Los siete minutos de terror de Zhurong, el primer rover chino en Marte

Por Daniel Marín, el 14 mayo, 2021. Categoría(s): Astronáutica • China • Marte • Sistema Solar ✎ 80

China ha confirmado con menos de 48 horas de antelación que el descenso de la cápsula de la sonda marciana Tianwen 1 tendrá lugar el 14 de mayo de 2021 a las 23:11 UTC (15 de mayo en China). Dentro de la cápsula se encuentra el rover Zhurong, que viaja sobre el módulo de descenso propulsado. Será la primera vez desde las misiones Viking en los años 70 que una sonda despliega una cápsula para aterrizar en Marte mientras orbita el planeta rojo. También será la primera vez que una nación intenta aterrizar en Marte con un vehículo robótico al primer intento. Si todo sale bien, mañana por la noche el módulo de descenso con Zhurong se posará en Utopia Planitia en las coordenadas 24,75º norte y 110,32º este. Si, por lo que fuera, la separación de la cápsula no se produjese el 14 de mayo, China planea volver a intentarlo los días 17 y 19 de mayo.

La cápsula de la sonda Tianwen 1 desciende por la atmósfera marciana (https://www.weibo.com/vony227).

La sonda Tianwen 1 llegó a Marte el pasado 10 de febrero y, tras varias maniobras orbitales, actualmente se encuentra en una órbita de reconocimiento muy elíptica de 265 x 60000 kilómetros y 87º de inclinación, con un periodo de dos días. En esta órbita la sonda ha fotografiado la zona de descenso en alta resolución con su cámara HiRIC para reducir la incertidumbre en la elipse de aterrizaje. Cinco horas antes de la entrada atmosférica, el orbitador Tianwen 1 realizará un encendido para reducir su periapsis y ponerse en una trayectoria de colisión con la atmósfera. Esta maniobra es necesaria para que la cápsula, que carece de un sistema de propulsión propio, pueda entrar en la atmósfera marciana. Poco después de la separación, el orbitador volverá a encender sus motores para elevar su periapsis hasta los 265 kilómetros, evitando así quemarse en la atmósfera del planeta rojo.

Secuencia de descenso detallada del módulo de descenso con Zhurong (https://www.weibo.com/vony227).
El flap que lleva la cápsula (https://9ifly.spacety.com/).
Secuencia de descenso (https://9ifly.spacety.com/).

La cápsula entrará en la atmósfera marciana a una velocidad de 4,8 km/s a unos 125 kilómetros de altura (al entrar de forma directa, la cápsula de Perseverance alcanzó una velocidad de 5,4 km/s). En ese momento darán comienzo los siete minutos de terror de la misión —en realidad serán siete minutos y medio—, que es como la NASA suele describir la fase de Entrada, Descenso y Aterrizaje (EDL) en Marte. La cápsula de la sonda Tianwen 1 seguirá un descenso y aterrizaje parecido al de las sondas Phoenix e InSight de la NASA. Es decir, empleará un único paracaídas supersónico y, en la fase final, un módulo de descenso propulsado mediante propergoles hipergólicos. No obstante, a diferencia de estas dos misiones, la cápsula usará navegación óptica y desplegará una superficie aerodinámica —flap— para controlar su entrada y reducir así el error en el aterrizaje. No está claro hasta qué punto podrá reducir la incertidumbre en el aterrizaje con esta técnica, pero llama la atención el empleo de técnicas tan avanzadas en una primera misión (a pesar de su experiencia, la NASA introdujo este año el sistema de navegación óptica en sus sondas marcianas con el descenso de Perseverance). Igualmente, el módulo de descenso usará navegación óptica autónoma en la fase final para determinar el mejor lugar para posarse, una técnica ensayada con éxito por China en las sondas lunares Chang’e 3, 4 y 5.

Partes de Zhurong (Eureka/China Pictorial).
Otra vista de las fases de descenso (https://9ifly.spacety.com/).

El paracaídas se abrirá a unos 1660 km/h cuando la sonda esté a más de 4 kilómetros de altura. A 3 kilómetros del suelo se separará el escudo térmico, lo que permitirá el despliegue de las cuatro patas del tren de aterrizaje y que el radar comience a proporcionar datos de altura y velocidad con respecto al suelo. El paracaídas y el escudo térmico trasero se separarán a 1,5 kilómetros de altura mientras la sonda se mueve a menos de 340 km/h. En ese momento se encenderán los propulsores, que guiarán el módulo hasta la superficie. A cien metros de altura se parará brevemente el descenso para dar comienzo a la fase de navegación óptica, en la que la sonda también empleará un LIDAR con el fin de identificar los obstáculos del suelo. Si todo va bien, el módulo de descenso con el rover Zhurong se posará a una velocidad de unos 3 km/h.

