El otro día comentábamos algunos planes de misiones espaciales rusas, entre las cuales se encuentra la misión MetNet. Esta misión consiste en una red de sondas meteorológicas de superficie para el estudio de los patrones globales del clima de Marte.

MetNet nació en el año 2000 dentro del marco de varias iniciativas rusas para poder saldar la deuda que la antigua URSS había contraído con Finlandia, deuda que había sido heredada por la Federación Rusa. Las instituciones encargadas del proyecto serían el Instituto Meteorológico Finés (FMI) y el Instituto de Investigaciones Espaciales de la Academia de Ciencias de la Federación Rusa (IKI). La construcción de la sonda propiamente dicha correría a cargo de la empresa rusa NPO Lavochkin, fabricante de todas las naves interplanetarias soviéticas y rusas. El diseño de la nave aprovecharía la experiencia ganada en la construcción malograda misión Mars 96, que incorporaba varias sondas penetradoras.

Sonda penetradora de Mars 96 (IKI).

El objetivo de las sondas, denominadas Pequeñas Estaciones Meteorológicas (MMS en ruso) o MetNet Landers, es el estudio de la estructura de la atmósfera marciana durante la entrada y descenso, así como el seguimiento del clima del planeta rojo durante al menos un año marciano (687 días marcianos). La ausencia de un escudo térmico tradicional permite reducir la masa de las sondas a 19 kg cada una, de los cuales 2,5 kg están reservados a la carga útil. En efecto, los MetNet Landers utilizan un escudo térmico neumático desplegable (denominado Inflatable Braking Unit, IBU, u ONTU en ruso) de un metro de diámetro para la entrada en la atmósfera. Cuando la velocidad descienda por debajo de Mach 0,8, se desplegará un faldón aerodinámico de 1,8 metros de diámetro denominado AIBU (Additional Inflatable Braking Unit, DNTU en ruso), que reducirá la velocidad de descenso y estabilizará al vehículo. Durante la etapa de entrada, la sonda sufriría una deceleración de hasta 29 g. El escudo térmico IBU se desprenderá una vez en la atmósfera marciana y la sonda impactará contra el suelo a gran velocidad (45-58 m/s, dependiendo de la altura de la zona de aterrizaje). Por este motivo, la carga útil estaría situada dentro de una sonda penetradora especialmente diseñada para aguantar el impacto. El faldón del AIBU debe evitar además que la sonda se entierre a una profundidad excesiva, impidiendo las comuniciones con la Tierra.

Esquema de la entrada y descenso de una estación MetNet en Marte (FMI/NPO Lavochkin).

MetNet en configuración plegada para el vuelo a Marte (NPO Lavochkin).

Despliegue del escudo térmico IBU (NPO Lavochkin).

Despliegue del AIBU (NPO Lavochkin).

Separación del IBU (NPO Lavochkin).

Descent Phase Unit (NPO Lavochkin).

Separación del IBU (NPO Lavochkin).

La sonda propiamente dicha, denominada Descent Phase Unit (DPU), está formada por un módulo de equipamiento (Equipment Module, EM), dividido a su vez en el Payload System Compartment (PSC) y el Lander Deck Compartment (LDC). En el PSC se encuentra la aviónica de la nave y un RTG, que funciona al mismo tiempo como fuente de alimentación eléctrica y de control térmico del vehículo. En el LDC se encuentran los instrumentos científicos que deben ser expuestos al medio ambiente marciano: un LIDAR/sensor óptico, una sonda desplegable para el estudio del suelo, un magnetómetro y un mástil meteorológico que incorpora sensores de viento, humedad, temperatura y una cámara panorámica de 1028×1280 pixels. Otros instrumentos estarían situados en la parte inferior de la DSC: sensores de temperatura, humedad y un sismómetro. Además se podría incorporar una cámara para tomar imágenes durante el descenso similar a la cámara panorámica de la LDC. En el periodo 2002-2004 se llevaron a cabo pruebas de impacto de la sonda y en 2003-2006 se ensayó la integración de la carga útil con modelos de vuelo.

Instrumentación de la sonda (MetNet).

Estructura del módulo de equipamiento (MetNet).

Cámara panorámica (MetNet).

Antena y mástil meteorológico (MetNet).

Modelo de la sonda durante las pruebas de impacto (MetNet).

Pruebas del escudo térmico (MetNet).

El uso de estructuras inflables para la entrada y descenso en una atmósfera planetaria constituyen la principal novedad tecnológica de esta misión y la convierten en un banco de pruebas para futuras misiones interplanetarias de bajo coste. Sin embargo, estaba claro que precisamente debido a su novedad, MetNet era una misión sumamente arriesgada. Por eso se decidió desarrollar antes una misión precursora -consistente en una única estación- llamada MetNet Mars Precursor Mission (MetNet MPM), que será lanzada junto con la sonda rusa Phobos-Grunt (irá acoplada a la etapa Fregat-SB). MetNet MPM es una misión internacional que cuenta con la participación de España, además de Finlandia y Rusia. En concreto, la carga útil científica de MPM ha sido suministrada por el Instituto de Técnica Aeroespacial (INTA) dentro del marco del proyecto MEIGA. Esta carga útil consiste en algunos de los instrumentos arriba mencionados: un magnetómetro triaxial, un sensor de irradiancia solar, un enlace de comunicaciones ópticas inalámbricas y un sistema barredor con un sensor de polvo depositado. Finlandia contribuye también con sensores de humedad y presión. La masa total de MPM es de 16,8 kg, de los cuales 7,9 kg corresponden a los escudos aerodinámicos y 8,9 kg al módulo de aterrizaje.

Posible zonas de aterrizaje para MPM (MetNet).

MPM debe viajar a lomos de la Fobos-Grunt (MetNet).

Logo del proyecto MEIGA.

Si la misión MPM es un éxito, los planes iniciales para crear una red marciana con 16-20 estaciones meteorológicas podrían hacerse realidad en un futuro cercano. Además de las estaciones de superficie, una futura misión incluiría un orbitador basado en la Mars Express para retransmitir los datos a la Tierra. Pero por encima de todo, si todo va bien es muy posible que en los próximos años podamos ver una nave con participación española en la superficie marciana, algo realmente revolucionario en la historia de nuestro país.

Referencias:

• MetNet.
• MetNet MPM.
• MetNet, NPO Lavochkin.
• MEIGA-MetNet.