Primer vuelo extraterrestre

Con el amartizaje de la última misión de la NASA enviada a Marte, y luego de un largo viaje de 7 meses y más de 472 millones de kilómetros, comenzó una nueva era en la exploración espacial. 

Además de amartizar en el cráter Jezero el más avanzado Rover alguna vez enviado al planeta rojo, el llamado Rover Perseverance, junto con él amartizó un diminuto helicóptero llamado Ingenuity. Este pequeño artefacto volador logró exitosamente el primer vuelo motorizado y controlado en otro planeta en la historia del hombre.

Para su largo viaje hacia el planeta rojo, Ingenuity se enganchó en la parte inferior del rover Perseverance. Una vez en Marte, cuando el rover alcanzó la ubicación adecuada en un «aeródromo» previamente establecido en la Tierra por científicos e ingenieros de la NASA, se lanzó Ingenuity a la superficie marciana para que pudiera realizar una serie de vuelos de prueba en una ventana experimental de 30 días marcianos, con el objetivo principal de demostrar que nuestra tecnología permite lograr vuelos controlados y propulsados ​​en la delgada atmósfera marciana.

El primer desafío que este pequeño debió afrontar fue efectuar correctamente el desacople del rover Perseverance como hemos mencionado. Ingenuity se encontraba enganchado en la parte inferior del rover y protegido por un cobertor metálico, el cual permitió que se conservara sin ningún rasguño durante el amartizaje en febrero del año pasado. 

Por suerte, el desacople de la placa metálica protectora se desarrolló correctamente y el helicóptero logró desplegar sus cuatro patas y ser liberado en el suelo marciano. Una vez allí, logró completar exitosamente la demostración tecnólogica luego de tres exitosos vuelos en el cielo de Marte. 

Durante su primer vuelo, el 19 de abril de 2021, Ingenuity despegó y alcanzó unos 3 metros sobre el suelo: flotó en el aire brevemente, completó un giro y luego amartizó nuevamente. Esta pequeña demostración aunque parezca sencilla, fue un hito muy importante: el primer vuelo controlado y motorizado en la atmósfera extremadamente delgada de Marte y, de hecho, el primer vuelo de este tipo en cualquier planeta más allá de la Tierra. Luego de esta demostración, Ingenuity realizó con éxito otros vuelos experimentales de distancia y altitud cada vez mayores. 

La odisea de los cielos marcianos

¿Por qué fue realmente un hito lograr que Ingenuity efectuará su primer vuelo?

Para responder esta pregunta debemos profundizar en algunas características de la atmósfera marciana y los principios de la aerodinámica. En primer lugar, la atmósfera de Marte es extremadamente delgada, posee solo el 1% de la presión atmosférica terrestre, lo que representaba un verdadero desafío para cualquier nave que quisiera mantenerse en sustentación, ya que podemos decir que la densidad del aire es muchísimo más pequeña que aquí en la Tierra, es decir, hay mucho menor cantidad de moléculas de gases por unidad de volumen en el “aire” marciano, que está formado por un 95% de dióxido de carbono, 3% de nitrógeno y 1,6% de argón.

En segundo lugar, debemos recordar que la sustentación de una aeronave se debe al movimiento relativo del aire sobre las dos caras de una superficie fusiforme, como son las alas, la cual genera una diferencia de presión dando origen a una fuerza opuesta a la gravedad llamada sustentación. 

Pensemos en un avión: su forma fusiforme y sobre todo la morfología de sus alas, no corresponden a un capricho de diseño sino que responden a diferentes fenómenos de la física y la aerodinámica. Para entender como las aeronaves vuelan en la Tierra es necesario observar detenidamente la forma de las alas de los aviones. Éstas poseen un diseño especial para que la velocidad en la que pasa el aire sobre sus superficies superior e inferior sean diferentes.

El aire que pasa por encima del ala debe hacerlo más rápidamente porque es un poco más larga que la superficie de la cara inferior, por lo que ejercerá una presión menor por encima del ala. Mientras que, en el lado inferior del ala, la velocidad del aire es menor y por ello la presión que ejerce será mayor.

Entonces, siendo mayor la fuerza debajo del ala, ésta se elevará por el aire generando  sustentación y permitiendo al avión volar. 

En la Tierra, las aeronaves como los aviones o los helicópteros poseen muchas más partículas de aire para generar dicha sustentación debido a nuestra atmósfera ¨densa¨, en cambio en Marte, al tener tan poca cantidad de aire debido a su atmósfera delgada, se vuelve realmente un desafío lograr elevación y sustentación en el aire.