Zona de aterrizaje de la Tianwen 1 (Google Earth).
Aterrizaje del módulo de descenso con Zhurong (CNSA).
Recreación del rover y la etapa de descenso en Marte (CGTN).

La misión Tianwen 1 es muy ambiciosa e incluye un orbitador, una sonda de aterrizaje y un rover. El orbitador Tianwen 1 tenía una masa de 3175 kg al lanzamiento, mientras que la cápsula con la etapa de descenso alcanza los 1745 kg (la etapa de descenso propiamente dicha tiene una masa de 1300 kg). El rover Zhurong tiene unas dimensiones de 2 x 1,65 x 0,8 metros y una masa de 240 kg. Es el rover más pesado construido por China, ya que los rovers lunares Yutu y Yutu 2 tienen una masa de 140 kg. También supera a los rovers MER de la NASA Spirit y Opportunity, de 185 kg cada uno, aunque queda muy lejos de la tonelada de masa de Curiosity o Perseverance. Zhurong debe funcionar durante un mínimo de 92 días. En este tiempo explorará Utopia Planitia con sus seis instrumentos: la cámara a color MSCam (Multispectral Camera), formada por dos cámaras en estéreo con 9 filtros y un sensor de 2048 x 2048 píxeles, las cámaras de navegación NaTeCam (Navigation and Terrain Camera), el radar RoPeR (Mars Rover Penetrating Radar), basado en el que han llevado los dos rovers lunares Yutu y Yutu 2 y capaz de alcanzar los 100 metros de profundidad, el espectrómetro MarSCoDe (Mars Surface Composition Detector ), que incluye un espectrómetro infrarrojo y otro láser, además de un microscopio, la estación meteorológica MCS (Mars Climate Station) y el magnetómetro RoMAG (Mars Rover Magnetometer). El espectrómetro láser LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) ha sido desarrollado en colaboración con el CNES francés a través del IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie) y tiene un diseño parecido al de los instrumentos ChemCam y SuperCam de los rover Curiosity y Perseverance, también construidos con ayuda del IRAP y, al igual que estos instrumentos, empleará un láser para vaporizar las rocas a distancia y analizar su composición.

Zhurong durante las pruebas en tierra (https://9ifly.spacety.com/).
Instrumentos del rover (CNSA).
Instrumentos del rover (CNSA).

El rover de Tianwen 1 fue bautizado oficialmente Zhurong por la agencia espacial china (CNSA) el pasado 24 de abril después de llevar a cabo un concurso público online «supervisado» por las autoridades. Entre los nombres finalistas se encontraban Hongyi (弘毅, «valiente/osado»), Qilin (麒麟, figura mitológica china), Nezha (哪吒, deidad popular), Chitu (赤兔, «conejo escarlata») o Qiusuo (求索, «explorador»). Finalmente ganó Zhurong —祝融— un dios del fuego en la mitología popular china.

Un modelo a escala de Zhurong (https://9ifly.spacety.com/).
Otra imagen de la HiRIC de Utopia de una zona a pocos kilómetros de la anterior. El cráter que se ve tiene 620 metros de diámetro (CNSA).

Zhurong debe convertirse en el sexto rover en recorrer Marte y en el primero de otra nación distinta a Estados Unidos. Pero, no nos engañemos, el desafío tecnológico es enorme. Marte ha demostrado ser implacable en el pasado. Mañana sabremos si China logra convertirse en el segundo país en aterrizar de forma totalmente exitosa en Marte.

加油 !!

Fases del aterrizaje:

  • T+0: entrada atmosférica a 125 km y 4,8 km/s.
  • T+4 min 44 s: despliegue del paracaídas supersónico a 1660 km/h y a más de 4 km de altura.
  • T+5 min 25 s: separación del escudo térmico a 900 km/h y 3 km de altura.
  • T+6 min 10 s: separación del paracaídas y el escudo térmico trasero a 340 km/h y 1,5 km de altura.
  • T+7 min 30 s: aterrizaje del módulo de descenso a 3 km/h.


80 Comentarios

  1. Entre china y spacex, no da tiempo a aburrirse.
    Mil gracias Don Daniel por tu gran labor didactica y divulgativa. Y tambien hago extensible las gracias, a todos aquellos que aportais comentarios interesantes o divertidos.

        1. Claro que son autónomos, cuando llegue la señal que confirma que empieza el descenso, la sonda llevará ya varios minutos en el suelo. Marte está ahora mismo a casi 18 minutos luz.

      1. Lo mejor de esto es que si sale bien aqui va a reventar la carrera espacial. Veo a Biden tirando la casa por la ventana para conseguir la base permanente en la Luna, ya que esta afrenta le dejaria tocado.

