Misión MSR: cómo Europa y Estados Unidos planean traer rocas marcianas a la Tierra

Por Daniel Marín, el 30 mayo, 2019. Categoría(s): Astronáutica • ESA • Marte • NASA • Sistema Solar ✎ 100

La mayoría de la comunidad científica hace años que ha dejado claro cuál es su prioridad con respecto a Marte: una misión de retorno de muestras. Pero hay un pequeño problema, y es que no hay dinero para llevarla a cabo. Sin embargo, después de una década trabajando en la misión MSR (Mars Sample Return), la NASA llegó a la conclusión de que era imperativo realizar esta misión antes de 2030 (curiosamente, o más bien no, la decisión de la NASA de adelantar la misión MSR se tomó poco después de que China anunciase su intención de traer muestras de Marte antes de esa fecha). La solución que ha encontrado la NASA para llevar a cabo la misión MSR es bien simple: la cooperación internacional. En concreto, con la Agencia Espacial Europea (ESA).

El orbitador europeo ERO abandona la órbita de Marte con muestras rumbo a la Tierra (ESA).

El año pasado pudimos ver por primera vez el nuevo plan de NASA y ESA. Como en el anterior, concebido exclusivamente por la NASA, la misión MSR consta de tres sondas diferentes. La primera es el rover Mars 2020 de la NASA, que aterrizará en el cráter Jezero para buscar indicios de biomarcadores y dejará atrás varios cilindros con muestras del suelo marciano. Estas muestras serán recogidas por la sonda SRL (Sample Retrieval Lander), que despegará en 2026 e incluirá el rover SFR (Sample Fetch Rover). Esta sonda también llevará un cohete MAV (Mars Ascent Vehicle), que será el encargado de situar las muestras en órbita marciana. Allí serán recogidas por una tercera sonda, el orbitador ERO (Earth Return Orbiter), que las traerá de vuelta a la Tierra. La ESA suministrará, entre otros elementos, el rover SFR y el orbitador ERO.

Esquema de la misión MSR entre NASA y ESA (ESA).

La sonda SRL no usará el sistema de descenso sky crane de las misiones Curiosity y Mars 2020, sino que empleará un sistema tradicional de paracaídas y retrocohetes con tren de aterrizaje. El aterrizaje tendrá lugar lo más cerca posible de la zona donde el rover Mars 2020 haya depositado las muestras. El rover europeo SFR será pequeño, de solo 120 kg y usará solamente energía solar, puesto que Europa carece de la tecnología para instalar generadores de radioisótopos (RTG). Debe recorrer un máximo de 15 kilómetros durante su misión y recogerá entre 20 y 36 tubos de muestras mediante un brazo robot especialmente diseñado para la tarea. El despliegue del rover, la recogida de los tubos de muestras y el trayecto de regreso hacia la sonda SRL deben durar menos de 150 soles (días marcianos). Los tubos de muestras serán transferidos desde el rover SFR hasta el contenedor OS (Orbital Sample [Container]), una esfera de menos de 10 kg de masa y 27 centímetros de diámetro, mediante el brazo robot STA (Sample Transfer Arm).

Sonda SRL con el cohete MAV en posición horizontal (NASA).
Conceptos de rover SFR estudiados por la ESA (ESA).
Contenedores de muestras de Mars 2020 (NASA).
Ruta del rover SFR (ESA).
Brazo STA para colocar los tubos de muestras en el contenedor OS (ESA).

El contenedor OS será puesto en una órbita de 340 kilómetros de altura mediante el MAV para ser capturado en una fecha posterior por el orbitador ERO. Para ello OS contará con un radiofaro que permitirá su localización por parte de ERO y, a distancias más cortas, de retrorreflectores láser. El MAV será un cohete de una o dos etapas, dependiendo del tipo de propulsión. Hasta 2016 se favorecía un diseño de dos etapas de combustible sólido, pero en esa fecha la NASA cambió de opinión y propuso un diseño de una etapa de propulsión híbrida, más eficiente. Sin embargo, los últimos estudios vuelven a favorecer el combustible sólido por su fiabilidad, aunque a cambio eso suponga la introducción de una etapa adicional y, por tanto, un aumento en la complejidad de la misión. La decisión final sobre el combustible del MAV se tomará en septiembre de este año. En cualquier caso, será un cohete de unos 400 kg y 3 metros de longitud.

Diseño actual del MAV, con dos etapas de combustible sólido y el contenedor OS en un extremo (NASA).
Partes del MAV de combustible sólido (NASA).
Contenedor OS con las muestras (NASA).
Evolución del diseño del MAV en las últimas décadas (NASA).

