Eligiendo el lugar para recoger las primeras muestras de Marte que estudiaremos en la Tierra

Por Daniel Marín, el 24 octubre, 2018. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • ESA • Marte • NASA • Sistema Solar ✎ 48

El rover Mars 2020 de la NASA promete ser una misión clave para el estudio de Marte. No solo porque este gemelo de Curiosity se dedicará a buscar huellas de la posible presencia de vida en el pasado del planeta rojo, sino porque se dedicará a recoger muestras de la superficie que deberán ser recogidas y traídas a la Tierra por una misión posterior. Por eso elegir el lugar de aterrizaje de Mars 2020 es tan crucial, ya que las muestras de esta misión serán analizadas exhaustivamente durante las próximas décadas. La comunidad científica ha seleccionado tres lugares de aterrizaje. El favorito es el cráter Jezero, seguido de la zona noreste de Syrtis Major y, en último lugar, las colinas Columbia. Las colinas Columbia fueron exploradas por el rover Spirit y han sido seleccionadas por la presencia de antiguas fuentes hidrotermales, mientras que Jezero y Syrtis Major presentan pruebas de que el agua corrió por su superficie hace eones. Pero lo interesante es que estas dos últimas zonas están relativamente cerca. Así que, ya puestos a traer muestras de un lugar interesante, ¿por qué no traerlas de varios sitios?

Rover Mars 2020 (NASA).

Lamentablemente las zonas de aterrizaje de Jezero y Syrtis Major están a 37 kilómetros la una de la otra, una distancia demasiado grande a la hora de diseñar un plan de exploración robusto y seguro. Pero a principios de este año los investigadores e ingenieros de la NASA identificaron una elipse de aterrizaje situada a medio camino entre Jezero y Syrtis Major que ha sido apodada Midway por motivos obvios. El terreno de Midway es fácil de atravesar por un rover e incluye estructuras geológicas similares a las de Syrtis Major, una zona interesante porque posee rocas sedimentarias muy antiguas. Además Midway está a tan solo 27 kilómetros de la elipse de aterrizaje de Jezero, lo que significa que ahora sí es factible planificar una misión que explore las dos zonas.

Rover Mars 2020 y sus instrumentos (NASA).

El problema es que el rover Mars 2020 ha sido diseñado para una misión primaria de 15 kilómetros y, aunque obviamente puede durar más, no se puede garantizar que lo consiga. Para más inri la región entre Jezero y Midway está repleta de campos dunas que no serán nada fáciles de atravesar. Por el momento no se ha decidido si el rover descenderá en Jezero —el lugar favorito de la comunidad científica por su delta fluvial fósil— y se dirigirá con posterioridad a Midway —una zona más segura para aterrizar—, o será al revés. Sea como sea, si se elige la opción de visitar Midway y Jezero habría que planificar cuidadosamente la estrategia para soltar las muestras. El plan actual es que el rover las deposite sobre la superficie en una sola zona al final de su misión primaria, que durará poco menos de dos años y medio (836 soles o días marcianos). Las muestras que recoja a lo largo de la misión extendida se supone que serán depositadas en la misma zona, lo que significa que el rover tiene que regresar al mismo lugar en repetidas ocasiones.

Los tres lugares candidatos y las elipses de aterrizaje del rover Mars 2020 (NASA).
Posible ruta de exploración de Jezero y de camino a Midway. A la derecha la elipse de aterrizaje (NASA).

