Mars-Grunt: un trozo de Marte en Rusia

Por Daniel Marín, el 5 diciembre, 2010. Categoría(s): Astronáutica • Historias de la Cosmonáutica • Marte • Rusia • sondasesp ✎ 3

Hasta la fecha, sólo dos naciones han conseguido traer a la Tierra muestras de la superficie de otro mundo de forma automática: la Unión Soviética y Japón. En los años 70, tres naves Ye-8-5 soviéticas regresaron con éxito de la Luna con unos gramos de regolito en su interior. Este año, la sonda japonesa Hayabusa nos ha obsequiado con unas pocas partículas del asteroide Itokawa. Nos queda Marte.

El planeta rojo ha sido el objetivo de multitud de programas de recogida automática de muestras, la mayoría propuestos por Estados Unidos, aunque ninguno ha logrado hacerse realidad hasta la fecha. La URSS puso en marcha en los años 70 el ambicioso programa 5NM para recoger muestras del suelo marciano, programa que sería cancelado debido a los brutales desafíos tecnológicos y al fiasco de la misión Fobos en 1989.



La megasonda 5NM: 1: cápsula de muestras. 2: sección presurizada de la etapa de ascenso. 3: tanques de la segunda etapa. 4: tanques de la primera etapa. 5: etapa de descenso. 6: escudo aerodinámico. 7: sección de instrumentación presurizada. 8: OA. (Novosti Kosmonavtiki).

Tras la caída de la Unión Soviética, la empresa NPO Lávochkin continuaría con sus proyectos de sondas marcianas, pero por desgracia la brutal crisis económica que destrozó el país en los años 90 llegaría a paralizar el programa de sondas planetarias rusas. El año que viene debe despegar la misión Fobos-Grunt, una nave destinada a recoger muestras de Fobos que se convertirá en la primera sonda interplanetaria lanzada por Rusia desde el fiasco de la Mars 96.

Pero más allá de Fobos-Grunt, NPO Lávochkin no ha renunciado al sueño original de poder traer a la Tierra una muestra de la superficie del planeta rojo. Esta misión se ha denominado consecuentemente Mars-Grunt (grunt significa «suelo» o «tierra» en ruso). La nave Mars-Grunt original tenía una masa de 5200 kg, limitación que venía dada por la capacidad máxima de los lanzadores interplanetarios rusos más potentes, el Protón-M y el Zenit-3. Toda la nave estaría cubierta por un escudo térmico para realizar una maniobra de aerocaptura y entrar en órbita marciana antes de descender sobre la zona elegida. Recordemos que la aerocaptura permite entrar en órbita mediante el frenado atmósferico sin necesidad de gastar combustible, lo que resulta muy ventajoso desde el punto de vista de la masa útil. El escudo térmico incluiría varios «pétalos»  que permitirían maniobrar la nave en la aerocaptura, además de servir como paneles solares durante el vuelo a Marte.



Nave Mars-Grunt original (Novosti Kosmonavtiki/NPO Lávochkin).

El vehículo en sí tendría tres etapas: segmento de descenso, segmento de ascenso hasta la órbita baja marciana y segmento para el viaje de regreso hasta la Tierra con las muestras marcianas. Esta última etapa estaría basada en la sonda Fobos-Grunt. La etapa de descenso tendría una masa de 750 kg, mientras que las dos etapas que despegarían desde Marte sumarían 1700 kg. La dinámica del descenso sería parecida a la empleada por las sondas Ye-8 y Ye-8-5.


Etapa de descenso de la Mars-Grunt sin el escudo de aerocaptura. La etapa tiene una masa de 752 kg, de los cuales 136 kg corresponden a los motores principales, 50 kg a los motores de maniobra, 117 kg a las baterías, 37 kg al sistema de comunicaciones y 250 kg al tren de aterrizaje y la estructura (Novosti Kosmonavtiki).


La etapa de ascenso, dividida en la etapa de ascenso orbital y la de regreso a la Tierra, muy parecida a la Fobos-Grunt (Novosti Kosmonavtiki).