Por otro lado, el diseño de ERO ha evolucionado desde que se presentó por primera vez el año pasado y ahora incluye paneles solares más grandes. El principal desafío de esta misión es que debe viajar a Marte y volver. Además debe ser capaz de maniobrar delicadamente para buscar, encontrar y capturar el contenedor OS con las muestras en órbita de Marte, una tarea que tampoco es precisamente sencilla. ERO será una sonda grande, con una masa al lanzamiento de cerca de seis toneladas. Su masa habrá disminuido hasta las 1,5 toneladas cuando regrese a las cercanías de nuestro planeta. Para evitar tener que transportar ingentes cantidades de propergoles, ERO usará una etapa de propulsión química desechable que será abandonada en órbita marciana tras haber realizado la inserción orbital alrededor del planeta rojo. Además, en el viaje de vuelta ERO hará uso de propulsión eléctrica (SEP) con motores iónicos. La sonda despegará en 2028 o 2030 mediante un cohete Ariane 6.4.

Diseño actual del orbitador europeo ERO (ESA).
Elementos de ERO según el diseño del año pasado (ESA).
Fases de la misión ERO (NASA).
ERO liberando la cápsula EEV con las muestras en las cercanías de la Tierra (ESA).

Un factor a tener en cuenta es que se debe evitar a toda costa cualquier tipo de contaminación biológica entre el contenedor OS con las muestras y el orbitador ERO. Por este motivo el contenedor OS pasará primero por un módulo de contención biológica, concebido por el JPL, antes de ser trasladado a la cápsula EEV (Earth Entry Vehicle) que será usada para la reentrada atmosférica en la Tierra. Este módulo será abandonado en órbita marciana para ahorrar masa. Las muestras serán almacenadas y analizadas en una instalación específica que debe ser construida en Europa o Estados Unidos (algo me dice que la única opción realista es EEUU). Las contribuciones europeas a la misión MSR, el orbitador ERO y el rover SFR, deben ser aprobadas a finales de año en la cumbre ministerial de la ESA.

Mecanismo de captura del contenedor OS y su traslado a la cápsula EEV dentro de ERO (NASA).
Uno de los últimos diseños de la cápsula EEV (NASA).

Si todo sale bien, antes del final de la próxima década tendremos muestras de Marte en nuestro planeta. Los instrumentos de los laboratorios terrestres podrán analizar estos pedazos del planeta rojo con un detalle superior al que podríamos alcanzar con cualquier instrumento que enviemos a Marte. Además podrán ser estudiadas en el futuro con nuevas técnicas que ni siquiera existen a día de hoy. Ahora está por ver si los gobiernos de la ESA comparten la opinión de la comunidad científica sobre la importancia de esta misión.

Referencias:

  • http://www.esa.int/esl/ESA_in_your_country/Spain/Europa_ida_y_vuelta_a_Marte


100 Comentarios

      1. Con forma de David o no, va a ser un cohete bastante grande. El David mide cinco metros de altura.

        A lo mejor no ha sido buena idea usarlo como referencia. Claro que después de esto, ¿qué puede salir mal?

    1. solo un numero negativo, cuando tiene que ir uno positivo, un tornillo mal apretado, un unión mal sellada,un material ligeramente deficiente, un cambio a ultima hora, un mal descenso, un mal despegue, una roca justo abajo, una ráfaga de viento, una pequeño error en alguno de todos los pasos ……..y no hay muestras de vuelta.
      🙂

      1. Lo mejor habría sido una base central que contuviera el lanzador orbital, y de la que saliera el rover encargado de las muestras -algo híbrido del Viking y el Sojourner, pero en el segundo caso mejor-.

        Lástima que el presupuesto de la misión fuera a desmadrarse entonces.

  1. Los socios europeos aprobarán la misión por la cuenta que les trae: el prestigio de traer las primeras muestras de suelo marciano a la Tierra es un plato política y científicamente tan jugoso que no podrán decir que no.

    1. Entiendo que no es sólo prestigio. Participar significará tener derecho a una parte de las muestras y su análisis por científicos europeos (no tengo nada claro que realmente sea necesario construir un único laboratorio para el análisis de estas muestras, la verdad)

  2. Por cierto, la etapa de ascenso seguro que será de combustible sólido por una simple cuestión de fiabilidad. Tener propergoles líquidos o, aún peor, criogénicos, durante tanto tiempo a la espera es una receta para la catástrofe. Mejor ir a lo seguro.

  3. Es complejo porque tiene que serlo, pero tengo la impresión de que es lo mejor que se puede hacer hoy día para traer algo de Marte, incluso con la cooperación de los paises más ricos y contando con los mejores científicos y técnicos.
    Eso es poner los pies en el suelo (marciano), y no las aventuras de los que quieren llevar humanos a Marte enseguida con el cohete de Tintín.

