17 de julio de 2012

Llegando a Marte, paso a paso

El pasado 26 de noviembre de 2011 comenzó el viaje que puso a la misión Mars Science Laboratory (MSL) rumbo a Marte en un cohete Atlas V-541. A partir de ahí, el rover Curiosity inició un larguísimo viaje de 567 millones de kilómetros.

Lanzamiento de la misión MSL desde Cabo Cañaveral el 26 de noviembre de 2011. Créditos: United Launch Alliance.

Maniobras programadas

La primera maniobra programada fue el 11 de enero de 2012 haciendo un ligero cambio de rumbo y velocidad para dirigirse al punto donde se encontrará Marte el 6 de agosto de 2012. Inicialmente se lanzó el rover ligeramente desviado para después cambiar su trayectoria. Así se evita que la última fase del Atlas V, el propulsor Centaur, colisione con la superficie de Marte.

La segunda de las maniobras tuvo lugar el 26 de marzo y consistió en un ajuste de la velocidad de crucero para que el Curiosity aterrice en el lugar adecuado en el momento adecuado.

La última de las maniobras sucedió el 26 de junio. Consistió en variar la inclinación de la fase de crucero para una óptima aproximación.

Y el día en el que llegará el Curiosity será el 6 de agosto a las 05:31 TU (07:31 hora local peninsular española). Y esta llegada parece algo sacado de una película de ciencia ficción, pero no, será algo real. A continuación os describo los procesos:

T = -17 minutos (05:14 TU): Pérdida de la fase crucero

Aquí será cuando la etapa de crucero se desprenda, quedando la cápsula de descenso lista para hacer la entrada atmosférica. En esos momentos el instrumento MEDLI (MSL Entry, Descent and Landing Instrumentation) se pondrá en funcionamiento para medir los parámetros atmosféricos durante el proceso de descenso.

Representación artística de la cápsula de descenso todavía unida a la etapa de crucero. Créditos: NASA / JPL-Caltech.

T = -16 minutos (05:15 TU): "Turn to entry"

Dos pequeños propulsores eliminarán el giro de 2 rotaciones por minuto que ha acompañado al Curiosity durante gran parte de su viaje interplanetario. Una vez eliminado el giro, estos mismos propulsores cambiarán la orientación de la cápsula para situar el escudo térmico en la posición adecuada para la entrada atmosférica, maniobra conocida como "Turn to entry".

Representación artística de los propulsores eliminando el giro de la cápsula de descenso. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Una vez orientada, dos pesos de 75 Kg cada uno se desprenderán de la cápsula. Son los conocidos como "dispositivos de balance de masa", que cambiarán el centro de gravedad de la cápsula y ayudarán a mantener el correcto ángulo de entrada.

T = -7 minutos (05:24 TU): Comienzan los "siete minutos de terror"

La sonda alcanzará la parte superior de la atmósfera marciana. Comenzará la fase EDL (Entry, descent and landing - Entrada, descenso y aterrizaje), y lo hará a una velocidad bastante elevada: más de 21000 Km/h. El escudo térmico se encargará de proteger al Curiosity del aumento de temperatura provocado por la fricción atmosférica.

Representación artística de la cápsula de descenso entrando en la atmósfera. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

El escudo alcanzará una temperatura de unos 2100º C, pero también frenará la velocidad de la cápsula en más de un 90% alcanzando valores de frenado de entre 10 y 15 veces la fuerza de la gravedad.

T = -3 minutos (05:28 TU): El paracaídas

Tras el frenado atmosférico la velocidad de la cápsula será de unos 1400 Km/h y estará situada a unos 11 Km de la superficie. Se desprenderán 6 pesos de 25 Kg cada uno para volver a cambiar el centro de gravedad de la cápsula.

Será entonces cuando el paracaídas se abra. Y no es un paracaídas cualquiera: hablamos de un paracaídas supersónico de 50 metros de largo y 16 metros de diámetro.

Pasados 24 segundos de la apertura del paracaídas el escudo térmico se desprenderá de la cápsula. La velocidad de la cápsula se habrá reducido hasta los 450 Km/h y habrá descendido 3 Km de altura.

Representación artística del paracaídas de la cápsula de descenso una vez desprendido el escudo térmico. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

El instrumento MARDI (Mars Descent Imager), situado en la parte baja del rover, comenzará a grabar y enviar imágenes del descenso. Serán las primeras imágenes enviadas por el Curiosity.