Para lograr que Ingenuity se suspendiera en el aire marciano, sus aspas debieron girar a unas 2.400 revoluciones por minuto, diez veces más rápido que lo que requeriría el vuelo de un aparato similar en la Tierra. 

Sin embargo, un punto a favor de los ingenieros que crearon este helicóptero es la menor gravedad marciana, que es aproximadamente un tercio de la terrestre, gracias a ello el helicóptero sufre una menor atracción gravitatoria, lo que lo vuelve ¨más liviano¨ para elevarse.

Veamos de cerca este pequeño

• Dimensiones:

• • • Altura: 0,5 metros.
    • Alcance del sistema de rotor: 1,2 metros.

• Características principales:

• • • Peso: 1,8 kilogramos.
    • Fuente energética: Funciona con energía eléctrica provistas por una batería que se recarga con paneles que captan la energía solar.
    • Posee un sistema de comunicación inalámbrica.
    • Hélices: Fabricadas en fibra de carbono dispuestas en dos rotores que giran en direcciones opuestas. Giran a 2400 rpm (revoluciones por minuto) muchas veces más rápido que un helicóptero de pasajeros en la Tierra.

• Equipamiento:  

• • Computadoras con sensores de navegación
  • Una cámara a color
  • Una cámara en blanco y negro

 Objetivos claves en el proyecto del vuelo de este dispositivo

• Demostrar la posibilidad de un vuelo propulsado en la delgada atmósfera de Marte. El planeta rojo tiene una atmósfera de tan solo el 1% de gases comparada con la de la Tierra, lo que dificulta mucho la generación de sustentación en este tipo de naves.
• Presentar tecnología de vuelo miniaturizada. El requerimiento en este punto es que tanto sus computadoras a bordo, su electrónica y en general su estructura sean lo suficientemente livianas como para despegar. 
• Funcionamiento autónomo. Ingenuity utiliza energía solar para poder cargar sus baterías y mantener sus calentadores activos durante las frías noches marcianas. Además, luego de recibir comandos desde la Tierra tiene la tarea de retransmitidos a través del rover.

Un nuevo horizonte en la exploración de otros planetas. 

Con su demostración técnica completa, y superando ampliamente sus objetivos primarios, Ingenuity pasó a una nueva fase de demostración de operaciones para explorar cómo los futuros rovers y los exploradores aéreos pueden trabajar juntos. 

 

Preparándose para esta fase, Ingenuity realizó exitosamente un período de transición que incluyó una cuarta y una quinta travesía en los cielos de Marte. Durante su cuarto vuelo, Ingenuity voló a una distancia de 133 metros hacia el sur del rover Perseverance, con el objetivo de recopilar imágenes aéreas de una posible nueva zona de aterrizaje. Este trayecto de ida y vuelta de 266 metros en total superó los objetivos de alcance, velocidad y también de duración logradas en el tercer vuelo. Este pequeño helicóptero luego realizó dos nuevas travesías, logrando amartizar en el nuevo sitio escogido durante su cuarto vuelo sin ningún tipo de inconveniente, por lo que luego de estos vuelos comenzó la etapa real de demostración de operaciones. 

En esta nueva etapa, se realizarán nuevas maniobras de precisión y un mayor uso de sus herramientas de observación aérea y se llevará al helicóptero a tomar mayores riesgos.

Este cambio en sus objetivos, además permite que Ingenuity necesite menos apoyo del rover Perseverance, el cual persigue un objetivo muy distinto: tomar muestras de rocas y sedimentos en busca de vida microscópica pasada. Gracias a este nuevo objetivo, Ingenuity puede colaborar con la misión del rover, realizando vuelos que discriminen zonas de objetivos científicos interesantes para el rover, posibles rutas seguras para el mismo, mientras que captura imágenes para luego realizar mapas digitales de elevación del terreno. 

Con el éxito de esta nueva tecnología en la exploración espacial, se suma además de grandes logros mucho entusiasmo por el futuro. Objetos tecnológicos como éste poseen potencial tanto para la exploración espacial como para el suministro de futuros astronautas que visiten el planeta vecino. 

Se avecinan grandes hitos científicos y tecnológicos en esta carrera de la exploración espacial y estoy segura que será nuestra generación quienes los observemos, ¡estemos atentos!.

 Gisele Carino, integrante de Plaza Cielo Tierra.