  4. Ummm me surgen varias dudas,¿ el SFR llevará instrumentos científicos, para una vez haya finalizado su misión primaría de recogida de muestras? ¿el SFR el hardware de aterrizaje será puesto por la NASA o la ESA?

    Mucho de esta misión dependerá de las misiones del 2020, desde el gemelo del Cury…hasta el primo europeo-ruso, Exomars, que deberá demostrar que pueden sobrevivir al aterrizaje Marciano…

    Y si las complejidades del MAV, nos pone en situación de lo difícil que es hacer nada en un mundo tan complicado como Marte…

    Veremos…

      1. Es que me estoy poniendo un poco basto de tanto powerpoint jeje…

        https://www.google.com/search?q=charles+dance&rlz=1C1CHBD_enUS844US844&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwij1sykwMTiAhUPn-AKHUmaCEcQ_AUIDigB&biw=1366&bih=657#imgrc=tXpdrp3v4-yX1M:

        Gracias Pelau, en un futuro muy lejano, cuando estemos conquistando la amenaza de Andromeda 😉 …se podrá editar comentarios en Naukas…

        ://youtu.be/EIaBuJgVkms

        PD: Mientras tanto los informaticous de Naukas siguen la filosofía Thanos, menos es más jajaja…y los comentarios antiguos simplemente molestan jaja…

        ://youtu.be/5FLd8RKaKEY

    1. Pero si, hombre, en ese entonces algun buen samaritano spaceXiano puede ayudar al pobre Sample Transfer Arm a guardar correctamente los tubitos.

  5. Disculpad, a nadie de esos “genios” se le ha ocurrido ese ligero problema de que quiza traigamos vida, viva o muerta a la tierra. Puede suponer una amenaza a la vida humana y en general a todos los seres vivos de este peueño planeta y la ISS por esa epoca estara en orbita (si no la tiramos) o incluso mejor la Gateway que tendria muy buena pinta estrellarla contra la luna si algo sale mal (muy muy terriblemente mal).

    1. Coincido con tomar a la ISS de recurso. NO con ESE argumento.
      Si ERO regresa de Marte con motores iónicos ¿cuánto incremento de masa o complejidad adicional es necesaria para estacionarse ante la ISS al fin del viaje? A la cápsula EEV la toma el brazo robot de la Estación. La bajamos a Tierra dentro de una Dragon o una Soyuz. Nada de escudo de reingreso ni equipo para eso y se ahorra peso muerto para el 99% de misión.

      O sea: aprovechamos la ISS como Estación de transbordo o “Puerto de llegada a Tierra” y le damos una utilidad adicional.
      ERO quedaría como una suerte de Dron de Transporte y podría quedar disponible para otras misiones.

      Respecto del tema contaminación: si la cápsula EEV está bien precintada no veo riesgo de dejarla en la ISS y evaluar la mejor manera de bajarla a Tierra con la seguridad que la Misión requiere.
      Digo esto pues lo único que falta es que esta Misión se haga, se superan todas las dificultades y cuando la sonda llega hay un movimiento paranoide en contra de las muestras ¿y qué se hace, quedan ERO y EEV en un limbo orbital hasta que todos se calmen?

      En lo personal creo que esta misión es demasiado compleja. Lo que más me chirría es que está estructurada como si fuera diseñada en 1970… Los tiempos han cambiado.
      Y no, no creo que Elon Musk se adelante en nada. Pero si le dejaran intervenir, seguro hace a esta Misión más segura, eficaz y barata.

      1. Requeriría una maniobra de inserción orbital (frenar), que es cara en términos de Delta-V. Es más sencillo la reentrada directa. Los japoneses ya trajeron muestras del asteroide Itokawa, y van a hacer lo mismo con el Ryugu, esperemos que con más éxito. En ambos casos hacen una reentrada usando una bola de metal como cápsula para proteger las muestras

      2. Lo más curioso del posible futuro movimiento paranoide (me ha encantado) sería su ignorancia ¿por qué no la misma paranoia con las muestras de asteroides que ya han ocurrido y van a ocurrir en un futuro o las lunares de zonas cercanas a los polos? la vida es más persistente de lo que pensamos…

    2. Martín, puedes quitarles las comillas a “genios”, lo son. Tú no. Se ve que no conoces los protocolos de contención existentes en cualquier laboratorio de alta seguridad por ejemplo. Has visto demasiada ciencificción de la mala… el problema sería que contaminemos las muestras. Si hubiesen muestras de vida ¿crees que en un entorno absolutamente diferente esas muestras iban a prosperar salvajemente? Y justo… la casualidad, iban a ser un “peligro” para nosotros. Claaaaro.