Esta opción es válida si el rover se limita a explorar una misma zona como Jezero, pero si visita las dos deja de ser posible. No en vano, se estima que el rover tardará 401 soles en recorrer la distancia entre Jezero y Midway. Cuanto más lejos o dispersas estén las muestras, más distancia tendrá que recorrer el futuro rover de la misión de recogida de muestras, así que simplificar el trabajo del rover Mars 2020 puede traer como consecuencia complicar el del futuro rover. El rover Mars 2020 lleva 42 tubos para almacenar las muestras, aunque cinco de ellas se reservarán por si acaso no puede usar el brazo robot y no se usarán con este fin. Los tubos, que se llenarán con material excavado por el brazo robot y serán sellados herméticamente, tienen una longitud de 5 centímetros y un diámetro de 1 centímetro, con una masa de 15 gramos. Los encargados de la misión esperaban usar veinte tubos en la misión primaria. Una posibilidad es que el rover unas pocas muestras en Jezero y se lleve el resto a Midway, donde dejaría todas las demás. De esta forma si algo sale mal en el trayecto a Midway las muestras de reserva de Jezero pasarían a ser las prioritarias (o al revés si finalmente aterriza en Midway y luego se desplaza a Jezero).

Plan para depositar las muestras en un lugar (NASA).
Brazo robot del rover Mars 2020 y sistema de recogida de muestras (NASA).
Tubos para las muestras (NASA).

La decisión sobre el lugar de aterrizaje será tomada el año que viene directamente por el cuartel general de la NASA después de que la semana pasada tuviese lugar la última conferencia científica sobre el tema. El rover Mars 2020, de 1.050 kg, debe despegar en julio de 2020 y llevará el primer helicóptero que volará por los cielos de otro planeta. Este pequeño vehículo experimental tendrá una masa de 1,8 kg y unas dimensiones de 1,1 x 0,25 x 0,02 metros. Dispondrá de dos hélices contrarrotatorias con un diámetro de 1,21 metros. El rover «dejará caer» el helicóptero en una zona plana y se espera que realice unos cinco vuelos de hasta dos minutos de duración en un intervalo de un mes.

El rover Mars 2020 llevará un pequeño helicóptero bajo el chasis (NASA).
El rover Mars 2020 lleva múltiples cámaras para filmar el aterrizaje (NASA).
Secuencia de EDL de Mars 2020 (NASA).
Etapa sky crane del rover Mars 2020 (NASA).

La misión de retorno de muestras (MSR) no ha sido aprobada todavía, pero la NASA y la agencia espacial europea (ESA) acordaron el pasado 26 de abril llevarla a cabo de forma conjunta. Según el plan preliminar, en 2026 se lanzaría el primer elemento de la misión MSR, la sonda SRL (Sample Retrieval Lander). Esta sonda de la NASA estaría formada por un aterrizador que llevaría hasta la superficie el rover europeo SFR (Sample Fetch Rover), encargado de recoger las muestras dejadas atrás por el rover Mars 2020. El SFR pasaría las muestras a una cápsula (OS) situada en el extremo cohete MAV (Mars Ascent Vehicle) de propulsión híbrida, construido por la NASA, mediante el brazo robot STA (Sample Transfer Arm) de fabricación europea. El MAV, de una etapa, se encargaría de dejar la cápsula con las muestras en una órbita estable alrededor de Marte.

Esquema de la misión de retorno de muestras de la NASA y la ESA con las sondas SRL y ERO (NASA).
Cohete MAV de propulsión híbrida para poner las muestras marcianas en órbita (NASA).
Orbitador europeo ERO para traer las muestras marcianas a la Tierra (Airbus/ESA).
El rover europeo SFR (ESA).

Gracias a la participación europea también sería posible lanzar en 2026 la segunda sonda de la misión MSR, denominada ERO (Earth Return Orbiter). ERO, que despegaría mediante un lanzador Ariane 6, sería una sonda europea que capturaría la cápsula con las muestras en órbita marciana y las traería a la Tierra en 2029. Con suerte, antes de que la misión china de retorno de muestras marciana logre el mismo objetivo. Con tanto en juego, el administrador asociado de la Dirección de misiones científicas de la NASA, Thomas Zurbuchen, tiene ante sí una decisión complicada. ¿Jezero, Midway o ambos?

Referencias:

  • https://www.nature.com/articles/d41586-018-07064-y


48 Comentarios

  1. Estupendo articulo com siempre Daniel.
    Espere que se consiga una misión de retorno de muestras será un éxito sin precedentes.
    Felicidades por tu estupenda labor divulgativa.

