinadas a resolver una pregunta abierta: ¿Ha surgido la vida en algún lugar del sistema solar, además de en la Tierra? “He trabajado toda mi carrera para tener la oportunidad de responder a esta pregunta”, dijo Daniel Glavin, astrobiólogo del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. Glavin está ayudando a diseñar sistemas para proteger las muestras marcianas de la contaminación durante su viaje de Marte a la Tierra.

Recolectar muestras de Marte y traerlas de regreso a la Tierra será un hecho histórico que comenzó con el lanzamiento del rover Perseverance de la NASA el 30 de julio de 2020. Perseverance recolectó sus primeras muestras de núcleos de roca en septiembre de 2021. El rover las dejará en Marte durante un tiempo hasta que una futura misión las recupere y traiga  a la Tierra. La NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) están solidificando las bases para este proyecto de retorno de muestras de Marte. El concepto actual incluye un módulo de aterrizaje, un vehículo de búsqueda, un vehículo de ascenso para lanzar el contenedor de muestras a la órbita marciana y una nave espacial de recuperación con una carga útil para capturar y contener las muestras y luego enviarlas a la Tierra, para finalmente aterrizar en un área despoblada.
Crédito de animación: NASA/JPL-Caltech, ESA, NASA/GSFC y NASA/GRC. Asistencia técnica: James Tralie, NASA Goddard. Crédito musical: Axel Coon y Ralf Goebel de Universal Production Music.

Desarrollado en colaboración con la ESA (la Agencia Espacial Europea), el Mars Sample Return requerirá el lanzamiento autónomo de un cohete lleno de valiosa carga extraterrestre desde la superficie de Marte. Los ingenieros tendrían que asegurarse de que la trayectoria del cohete se alinee con la de una nave espacial que orbite Marte para que la cápsula de muestra pueda transferirse al orbitador. El orbitador luego devolverá la cápsula de muestra a la Tierra, donde los científicos estarían esperando para recuperarla de manera segura antes de transportarla a una instalación limpia de riesgo biológico (que ahora está en desarrollo).

Antes de traer muestras marcianas a la Tierra, los científicos e ingenieros deben superar varios desafíos. He aquí un vistazo a uno de ellos:

Proteger a la Tierra de Marte

Mantener las muestras químicamente prístinas para un estudio riguroso en la Tierra, mientras someten a su contenedor de almacenamiento a medidas extremas de esterilización, para garantizar que no se entregue nada peligroso a la Tierra, es una tarea que hace que Mars Sample Return sea realmente un acontecimiento sin precedentes.

Hace miles de millones de años, el Planeta Rojo pudo haber tenido un ambiente adecuado para la vida tal y como la conocemos. Sin embargo, es muy poco probable que la NASA recupere muestras con organismos marcianos vivos, teniendo en cuenta la información obtenida mediante décadas de datos de orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers en Marte. En cambio, los científicos esperan encontrar materia orgánica fosilizada u otros signos de vida microbiana antigua.

A pesar del bajo riesgo de traer algo vivo a la Tierra, la NASA está tomando medidas significativas para garantizar que las muestras marcianas permanezcan selladas de forma segura durante su viaje. Después de recolectar núcleos de roca en todo el cráter Jezero y colocarlos dentro de tubos hechos principalmente de titanio, uno de los metales más fuertes del mundo, Perseverance sella herméticamente los tubos para evitar la liberación involuntaria de incluso la partícula más pequeña. Luego, los tubos se almacenan en el vientre del rover hasta que la NASA decide el momento y el lugar para dejarlos caer en la superficie marciana.

Un programa de devolución de muestras incluirá un rover de recogida de muestras de la ESA que se lanzará desde la Tierra a finales de esta década para recoger estas muestras recolectadas por Perseverance. Los ingenieros del Glenn Research Center de la NASA en Cleveland, Ohio, están diseñando las ruedas del vehículo. El rover transferirá muestras a un módulo de aterrizaje que se está desarrollando en el JPL. Un brazo robótico en el módulo de aterrizaje empaquetará las muestras en la punta de un cohete que está siendo diseñado por el Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama.

El cohete llevará la cápsula con las muestras a la órbita marciana, donde estará esperando un orbitador de la ESA para recibirla. Dentro del orbitador, la cápsula estará preparada para su entrega a la Tierra por un equipo dirigido por el Centro Goddard de la NASA. Esta preparación incluirá sellar la cápsula de muestra dentro de un contenedor limpio para atrapar cualquier material marciano en el interior, esterilizar el sello y usar un brazo robótico que se está desarrollando en Goddard para colocar el contenedor sellado en una cápsula de entrada a la Tierra antes de realizar el viaje.

Esta ilustración muestra una idea del conjunto de futuros robots que trabajan juntos para transportar muestras recolectadas en la superficie de Marte por el rover Perseverance de la NASA.
Créditos: NASA/ESA/JPL-Caltech.

Una de las principales tareas de los ingenieros de la NASA es descubrir cómo sellar y esterilizar el recipiente de la muestra sin borrar las firmas químicas importantes de los núcleos de roca del interior. Entre las técnicas que el equipo está probando actualmente, se encuentra la soldadura fuerte, que consiste en fundir una aleación de metal en un líquido que esencialmente pega el metal. La soldadura fuerte puede sellar el recipiente de la muestra a una temperatura lo suficientemente alta como para esterilizar cualquier polvo que pueda quedar en la unión.

“Uno de nuestros mayores retos técnicos en este momento, es que a centímetros del metal que se derrita a 538 grados Celsius, tenemos que mantener estas extraordinarias muestras de Marte por debajo de la temperatura más caliente que hayan experimentado en Marte, que es de unos 86 grados centígrados”, dijo Brendan Feehan, ingeniero de sistemas en Goddard del sistema que capturará, contendrá y entregará las muestras a la Tierra a bordo del orbitador de la ESA. “Los resultados iniciales de las pruebas de nuestra solución de soldadura fuerte han afirmado que estamos en el camino correcto”.

El diseño cuidadoso de Feehan y sus colegas permitirá que se aplique calor solo donde se necesita para la soldadura fuerte, lo que limitará el flujo de calor a las muestras. Además, los ingenieros pueden aislar las muestras con un material que absorba el calor y luego lo libere muy lentamente, o podrán instalar conductores que alejen el calor de las muestras.

“Cualquiera que sea la técnica que desarrolle el equipo será crítica no solo para las muestras marcianas”, dijo Glavin, “sino también para futuras misiones de retorno de muestras de Europa o Encelado, donde podríamos recolectar y devolver muestras de plumas oceánicas que podrían contener organismos extraterrestres vivos. Así que tenemos que resolver esto”.

Los rigurosos esfuerzos de la NASA para eliminar el riesgo de contaminación dañina a la Tierra datan del Tratado internacional sobre el espacio exterior de 1967, que insta a las naciones a evitar la contaminación de los cuerpos celestes con organismos de la Tierra y a prevenir la contaminación de la Tierra a través de muestras devueltas. Para devolver de forma segura una muestra marciana a la Tierra, la NASA está colaborando no solo con la ESA, sino también con al menos 19 departamentos y agencias gubernamentales de E.E.U.U., incluidos los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de E.E.U.U. y el Departamento de Seguridad Nacional de E.E.UU.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.