    3. Esos genios (sin comillas) sí lo han pensado, y emplean protocolos de descontaminación biológica para asegurarse, en la medida de lo posible, de que llegado el momento no haya interferencias a la hora de ver si la vida que tal vez recogemos allí es de origen marciano o terrestre. Pero tranquilo: las formas de vida en Marte, con independencia de su origen, estarían adaptadas a aquél entorno (cosas de la evolución), y los humanos vivimos en un entorno bien diferente. No hay peligro.

    4. En la Tierra la vida se adapta a un nicho ecológico. Puede adaptarse a un nicho similar pero no se ha visto el caso de que un ser vivo se adapte de repente a condiciones muy diferentes.

      De ahí que, si usted coge una bacteria capturada a 4000 metros de profundidad y la esparce en un campo de maíz, no pase nada. Tampoco le va a pasar nada si un virus que ha infectado a una tortuga penetra en sus vías respiratorias. Y tampoco es creíble que vaya a pasar nada grave si una forma de vida que se ha adaptado a vivir en Marte termina suelta en la Tierra.

      De todas formas, como medida de precaución, se tomarán medidas, como ya se hizo con las rocas lunares. Saludos.

      1. ¿Como que no se han visto en la Tierra especies sacadas de su entorno adaptarse en otras condiciones muy diferentes? Se llaman especies invasoras. Cierto, la mayoría no sobreviven a ese entorno nuevo, pero algunas sin la presión de su entorno se desarrollan explosivamente destruyendo el nuevo ecosistema. En España, por ejemplo, el mejillón cebra.

        Por otro lado la NASA ya tomó las precauciones necesarias a este respecto, incluyendo cuarentena de astronautas, cuando se fue a la Luna. Y ya se ve en esta que está pensado hacerlo también.

    5. ¿Y a ti, “genio”, no se te ha ocurrido el ligero detalle de que cada año cae en la Tierra media tonelada de rocas marcianas y lleva pasando desde hace miles de millones de años?

  6. No me queda claro porque tres misiones. Porque el rover que genera las muestras no puede cargarlas y llevarlas de vuelta.
    Si miramos de cerca la segunda mision está compuesta por un rover y el MAV, sería cuestión de que el rover de la segunda misión en realidad sea el de la primera agregando la capacidad de almacenar las muestras y llevarlas de vuelta.

    1. 15 gramos x 42 tubos = 630 gramos

      El rover pesa 1.050 kg… y todo bien. Ningún problema. Go!

      Ahhh… pero si el rover pesa 1.050,63 kg… ¡zas! El desastre. Demasiado peso. Demasiada complejidad. Imposible. No way!

      La única solución posible, la más sencilla concebible, es enviar un segundo rover. Oh, y luego un tercero. Y si no enviamos un cuarto es porque alguien podría empezar a sospechar que todo este “plan” es una reverendísima estupidez.

      1. Tienes toda la razón: todo este plan de recogida y recuperación de muestras es una soberana gilipollez. Lo he dicho en otras ocasiones y lo repito ahora. Eso de ir dejando por ahí tubitos para que los recoja otro rover y los lleve a otra nave es un disparate que solo puede acabar de una manera: MAL.

        Por cierto, todavía no se me ha pasado el cabreo que tengo con Naukas y su sistemático maltrato a los comentaristas y sus aportaciones, que al fin y al cabo somos los que le damos sentido mientras dejan que todo tipo de trols y lunáticos campen a sus anchas. Pero vamos, dado que Naukas le tiene tanta manía a los enlaces no los pondré. También escribiré mucho menos ya que también consideran pecaminoso editar comentarios para corregirlos o guardarlos de forma que estén accesibles… Eso sí, no dejaré de leeros.

        1. Hilario, dos cosas:

          1) Comentar en NAUKAS no es un trabajo, ni mucho menos un placer… es una aventura 😀

          2) Eso de regodearte en el cabreo que todavía no se te ha pasado… está muy feo. Veo que te estás aburguesando a pasos agigantados. Hay que corregir esa tendencia 🙂

          En serio. De lo contrario… pierdes tú, perdemos todos nosotros… y los informáticos perezosos serán cada vez más perezosos 😉

          Saludos.

          1. ¡Por supuesto que me estoy aburguesando! Es un derecho reconocido para los que llegamos a cierta edad. Hasta SB se está aburguesando.