  2. Que pasada de misiones ¡¡¡¡ increíble los detalles, gracias Daniel por esta información recién sacada de los archivos de la nasa. Me alegra que la esa se implique en partes tan importantes. Varias cuestiones, una, se usara el Ariane 5 o 6?? y el rover puede ser un derivado del rover de la esa a marte de la misión exomars 2020??

    Gracias por todo y un saludo jorge m.g.

  3. Podría iniciarse una carrera por las muestras de marte entre los chinos y los americanos con los europeos ?? Esto implicaría acelerar la misión china ??

    saludos jorge m.g.

    1. Espero que no. Aquí lo importante es tener la seguridad de que todo el proyecto sea exitoso. Ser el primero no le debería importar a nadie.
      Esto no es pisar Marte. Intentar ser el primero y arriesgar demasiado y luego fracasar, puede ser catastrófico para los programas espaciales.

  4. Pues si otra misión revolucionaría esta de 2020, entre las nuevas cámaras para grabar el descenso, y la tecnología Moxie, para fabricar oxigeno…y por supuesto el primer objeto volador autónomo que volará en otro Mundo (los globos de Venus eran otra cosa)…

    Si encima recoge las primeras evidencias de vida pasada o presente en Marte puede que logremos el mayor hito de la exploración espacial, estamos ante unos años increíbles sobre el conocimiento de Marte…junto con Insight y por supuesto la TGO de Exomars…Marte nos espera y parece que quiere revelarnos muchos secretos en 2020…esperemos que todo salga bien 🙂

    PD; Yo elegiría Midway off course…dos lugares potenciales son muy tentadores…

  5. excelente articulo Daniel 🙂
    todo esto suponiendo que el Sky Crane funcione,
    o que las muestras no queden tapas por arena,
    o que el SRL aterrice bien y en el lugar correcto,
    que el MAV funcione (y bien),
    y que la ERO se apruebe, se lance y delicadamente capture el MAV,
    y por ultimo, que el ero no quede varado al volver a la tierra :):)

    a propósito: ¿como dejan las muestras en superficie? un viento las taparían.
    ¿y como las encuentra el otro rover?

  6. Me gusta cuando aparece la expresión «de forma conjunta», en este caso a la hora de destacar la colaboración entre NASA y la Agencia Europea.

    Con respecto a los lugares de aterrizaje (comentando como simple aficionado), llama la atención que la zona de Olimpus Mons y Valles Marineris no sean objeto también de interés para su estudio….Conocer cuánto tiempo tuvo lugar esa actividad volcánica, cuándo cesó e investigar ese enorme desgarro que supone Valles Marineris no me parecen cuestiones menores, aun entendiendo que lo primero, lo prioritario y fundamental es dilucidar si ha habido vida, tal como la conocemos, en otro sitio que no sea nuestro planeta…

    1. Más de la mitad de las sondas que se han enviado a Marte han terminado en Scacharrelli. Es normal que elijan lo más fácil y no lo más molón.

  7. A este paso sera el propio Elon quien recogerá las muestras en mano XDDDD, por cierto mil felicidades por tu blog Daniel, no conozco ninguno mejor para los espaciotrastornados como yo.

  8. El SFR parece el hijo que tuvieron Sojourner y Spirit. Nasa bate a ESA en número de rovers en la supericie de Marte por 4-0, pero son los europeos los que van a encargarse del rover, ¿qué puede salir mal?

  9. Me alegro muchísimo de ver que finalmente la NASA ha dejado atrás la idea de que el rover de 2020 fuese dejando los tubos de muestras tirados cada uno en su lugar de recogida y que el siguiente rover tuviese que ir 6? años después encontrándo uno a uno los 20? tubitos…

    Era tan estúpido… son tubos de 5 cm, no emiten señales de ningún tipo, en Marte no hay GPS y si que hay viento y arena…

    1. Pues esta sigue teniendo el mismo problema de que traer las muestras de vuelta es demasiado complicado y cómo pasa siempre en ese tipo de planes es mucho más probable que algo salga mal.