  2. Deseo que les vaya muy bien. Siempre es bueno que otras naciones y organismos se sumen a la exploracion planetaria.
    Tanto si sale bien, como mal; veremos como tratan el tema los mas media occidentales.

      1. Bueno, se necesita más apoyo por parte de los medios. El idioma es un problema 🙁 a pesar de que Google te pueda traducir las páginas.

  3. Muy Buen artículo!! 👏 Excelente para la previa del descenso. China quiere debutar a lo grande. Si tienen suerte en esta, en la próxima seguro hay Martecóptero chino respondiendo al reto.

  4. Gracias Daniel por la entrada. Ojala lo pueda seguir y ser testigo de un nuevo logro para los seres humanos. Si lo consigue, China estara mostrando al mundo que los dragones no solo seran seres de fantasia.

  5. Impresionante misión…y mas aun si le sale!

    OT: allí se conoció mas del plan de vuelo orbital de la SS, para el 20 de junio…
    se parece un poquito a las pruebas con el falcón…..

    1. Solamente aterrizando en Titan podria verse la entrada como en se video jaja, lo bueno es que como en titan hay literalmente oceanos de metano, recargar la starship estará chupado, solo es colocar una manguera y una bomba succionadora en la orilla mas cercana.

  6. Muy osada está misión para ser la primera vez, pero creo que les irá bien y que pasado mañana estará dando vueltas por ahí el cacharro.

    Impaciencia máxima….

  7. Probablemente se ha explicado ya en artículos anteriores, pero debo habérmelo perdido. Cuando Daniel habla de Utopía Planitia da unas coordenadas, esas coordenadas con relación a qué??Fácil es tener señalado el ecuador de Marte y luego sus paralelos, pero… y los meridianos?? Cómo se ha establecido un ‘Meridiano Zero’?? 🤔

    1. http://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Mars_Express/Where_is_zero_degrees_longitude_on_Mars
      onstruido por Sir George Biddell Airy, el séptimo astrónomo real, en 1850.

      Para Marte, el primer meridiano fue definido por primera vez por los astrónomos alemanes W. Beer y JH Mädler en 1830-32. Utilizaron una pequeña característica circular en la superficie, a la que llamaron ‘A’, como punto de referencia para determinar el período de rotación del planeta.

      El astrónomo italiano G. Schiaparelli utilizó esta característica como punto cero de longitud en su mapa de Marte de 1877. Posteriormente, el astrónomo francés Camille Flammarion lo llamó Sinus Meridiani (‘Bahía Media’).

      Un cráter en el Sinus Meridiani más tarde se llamó Airy, llamado así para conmemorar al constructor del tránsito de Greenwich. Cuando la nave espacial US Mariner 9 cartografió el planeta con una resolución de aproximadamente 1 kilómetro en 1972, se necesitaba una definición más precisa.

      Merton Davies de la Corporación RAND estaba analizando las características de la superficie y designó un cráter de 0,5 kilómetros de ancho, posteriormente llamado ‘Airy-0’ (dentro del cráter más grande Airy) como el punto cero.

      Este cráter fue fotografiado una vez por Mariner 9 y una vez por el orbitador Viking 1 en 1978, y estas dos imágenes fueron la base del sistema de longitud marciana durante el resto del siglo XX.

      El Mars Global Surveyor (MGS) de EE. UU. Intentó tomar una fotografía de Airy-0 en cada sobrevuelo cercano que realizó desde el comienzo de su misión de mapeo. Esto muestra lo difícil que es alcanzar un objetivo tan pequeño: se requirieron nueve intentos y la nave espacial no pasó directamente sobre Airy-0 hasta casi el final de la misión principal MGS en enero de 2001.

      Originalmente, se desarrolló un sistema con latitud y longitud ‘planetográficas’ aumentando hacia el oeste para ser utilizado con las observaciones de Viking. El Servicio Geológico de los Estados Unidos y otras organizaciones adoptaron un sistema con latitud y longitud ‘planetocéntricas’ aumentando hacia el este para hacer mapas e imágenes de Marte en el futuro. Ambos sistemas fueron aprobados para su uso en Marte por la Unión Astronómica Internacional en 2000.

      (El sistema ‘planetocéntrico’ usa coordenadas derivadas del ángulo medido desde el ecuador hasta un punto de la superficie en el centro del planeta, mientras que el sistema ‘planetográfico’ usa coordenadas que están mapeadas en la superficie).

      La mayoría de los mapas producidos antes de 2002 utilizan el sistema de coordenadas anterior, pero ahora la mayoría de las misiones y equipos de instrumentos de Marte han adoptado el último sistema definido para Marte, a saber, el sistema de latitud planetocéntrica y longitud este. Estas definiciones han sido ampliamente adoptadas por las misiones de la NASA y la ESA y otros usuarios de datos planetarios y es probable que sigan utilizándose durante una década o más.