            Lo preocupante es que los informáticos que diseñaron Naukas y a lo que se supone jóvenes, se hayan aburguesado tan pronto. Y mira que hay opciones para hacer las cosas bien.

          2. A ver, yo a este sistema de comentarios le tengo hasta cariño, me recuerda a mis días de adolescencia hará 20 años o más cuando chateabas y símplemente podías escribir unas pocas línes y tenías que revisar 10 veces y algo siempre te dejabas. Esto es algo así como una máquina de escribir de las viejas… es algo… vintage, retro!!! XD

  7. solo un numero negativo, cuando tiene que ir uno positivo, un tornillo mal apretado, un unión mal sellada,un material ligeramente deficiente, un cambio a ultima hora, un mal descenso, un mal despegue, una roca justo abajo, una ráfaga de viento, una pequeño error en alguno de todos los pasos ……..y no hay muestras de vuelta.
    🙂

    pd: excelente articulo Daniel, siempre lo explicas bien.

  8. Una lástima está misión no tiene ningún oportunidad de salir adelante si solo fueran un poco inteligente ubieran lanzado toda estas naves espaciales con un SLS Blok B pero no lo tienen que complicar , no dudo que las primeras muestras de marte aterizaran en paracaídas en el desierto de govi y será analizada por científicos chinos 🙄

    1. Como tenga que depender del Block-B del SLS creo que nunca la veríamos.
      Por otro lado, el rover que recogerá las muestras se lanzará el año que viene. El primer paso está ya listo!

  9. Con esta propuesta de la NASA me pasa lo mismo que con Artemis: Creo sinceramente que debería existir una forma aún más complicada y propensa a fallos que esta propuesta para obtener muestras de rocas marcianas, pero no puedo ni imaginar como sería. Entiendo la intención de utilizar el Mars 2020 para buscar y seleccionar muestras de verdadero interés cientifico y de varios puntos diferentes de la superficie marciana, pero ¿cual es el problema de colocar el contenedor de muestras sobre el lomo del rover y que se las vaya llevando consigo todas juntas? ¿Para que dejarlas tiradas por el camino?. Mientras el Mars 2020 hace su trabajo, enviamos a Marte una única misión compuesta por una etapa de descenso (con escudo térmico, paracaídas y lo que haga falta), un brazo robot, un vehículo de retorno de dos etapas (solido e hipergólica la segunda etapa, por ejemplo) coronado en la punta por una cápsula de retorno directo con paracaídas y escudo térmico capaz de depositar los 10 kg del contenedor de muestras sobre las cálidas aguas del Pacífico. Mandamos a Mars 2020 a las cercanías del punto de aterrizaje previsto y esperamos que llegue. Una vez en Marte, nos acercamos con el rover y exponemos la cápsula de muestras al brazo robot, que las coloca en el vehículo de reentrada. Despegue y ascensión directa hasta la Tierra, donde la puede esperar el Hornet o el Nimitz. Punto pelota. Para un viaje a la tierra con ascensión directa desde la superficie de marte alcanzan con unos 6,8 Km/s de delta V. Bastante pero nada imposible.

  10. Marte no es importante de por sí: seguro que nadie va a encontrar vida; y encontrar trazas de paleo-vida en Marte es demasiado improbable para tanto gasto. Pero para los USA es importante porque están en plena “guerra tecnológica” con China y para Europa es importante para poder seguir estando en la vanguardia científico-técnica (salvo si acumulan demasiados fallos catastróficos como el del lander de Exomars 2016).
    Yo tengo muchas más dudas de las habituales sobre el éxito de esta la misión. Ya veremos. (Lo que nunca veremos nosotros será a un hombre recogiendo muestras de Marte).

  11. He cuidado que estamos hablando de la NASA y el JPL que no son unos cualquiera…si hay alguien con opciones de traer esas muestras con grandes posibilidades son ellos…

  12. Tiene buena pinta, pero no se por que no incluyen a otros colaboradores internacionales como japon, canada o india podrian financiar el cohete solido o los brazos roboticos

  13. Desde el punto de vista científico la traída de muestras marcianas es, ciertamente, un objetivo muy importante, pero me preocupa que ese logro pudiera hacer menos interesante, para el gran público, enviar humanos a Marte.

  14. Estooo…
    Realmente el plan presenta unos cuantos condicionantes que complican sobremanera sus expectativas de éxito.
    Pero no hay problema; tito Elon llevará en la starship un buen laboratorio para estudiar las muestras in situ.
    😆
    Mientras no se le aparezca a tito Elon con su laboratorio un tal Nigel Sheldon, que le chafe su momento, todo irá sobre ruedas 😏

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Por Daniel Marín, publicado el 30 mayo, 2019
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