T = -1 minuto (05:30 TU): Los retrocohetes

Cuando el rover esté a 1600 metros sobre el suelo su velocidad estará por debajo de 300 Km/h. Entonces, de la parte superior de la cápsula se desprenderá una grúa dotada con retrocohetes y el rover acoplado en ella.

Representación artística de la grúa y el rover acoplado justo después de desprenderse de la parte superior de la cápsula. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

La misión de los retrocohetes será la de reducir la velocidad y posteriormente estabilizar la grúa en el aire a 20 metros sobre el suelo reduciendo totalmente la velocidad.

La parte superior de la cápsula y el paracaídas caerán en algún punto de la superficie de Marte alejado de la zona de trabajo del Curiosity.

T = 0 minutos (05:31 TU): El descenso

Cuando la grúa esté a 20 metros sobre el suelo y durante 20 segundos, los retrocohetes perderán potencia para descender a la vez que unos cables descuelgan al Curiosity. En el momento que el rover toque la superficie de Marte se activarán unas cargas explosivas que cortarán estos cables y el rover quedará posado en la superficie de Marte, concretamente en el cráter Gale.

Representación artística del rover Curiosity tocando la superficie de Marte. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

La grúa, al haber perdido los 899 Kg de masa del rover, saldrá disparada hacia un lado, estrellándose en algún lugar de Marte a varios kilometros de la zona de trabajo.

Lo mejor de todo

Como siempre, lo mejor para el final: La maniobra que os he descrito dura un total de 17 minutos, pero Marte no está aquí al lado: está muy lejos. Y las señales que recibamos, aunque viajan a la velocidad de la luz, tardan en llegar 13.8 minutos.

Por lo tanto si el Curiosity nos envía una señal de error, tardará esos 13.8 minutos en llegar más otros 13.8 minutos que tarde en recibir la respuesta. En total habrán pasado 27.6 minutos y el rover no recibirá la señal porque estará estrellado en el suelo marciano.

Por lo tanto la maniobra de aterrizaje no se ejecutará "en directo", sino que estará debidamente programada y preparada para reaccionar ante posibles errores.

Representación artística del rover Curiosity "en acción". Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Pero seguro que todo sucede tal y como está previsto. No obstante, cruzaremos los dedos.
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5 comentarios:

  1. Lo más triste de todo es que ninguna televisión española va a emitirlo en directo, seguro, y la NASA TV estará colapsada... y por lo que veo la ESA TV ni se molesta en retransmitirlo.... ¡aaaaaaaaah!
    Me parece que van a ser siete minutos de terror más para mi que para el Curiosity... xD

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  2. Coincido con Nahum, creo que lo voy a pasar yo peor que el Curiosity...pero no me quiero imaginar lo que va a ser la sala de control en esos momentos.

    ¡Esperemos que la curiosidad no haga de las suyas esta vez!

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  3. La misión MSL es un proyecto muy ambicioso y muy caro, y pienso que si hubiera la más mínima duda de un posible fallo en el aterrizaje, no se hubiese lanzado. Está claro que es complicado, pero no imposible. Las fases más críticas son dos: el paracaídas, que no tiene margen de error y los retrocohetes, que tienen capacidad de maniobra ante errores. Pero el descenso es un "todo", y como digo, a pesar de todo, cruzaremos los dedos.

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  4. Pregunta: Si Marte está a 228 millones de Kms del Sol, la Tierra está a 150 millones de Kms del Sol y la nave salió desde la Tierra. Por qué dicen que emprendió un viaje de 567 millones de Kms, si estamos a 78 millones de kms en promedio?

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    Respuestas
    1. Hola Mauricio: como bien dices, Marte está más cercano que la trayectoria total de la sonda de la misión MSL. Lo que se hace es básicamente un ahorro de combustible, y en este caso, lo óptimo no es una línea recta, sino una curva dirigida hacia el punto donde estará el objetivo en el momento preciso. Desde esta página de la NASA puedes ver la trayectoria que ha seguido el Curiosity:

      http://www.nasa.gov/mission_pages/msl/news/WhereIsCuriosity.html

      Espero que mi respuesta te haya servido...
      Un saludo,
      Antonio.

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