      Lástima que el presupuesto no de para proyectos más elaborados.

  10. Excelente artículo, como siempre.

    Pero lo de ir soltando por ahí tubitos con las muestras marcianas me sigue pareciendo una de las ideas más estúpidas de la historia de la exploración espacial, máxime cuando habría sido bastante sencillo diseñar un contenedor dentro del propio rover para almacenarlas (quizás menos tubos, pero más seguro) y esperar a que otra misión fuera a por ellas.

    Por lo demás, me alegro de que por fin la ESA y la NASA se pongan a colaborar en serio en la exploración de la superficie de nuestro planeta vecino y que el Ariane 6 sirva para algo más que para enviar satélites de telecomunicaciones a GEO.

    Hablando de la ESA y de su futuro, también estoy bastante contento ya que parece que la agencia europea empieza a pensar en nuevos y más potentes medios de propulsión espacial, ya que está colaborando con la empresa española de ingeniería SENER y con la Universidad Carlos III de Madrid en el desarrollo de motores de fuente Helicon (HPT) de propulsión eléctrica.

    Los motores HPT están basados en la generación de plasma mediante una fuente de radiofrecuencia. El plasma así creado, es acelerado posteriormente por una tobera magnética para producir empuje. Este tipo de motores se caracteriza por su simplicidad, flexibilidad de operación y la alta relación empuje-potencia.

    Tenéis más info en:

    http://www.ingenieriayconstruccion.sener/proyecto/motores-de-plasma-de-fuente-helicon

    y en:

    http://www.noticiasdelaciencia.com/art/30391/la-esa-promueve-una-nueva-fase-de-desarrollo-del-motor-de-plasma-helicon-de-sener-y-la-uc3m

    Saludos

  11. Excelente artículo, como siempre.

    Pero lo de ir soltando por ahí tubitos con las muestras marcianas me sigue pareciendo una de las ideas más estúpidas de la historia de la exploración espacial, máxime cuando habría sido bastante sencillo diseñar un contenedor dentro del propio rover para almacenarlas (quizás menos tubos, pero más seguro) y esperar a que otra misión fuera a por ellas. Pero bueno, espero que todo salga bien y pueda tragarme mis palabras en lugar de entonar el típico «Os lo dije».

    Por lo demás, me alegro de que por fin la ESA y la NASA se pongan a colaborar en serio en la exploración de la superficie de nuestro planeta vecino y que el Ariane 6 sirva para algo más que para enviar satélites de telecomunicaciones a GEO.

    Hablando de la ESA y de su futuro, hoy también estoy bastante animado ya que parece que la agencia europea empieza a pensar en nuevos y más potentes medios de propulsión espacial, ya que está colaborando con la empresa española de ingeniería SENER y con la Universidad Carlos III de Madrid en el desarrollo de motores de fuente Helicon (HPT) de propulsión eléctrica.

    Los motores HPT están basados en la generación de plasma mediante una fuente de radiofrecuencia. El plasma así creado, es acelerado posteriormente por una tobera magnética para producir empuje. Este tipo de motores se caracteriza por su simplicidad, flexibilidad de operación y la alta relación empuje-potencia.

    Tenéis más info en:

    ingenieriayconstruccion.sener/proyecto/motores-de-plasma-de-fuente-helicon

    y en:

    noticiasdelaciencia.com/art/30391/la-esa-promueve-una-nueva-fase-de-desarrollo-del-motor-de-plasma-helicon-de-sener-y-la-uc3m

    Saludos

    1. Gracias, Hilario. La ESA también está colaborando en otro proyecto, el HDLT australiano, basado en el mismo principio (helicon plasma source). Y ojo que el VASIMR también usa el mismo principio:
      https://en.wikipedia.org/wiki/Helicon_(physics)

      O sea que SENER tiene al menos dos importantes competidores, y con esto no pretendo desanimarte sino por el contrario señalar que el asunto viene bastante animado 🙂

      Saludos.

