El rover Mars 2020 llevará un pequeño helicóptero a Marte

por Daniel Marín

Hace tres años se planteó seriamente la posibilidad de que el rover Mars 2020 de la NASA incorporase un helicóptero, o mejor dicho, un pequeño dron de exploración. Después de muchos tiros y aflojas la NASA ha aprobado la misión de la pequeña aeronave, que, con un poco de suerte, en 2021 se convertirá en el primer artefacto volador que surca los cielos del planeta rojo. A la espera de un nombre más inspirador, el cacharro ha sido bautizado como Mars Helicopter Technology Demonstrator, dejando claro que no se trata de un vehículo maduro, sino que es un demostrador tecnológico.

El rover 2020 llevará un helicóptero (NASA).

El dron tendrá una masa de 1,8 kg (por lo que solo pesará 0,7 kgf en Marte) y dispondrá de dos conjuntos de aspas contrarrotatorias que girarán a tres mil revoluciones por minuto, diez veces más rápido de lo que giran las aspas de un helicóptero en la Tierra para compensar la tenue atmósfera marciana. El dron usará unos pequeños paneles solares para recargar sus baterías y estará dotado de una instrumentación muy básica, principalmente una cámara que nos ofrecerá espectaculares vistas del rover en su lugar de aterrizaje (que, por cierto, todavía no se ha elegido, aunque mi voto personal va a Jezero). La vida útil de la misión será de solo treinta días durante los cuales se efectuarán hasta cinco vuelos.

Rover Mars 2020 (NASA).

Este concepto de pequeño helicóptero marciano se remonta a 2013, pero no sería hasta 2015 cuando la NASA se empeñó en vincular este proyecto del JPL al rover Mars 2020. El investigador principal y el resto del equipo de la misión nunca vieron con buenos ojos la inclusión del dron al tratarse de un proyecto que podría distraer al gran público y los medios del objetivo principal de la misión, que no es otro que la búsqueda de vida en Marte y depositar contenedores con muestras del suelo para que sean recogidos por una misión posterior. También temían que el pequeño helicóptero aumentase los costes de la misión o que pudiera interferir con algún instrumento. Por lo que se ve el cuartel general de la NASA ha considerado que estos temores son infundados.

Eso sí, para asegurarse de que el helicóptero no supone ningún riesgo para el rover se ha decidido que no volará directamente desde la parte superior del vehículo, sino que primero se desprenderá de la panza del rover y solo volará cuando este se haya alejado lo suficiente. El primer vuelo tendrá una duración de treinta segundos y el dron solo se elevará en vertical unos tres metros. En un principio se sugirió que el dron se usase para planificar la ruta a seguir por el rover, pero este punto ahora ya no está tan claro. El helicóptero también ha incrementado su masa estos últimos años, de cerca de 1 kg a casi 2 kg. Esta sonda será la primera que se desplace por el aire en Marte, aunque no será el primer vehículo que vuela por un cielo alienígena, ya que los dos globos de las misiones soviéticas VeGa vagaron por el cielo de Venus a mediados de los años ochenta.

Elementos del helicóptero (NASA).

De entre todos los mundos rocosos del sistema solar con atmósfera Marte es el menos indicado para hacer volar un avión o un helicóptero. La baja densidad de su atmósfera (0,7% de la terrestre) provoca que las superficies aerodinámicas tengan que diseñarse para una combinación única de números de Reynolds muy bajos y números de Mach muy altos (el número de Reynolds mide la viscosidad de un fluido, en este caso la atmósfera, que es mayor a números de Reynolds más bajos, mientras que el número de Mach es la velocidad del sonido). El rango de número de Reynolds que un avión marciano puede encontrar en Marte es comparable al que experimentan las maquetas o los aviones de muy pequeño tamaño en la Tierra cuando vuelan a velocidades muy bajas. Para un helicóptero esto significa que los rotores tendrían números de Lock pequeños (el número de Lock es la proporción entre las fuerzas aerodinámicas y el resto de fuerzas que actúan sobre la superficie del rotor).

En las pasadas décadas se han propuesto todo tipo de aviones y helicópteros para explorar Marte, pero su utilidad potencial decayó enormemente tras la entrada en servicio de sondas orbitales con cámaras de alta resolución como la Mars Global Surveyor o, especialmente, la Mars Reconnaissance Orbiter. Como el punto débil de un avión marciano es la compleja y crítica secuencia de despegue, a principios de siglo el JPL propuso enviar un helicóptero a Marte empleando una sonda similar a la Mars Pathfinder. El helicóptero tendría una masa de entre diez y veinte kg y se alejaría de la sonda a una distancia de hasta diez kilómetros, usando para ello una turbina de hidrazina o una célula de combustible.

Propuesta de helicóptero de principios de siglo basada en la Pathfinder (JPL/NASA).

Prototipo de helicóptero marciano del JPL (JPL/NASA).

El helicóptero de Mars 2020 podría tener un impacto muy positivo de cara a consolidar las tecnologías de la futura misión Dragonfly, un dron que debe explorar los cielos de Titán. No tanto por las coincidencias técnicas —obviamente Dragonfly no es exactamente un helicóptero y la atmósfera de Titán es muy distinta de la de Marte—, como desde el punto de vista político y de relaciones públicas. Pese a todo, por el momento no hay ninguna otra misión en firme o pendiente de ser aprobada que contemple el uso de helicópteros. Es importante recalcar que el pequeño helicóptero es un demostrador tecnológico y que no forma parte de ninguno de los objetivos científicos de la misión Mars 2020. Pero también es cierto que, de salir bien, tendría un impacto mediático descomunal en una misión que, a priori, podría parecer demasiado similar a Curiosity para el gran público. Recordemos que el pequeño rover Sojourner alcanzó una fama fulgurante gracias a sus pequeños recorridos alrededor de la Mars Pathfinder en 1997.

Un helicóptero en Marte ( NASA/JPL).

Fuente:  danielmarin.naukas.com