Este diseño inicial, aunque osado, presentaba varios inconvenientes. El más importante era el uso de la técnica de aerocaptura. Pese a que este sistema permite ahorrar peso en el vehículo, se trata de un procedimiento muy complejo y arriesgado que requiere de una gran precisión. Basta un pequeño error de navegación para que la nave se queme en la atmósfera marciana. Curiosamente, NPO Lávochkin ha ideado varias sondas interplanetarias basadas en este sistema, como la Europa-Penetrator, que debía realizar una aerocaptura en la atmósfera de Júpiter antes de acercarse a Europa para explorar su superficie mediante penetradores.


Sonda Europa-Penetrator para el estudio de Júpiter y Europa (Novosti Kosmonavtiki).

Tras desechar este diseño, NPO Lávochkin replanteó el esquema de misión de la Mars-Grunt. El nuevo concepto no hace uso de la aerocaptura, pero a cambio introduce un mecanismo más complejo para la recogida de muestras. La nave, de 6040 kg, utilizará un módulo de propulsión eléctrica con motores de plasma para maximizar la carga útil. Una vez en órbita marciana, el vehículo de descenso se separará del bus orbital -con un diseño basado en la Fobos-Grunt- y descenderá a la superficie. Poco después, la etapa de ascenso se acoplaría con el bus orbital para transferir 200 gramos de muestras. El segmento orbital pondría entonces rumbo a la Tierra.


Concepto actual de Mars-Grunt, dividida en tres módulos: módulo iónico, segmento orbital y de retorno y aparato de descenso (NPO Lávochkin).


Esquema de la misión de Mars-Grunt (NPO Lávochkin).


La etapa de ascenso con los 200 gramos de muestras (derecha) se acoplaría en órbita marciana con el bus orbital (izquierda) antes de partir hacia la Tierra (NPO Lávochkin).

Debido a su elevada masa, Mars-Grunt debería ser lanzada por un cohete Angará A-5 en vez de un Protón-M. En cualquier caso, no despegaría antes de 2018 como muy pronto, lo que implicaría que las muestras llegarían a la Tierra en 2020. No es la primera vez que NPO Lávochkin propone el uso de motores iónicos para una sonda planetaria, ya que el primer diseño de Fobos-Grunt también incluía una instalación propulsiva muy parecida.



Diseño original de Fobos-Grunt, con grandes paneles solares y motores iónicos (Novosti Kosmonavtiki/NPO Lávochkin).

Mars-Grunt es una misión ciertamente muy ambiciosa teniendo en cuenta el paupérrimo estado del programa ruso de exploración no tripulada del Sistema Solar. Sin embargo, podría servir de base para un proyecto internacional con la colaboración de alguna otra agencia espacial. Lamentablemente, en la reciente cooperación entre la NASA y la ESA para explorar Marte durante la próxima década parece que no hay lugar para la agencia espacial rusa Roskosmos. Una pena, porque la tecnología y diseño de Mars-Grunt es realmente original. ¿Logrará Rusia algún día traer a la Tierra algún pedazo de Marte?



3 Comentarios

  1. Excelente e interesantísima entrada, como ya nos tienes acostumbrados, Daniel! Pienso que, si la Fobos-Grunt es exitosa, Lavochkin tendrá grandes posibilidades de que Roskosmos financie la Mars-Grunt.

  2. Ojala que en los años que falta terminen de afinar su tecnología de aerocaptura, la NASA ya tiene perfeccionado sus métodos de descenso en Marte para varios tamaños de vehículos de entrada, incluso están desarrollando un modelo de su atmósfera para disminuir el peso en futuras misiones.

    Daniel, no sería posible que en un lanzamiento de un satélite geoestacionario, junto a este lancen en dirección a Marte un vehículo pequeñito propulsado con motores iónicos para probar la aerocaptura, este vehículo tendría un pequeño transnmisor que enviaría una señal a un orbitador de la NASA (en caso de que por su tamaño no se pueda colocar un transmisor más potente que llegue a la tierra) en Marte para avisar que descendió sin novedad. Esto sería factible o sería casi tan caro como una misión real a Marte?

  3. @Csrlo: creo que el concepto de Mars-Grunt es muy bueno. Ojalá pueda Roskosmos colaborar con otra agencia para sacarlo adelante.

    @Leroy: pues sí, se podrían probar técnicas de aerocaptura en la Tierra, pero -como bien dices- con lo caro que saldría, con un poco de dinero más lo haces en Marte 😉

    Un saludo.

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Por Daniel Marín, publicado el 5 diciembre, 2010
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