  12. Extraordinaria entrada Daniel, como siempre. A los científicos atmosféricos también nos gusta más Jezero (la meteorología es mucho más rica en un entorno topográfico complejo como un cráter). Ojalá salga la opción Jezero-Midway. Veremos.

    1. En mi opinión, Jezero + Midway sería complicar aun más algo de por sí muy complicado, por no hablar de la incertidumbre de tener que añadir varias idas/venidas del Rover.

      Desgraciadamente (ojalá me equivoque) el Administrador de la NASA optará por la opción más práctica, que es evitar riesgos adicionales, yendo sólo a un sitio. Lo que parece claro es que Jezero tiene todas las papeletas… y si luego el Rover supera la prueba y hay una extensión de su misión, pues ahí le quedarían 5 tubos vacíos para intentar desplazarse a Midway… con la misión primaria ya cumplida.

      Enésimo aporte genial, Daniel. Muchas gracias.

      1. Digo yo que habría sido más fácil que en lugar de un «helicóptero experimental» el rover llevase un contenedor para las muestras con un brazo articulado para depositarlas en ese espacio. Tras hacer sus rutas y tomar muestras, se habría desplazado a una zona llana y despejada para «hibernar» y esperar la llegada de la misión de recogida, que podría «amartizar» a unos pocos kilómetros de distancia, desplegar el rover de recogida, ir a la posición del otro, recoger el contenedor y volver a su plataforma para enviar las muestras en el cohete. No tendría que hacer otra cosa.

        Pero no, vamos a dejar los tubitos por ahí tirados, a ver si no los cubre alguna tormenta de polvo… Sinceramente, no lo entiendo.

        1. Yo tampoco lo entiendo.
          15 gramos x 42 tubos = 630 gramos
          No me dirán que el rover no puede con ese peso, vamos.

          Desde mi total desconocimiento de los detalles finos, me pregunto si una de la claves del actual plan no será evitar la prolongada exposición de las muestras a la cercanía del MMRTG del rover.

          Y entonces me surge otra pregunta relativa a las muestras, no las del regolito, sino las más profundas (6 cm) taladradas del interior de rocas. ¿Qué grado de «incertidumbre en su validez» introduce el hecho de haberlas dejado «cocinándose» en la superficie durante años?

          Lo sé, lo sé, han estado «cocinándose» a 6 cm de la superficie durante millones de años. Unos pocos años a la intemperie dentro de un delgadísimo tubo no hará diferencia… ¿o sí?

          1. El material radiactivo de los MMRTG es Pu-238, que emite radiación alfa. Son núcleos de helio, que se detienen con una simple hoja de papel. Decae en U-234 que, a su vez, también decae mediante radiación alfa.

            El blindaje de los RTGs está pensado en proteger el medio ambiente terrestre en caso de fallo de lanzamiento, no en proteger la sonda de la radiación. De hecho algunas sondas llevan «pastillas» de Pu-238 a modo de calefacción dentro de la propia sonda.

            Otra cosa sería un reactor nuclear: si te fijas todos los diseños de naves espaciales con reactores nucleares tienen el reactor bien lejos del cuerpo principal.

            Daniel dejó una interesante entrada sobre el tema
            https://danielmarin.naukas.com/2013/10/02/por-que-las-sondas-espaciales-usan-plutonio-guia-casera-para-fabricar-tu-propio-generador-de-radioisotopos/

            Saludos.

          2. Gracias, Pedro. Siempre es un auténtico placer refrescar mi memoria releyendo entradas de antología como esa, ¡grande Daniel!

            La duda implícita en mi anterior comentario se relaciona justamente con las «pastillas» y los RTGs. Las «pastillas calefactoras» son un claro ejemplo de lo inocua que es su radiación. Pero por otro lado tenemos ejemplos como la Cassini y en especial las Voyager cuyos RTGs estaban bien alejados del cuerpo principal.

