Ciencia y Tecnología

Traer rocas de Marte a la Tierra: nuestra maniobra interplanetaria más asombrosa

2020-07-29

Con rocas frescas de Marte en la Tierra, más científicos podrán examinarlas...

Por Kenneth Chang | The New York Times

Enviar una nave espacial robótica a Marte, hacer que tome algunas rocas y polvo y que los traiga a la Tierra.

¿Qué tan difícil podría ser?

Se parece más a un acto circense interplanetario de lo que podrías imaginar, pero la NASA y la Agencia Espacial Europea creen que ahora es el momento de por fin llevar a cabo la coreografía compleja de echar las rocas de una nave espacial hacia otra antes de que las muestras aterricen de manera definitiva en la Tierra, en 2031.

“Es evidente que la comunidad científica ha deseado hacer esto desde hace bastante tiempo”, dijo James Watzin, director del programa de exploración de Marte de la NASA.

En las últimas décadas, los exploradores robóticos han revelado una imagen cada vez más compleja de Marte, pero los científicos planetarios están limitados por la cantidad de ciencia que se puede empaquetar en una nave espacial.

“No puedes llevar tanta instrumentación al campo, robóticamente”, dijo Watzin. “Para entrar realmente en algunas de las preguntas verdaderamente intrigantes a nivel de detalle significa que necesitamos analizar la evidencia a nivel molecular e intentar extraer la información de un material muy muy antiguo. Y eso requiere un conjunto completo de instrumentación que era claramente demasiado grande para encogerse y enviarse a otro planeta”.

Con rocas frescas de Marte en la Tierra, más científicos podrán examinarlas mientras emplean una amplia gama de los equipos más sofisticados en laboratorios de todo el mundo.

El primer paso de este proyecto épico, conocido como Regreso de Muestras de Marte (MSR, por su sigla en inglés), comienza pronto con el Perseverance, el próximo vehículo explorador de la NASA. El Perseverance tiene programado despegar el 30 de julio con dirección a Jezero, un cráter que fue un lago hace unos 3500 millones de años y es un lugar prometedor donde se podrían conservar signos de vida pasada en Marte.

Una de las tareas clave del Perseverance es perforar hasta 39 núcleos rocosos, cada uno de 1,3 centímetros de ancho y 6 centímetros de largo, que luzcan lo suficientemente interesantes como para ameritar un escrutinio adicional en la Tierra. Cada muestra de roca y polvo, con un peso de alrededor de 14 gramos, estará sellada en un tubo de metal ultralimpio del tamaño de un puro.

Sin embargo, en un inicio, la NASA no tenía planeado traer esos tubos a la Tierra. El Perseverance no cuenta con ningún mecanismo para lanzar las rocas fuera de Marte.

Hace tres años, un equipo de ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California, comenzó a analizar más de cerca cuándo podría empezar la parte del “regreso” del programa de Regreso de Muestras de Marte. Los ingenieros consideraron la posibilidad de lanzar la nave espacial de recuperación en 2026 y que las muestras regresasen tres años más tarde.

Se dieron cuenta de que su cálculo del tiempo era demasiado ambicioso.

No obstante, si el aterrizaje en la Tierra se postergaba hasta 2031, el calendario parecía factible. “En verdad pensamos que podríamos hacerlo”, dijo Watzin.

La solicitud de presupuesto del gobierno de Trump para la NASA para el año fiscal 2021 incluyó 233 millones de dólares para continuar el desarrollo, dos años después de que la agencia recibiera 50 millones para los estudios iniciales. El mes pasado, los 22 países miembro de la Agencia Espacial Europea dieron el visto bueno a la colaboración con la NASA.

El equipo científico del Perseverance ya ha comenzado un análisis geológico preliminar sobre lo que debería traerse a la Tierra.

“Nos centramos cada vez más en cómo hacerlo bien”, dijo Kenneth Farley, el científico del proyecto para el Perseverance. “Hemos hecho la transición de un ‘sí, algún día estas muestras serán recogidas’ a ‘sí, podrían ser recogidas muy pronto’. Ha sido una evolución importante”.

Los funcionarios de la agencia espacial aún no han anunciado el costo total, pero se espera que sean varios miles de millones de dólares.

“Intentamos mantener la operación dentro de cierto presupuesto”, dijo Brian K. Muirhead, quien dirige el diseño del regreso de las muestras en el Laboratorio de Propulsión a Chorro. “Realmente estamos planteando los estimados y decimos: ‘Creemos que esto costará’. Y, hasta el momento, la NASA ha dicho: ‘Bien, sigan adelante’”.