      Los artículos con las últimas imágenes de Marte publicados en el sitio web de la ESA Mars Express citan las posiciones dadas en este último sistema, con una longitud que va de 0 a 360 grados Este. Esto es diferente a la Tierra, donde damos longitudes de 0 a 180 grados, este u oeste.

  8. ¿Veremos un nuevo «cráter Zhurong»? respuesta esta madrugada en España. Mi predicción era un 50% de litofrenados durante esta campaña, así que el éxito de Percy implica el litofrenado seguro de Zhurong. Deseo equivocarme… 😅

        1. Pues por casi todo el mundo: 6 misiones a la Luna, todas con éxito, y no precisamente sencillas. Si mantienen el tipo en Marte será para quitarse el sombrero.

          En otras cosas, claro está, flojean más.

    1. Nop. Sean A y B eventos, cado uno de ellos con 2 resultados posibles: éxito y fracaso y sean P(A) «probabilidad que A sea éxito», P(B) «probabilidad que B sea éxito», P(A/B) «probabilidad que A sea éxito sabiendo que B fue éxito» y P(A/no B) «probabilidad que A sea éxito sabiendo que B fue fracaso». Si A y B son eventos independientes, entonces P(A)=P(A/B)=P(A/no B). Puesto que la misión de Percy es independiente de la de Zhurong, el éxito de Percy no modifica la probabilidad del éxito de Zhurong

    2. A ver, «litofrenados» son todos, por definición, en caso contrario el artefacto quedaría levitando en el aire. Es decir, el frenado definitivo lo pone el suelo, siempre (en realidad el cambio de fase de Marte de gas a sólido que dificulta el seguir cayendo). Lo que queremos decir es Xtreme Litofrenados, que tiene consecuencias un tanto drásticas para la integridad estructural del artefacto. Es interesante notar que en caso que el cuerpo celeste tuviera una superficie sólida con la viscosidad de un flan, incluso un Xtreme Litofrenado sería curioso en el sentido de que estaría (el artefacto) rebotando durante horas. O días (siempre son toneladas de masa).

      Cuando hablamos de China, siempre es mejor considerarlos aparte, ahora en serio. TODO lo que hacen, es fabricación nacional. TODO. El resto (incluso Rusia, aunque la que menos), es supermercado.

      P.S. a estas horas como se sabe está plácidamente Soft Litofrenada.

  9. Qué curioso lo del flap… ¿en qué ayuda o cuál es el fundamento, exactamente? ¿es un apéndice fijo, simplemente? ¿o tendrá algún tipo de mecanismo que permita maniobrar?

    1. Entiendo que será móvil si no no tienen ningún sentido. Si lo mueves puedes modificar la orientación de la cápsula, lo que permite un aterrizaje más preciso. Ten en cuenta que la atmósfera de Marte tiene una presión escasa pero muy variable, lo que se traduce en una incertidumbre muy elevada sobre dónde termina aterrizando la sonda. Saludos.

      1. Entonces la cápsula debe ser capaz de registrar los cambios de presión automáticamente y corregir cualquier anomalía con el flap, es decir es un estabilizador autónomo!!

  10. Si tienen éxito, habrá que pedir ayuda a EEUU para que nos enseñen cómo se hace esto de aterrizar un rover en Marte. No podemos dejar a nuestros ingenieros y científicos en una perspectiva de que están detrás de China. El amor propio se resentiría.

  11. Pues mañana me desayunaré con el éxito o el fracaso de esta misión (a la hora del aterrizaje estaré sobando, pensaba que eran las 23.11 CET pero son las 23.11 UTC).

    Pero como los chinos lo consigan, me sé de una agencia que lanza sus cohetes desde la selva de América de Sur que se lo va a tener que hacer mirar…

  12. Muchísimas gracias por darnos información tan detallada.

    ¡Qué barbaridad tecnológica! No ya solo lo evidente de enviar un orbitador, aterrizador y rover. Es que la instrumentación parece ser también de primerísimo nivel.

    1. Creo que fue en este fantástico blog de Daniel, pero no lo encuentro en los archivos.
      ¿Podríais ayudarme a encontrar una estadística, o relación, de éxitos y fracasos de los aterrizajes en Marte?
      Muchas gracias.

  13. Ojalá que todo salga bien me parece que la arquitectura de la misión es la adecuada ya que es difícil un aterizaje directo espero con ansias que esto hacelere la misión de la NASA de retorno de nuestras me imagino que los Yankees no quieren que la china les ganen ese hito 😈

Deja un comentario

Por Daniel Marín, publicado el 14 mayo, 2021
Categoría(s): Astronáutica • China • Marte • Sistema Solar