            Y he ahí mi duda, no sé si eso es porque los RTGs simplemente generan demasiado calor… y/o porque emiten más radiación que las «pastillas»… y/o porque la radiación alfa tiene aspectos sutiles que desconozco y cuando la emisión es suficientemente fuerte interfiere con los instrumentos o la electrónica a bordo.

            Como sea, «lo bueno» de estas dudas es que permiten redactar comentarios en tono «paranoico inverso», es decir, rascar el fondo del barril especulativo en desesperada búsqueda de cualquier posible «explicación» para un plan que luce absurdo lo mires como lo mires 🙂

            Saludos.

    1. ¡Nada hombre, si es que los europeos somos unos ineptos en materia espacial, sin experiencia alguna! Mejor que se lo encarguen a Tayikistán, que seguro que lo bordan.

      Deberíamos sentirnos orgullosos de que la NASA haya elegido a la ESA para el tema de las recogida de las muestras, para la captura en órbita… pero no parece ser así. Mi no comprender…

      1. Veo mucho odio a la ESA en este foro. No lo entiendo y no creo que tengan argumentos objetivos para dicho odio.
        No hacen mas que repetir los fracasos, como si solo la ESA los hubiera tenido, y se olvidan en seguida de los numerosos éxitos.
        Pero bueno, allá cada uno con sus fobias.
        Saludos.

      1. Este rover era la versión de repuesto del Curiosity y el problema de las ruedas tampoco tiene tanto tiempo. Una vez se congela un diseño es complicado hacerle modificaciones y más la NASA que tiende al lado conservador. Y viendo las imágenes parecen el mismo diseño. Lo que no se es si habrán aumentado el grosor. Así que la duda es razonable.

  13. Para aumentar el valor del retorno cientifico de esta misión tan compleja, deberían traerse muestras de 2 sitios distintos. Primero depositar las 20 muestras de Jerico, visitar Midway y volver a depositar las otras 20 muestras. De esta forma se garantizan las primeras muestras y se puede aprovechar para evaluar los cambios de un mismo lugar entre temporadas.

  14. Que quien que les diga me parece que esto de que el rover vaya dejando las muestras tiradas por allí es ridículo mejor hubiera sido qué las dejé todas juntas en un contenedor
    O mejor que se use el SLS para lanzar todos los componentes de la misión como planean hacer los chinos con su CZ9

  15. Un capítulo más de la carrera espacial: China vs. NASA/ESA. Por ver si se consigue iniciar un retorno de muestras del suelo marciano antes del 2030.
    Pero, una cosa, … ¿no habíamos quedado, en este blog, que ibamos a poner personas en Marte en el 2037?. Pues que ellas mismas cojan pico, pala y un capazo de esparto y se recorran los 37 km en un paseillo de un par de soles. Es más, que envíen un BFR con un laboratorio de análisis y que se dediquen a analizar las muestras in situ (sin retorno).

    1. Mientras tanto SpaceX acaba de recaudar 500 millones de Goldman Sachs…que no unos cualquiera en esto de las inversiones…

      Las reglas del juego han cambiado y muchos no se quieren dar cuenta de ello…

      1. Ese banco que debería haber quebrado si por sus inversiones fuese… y conste que me alegro de que los proyectos espaciales reciban financiación, pero «no unos cualquiera» es un error o una ironía no detectada por mí.

  16. Por más que leo sus comentarios no puedo estar más de acuerdo. Yo diría más, me recuerda a los inventos de Franz de Copenaghe. Hombre, ya supongo que lo tendrán más que pensado. Ellos tienen los supercerebros para éso. Pero, ¿Cómo ..ño van a recoger bastantes años después esos tubos perdidos en el quinto los infiernos, de 5 cm.?. No se yo……

  17. Habrá carrera espacial con los chinos para ver quién trae y analiza primero las muestras. Porque es probable que el primero que lo logre anuncie el descubrimiento de vida en Marte, pasada y/o presente. Es un gran aliciente.

    Pero espero que Elon se les adelante. 🙂

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