Si todo resulta según lo planeado, dos naves espaciales despegarán hacia Marte en 2026. Una de ellas será un aterrizador fabricado por la NASA, el vehículo más pesado que se haya llevado a la superficie de Marte. Esta nave transportará un vehículo explorador, construido por los europeos, para buscar las muestras rocosas, y un pequeño cohete que lanzará las rocas en órbita alrededor de Marte.

El aterrizador realizará una trayectoria indirecta a Marte, para llegar en agosto de 2028, al comienzo de la primavera marciana. Luego, el vehículo explorador impulsado por energía solar saldrá del aterrizador, hará una carrera para recolectar al menos algunas muestras rocosas y las llevará de regreso al aterrizador. A su vez, mecanismos robotizados moverán las muestras hasta la parte más alta del vehículo de ascenso a Marte, el cohete que lanzará las rocas fuera del planeta rojo.

La segunda nave especial, el Orbitador de Retorno a la Tierra, será un producto de la Agencia Espacial Europea. Tomará una ruta más veloz a Marte, para ponerse en órbita antes de la llegada del aterrizador. Esto permitirá que el orbitador sirva de retransmisor para las comunicaciones del aterrizador conforme se acerque a la superficie.

El lanzamiento del vehículo de ascenso colocará un contenedor, más o menos del tamaño de un balón de fútbol, de modo que las muestras rocosas estén dando vueltas alrededor de Marte a unos 321 kilómetros de la superficie. Luego el orbitador debe encontrar este contenedor, como un jardinero de béisbol que busca un batazo. El orbitador no posee ningún propulsor ni radiobaliza. Sin embargo, es blanco, y esto debería facilitar su detección en contraste con la oscuridad del espacio.

“Evidentemente, este es uno de los problemas clave: ¿cómo encontrarlo?”, dijo Muirhead. “En cuanto se conoce la órbita donde se encuentra, es muy fácil llegar a ella”.

Se abrirá una puerta en el orbitador para capturar el contenedor. Luego, un aparato de 450 kilogramos dentro del orbitador rota y desliza el contenedor hacia la configuración adecuada al interior de la nave espacial, con cuidado de aislar la posibilidad de que algo de Marte pueda contaminar cualquier parte del exterior del contenedor que tiene las muestras.

Después, el orbitador se iría de Marte. A medida que se aproxime a la Tierra, expulsará las muestras, que en ese momento estarán dentro del llamado vehículo de entrada a la Tierra, en una trayectoria de colisión hacia el desierto de Utah.

Los paracaídas fueron otra complicación innecesaria para los ingenieros, así que el vehículo de entrada, el cual parece un sombrero grande, tocará el suelo a una velocidad que podría compararse con la de un accidente de auto en carretera: 144 kilómetros por hora.

El cargamento científico —las rocas y el polvo, que no son frágiles— sobrevivirán el impacto sin problemas.

Aún hay muchos detalles sin determinar, como el lugar donde llegará el aterrizador. Si el Perseverance sigue en buenas condiciones, podría enviarse a un segundo sitio fuera de Jezero, donde quizá alguna vez hubo manantiales geotérmicos, otro entorno donde se pudo haber desarrollado vida.

Sin embargo, estas decisiones no se tienen que tomar sino hasta dentro de años, y las mejores respuestas podrían no revelarse sino hasta que el Perseverance le eche un buen vistazo a Jezero.

Si se rompe una pieza, la misión para regresar las muestras no necesariamente fallará. El Perseverance probablemente dejará caer algunos de los tubos de muestra en el piso en caso de sufrir un mal funcionamiento más adelante en la misión. Si el vehículo explorador se rompe, entonces el Perseverance podría llevar muestras al módulo de aterrizaje.

Incluso si el orbitador falla, su contenedor del tamaño de una pelota de fútbol con muestras podría permanecer dando vueltas alrededor de Marte durante años, hasta que se pueda enviar otra nave espacial para atraparlo.

“Ese ha sido mi trabajo como arquitecto”, dijo Muirhead. “Pensar en el proceso desde el concepto de operaciones, desarrollar los conceptos que pueden lograr los objetivos de las diferentes fases y asegurarse de que haya buenos márgenes incorporados en todas partes. Para que el diseño no sea frágil”.
 



regina