El Observatorio Cuyano

El nuevo diseño de la sonda MMX para traer muestras de Fobos

Por Daniel Marín

Una de las misiones de bajo coste más interesante de los próximos años es MMX (Martian Moons eXploration). Se trata de una sonda desarrollada por la agencia espacial japonesa JAXA con el objetivo de traer muestras de la mayor luna de Marte, Fobos. MMX continuará la ‘tradición’ de JAXA en el desarrollo de sondas para traer muestras a la Tierra de cuerpos de baja masa iniciada por las sondas Hayabusa y Hayabusa 2 (recordemos que esta última está actualmente alrededor del asteroide Ryugu). MMX fue aprobada formalmente hace tres años y su desarrollo sigue adelante de cara a un lanzamiento en 2024. La principal novedad es que el pasado junio se presentó un nuevo diseño de la sonda.

La sonda MMX de aproxima a Fobos (JAXA).

A pesar de usar la tecnología de las sondas Hayabusa, MMX es una misión más compleja. El vehículo ha visto incrementada su masa hasta las 4 toneladas (hasta hace poco su masa al lanzamiento era de 3,4 toneladas) al mismo tiempo que se ha vuelto más ambiciosa. La sonda sigue estando dividida en tres partes: el módulo de propulsión, el módulo de retorno y el módulo de exploración. Como indica su nombre, el módulo de propulsión debe ser el encargado de realizar las principales maniobras orbitales de la sonda para alcanzar Fobos, incluyendo la inserción orbital alrededor de Marte. Una vez en una cuasi-órbita estable (QSO) alrededor del mayor satélite de Marte, este módulo se separaría. El módulo de exploración dispone del tren de aterrizaje formado por cuatro patas y el mecanismo de recogida de muestras. Por último, el módulo de retorno es el encargado de, bueno, de retornar a la Tierra con la cápsula de muestras unida en un lateral.

Los tres módulos de MMX (JAXA).

Diseño anterior comparado con el actual (JAXA).

El módulo de retorno es la parte más importante de la misión y cuenta con la antena de alta ganancia, paneles solares —basados en los de la sonda Hayabusa—, un sistema de propulsión para abandonar la órbita marciana y la cápsula de las muestras. La aceleración de la gravedad en la superficie de Fobos es de solo 0.0057 m/s² (unas 1700 veces inferior a la terrestre), pero no obstante es muy superior a la de un pequeño asteroide como Ryugu o Itokawa. Por tanto, la técnica de recogida de muestras de las sondas Hayabusa no es directamente aplicable en Fobos. En los pequeños asteroides las dos sondas Hayabusa la maniobra de recogida ha consistido en un breve contacto con la superficie, momento en el cual se ha disparado una pequeña masa a gran velocidad para levantar fragmentos del regolito superficial que puedan ser capturados. En el caso de Fobos la gravedad permite un aterrizaje en condiciones sobre su superficie y además sabemos gracias al estudio de otras sondas que la superficie de la luna contiene abundante regolito. Por eso el sistema de captura, que recogerá partículas situadas hasta 10 centímetros de profundidad, será más tradicional y no prevé el disparo de proyectiles a alta velocidad contra la luna marciana. No obstante, la sonda solamente estará unas tres horas sobre la superficie de Fobos (medio día fobosiano). Si es necesario, se podría llevar a cabo hasta dos aterrizajes para garantizar que la recogida de muestras ha sido exitosa.

Maniobras de MMX para alcanzar Marte y Fobos (JAXA).

Trayectoria de MMX (JAXA/ISAS).

MMX despegará en septiembre de 2024 mediante un nuevo cohete H-3 y llegará a Marte en agosto de 2025. El módulo de propulsión debe realizar tres encendidos para, primero, colocarse en órbita alrededor de Marte, luego para cambiar el plano de la órbita hasta interceptar la de Fobos y, por último, para realizar otro cambio de plano hasta situarse en la misma órbita de la luna marciana (no obstante, JAXA no descarta totalmente que el objetivo final sea Deimos en vez de Fobos). MMX debe recoger un mínimo de 10 gramos de regolito fobosiano —el objetivo son 100 gramos— antes de dejar atrás el módulo de exploración y partir hacia la Tierra, una maniobra prevista para agosto de 2028. Antes de dejar Marte la sonda debe realizar varios sobrevuelos a baja altura de Deimos para estudiar el otro satélite del planeta rojo. Si todo sale según lo previsto, en julio de 2029 la cápsula con las muestras de Fobos llegará a la Tierra y aterrizará en Australia.

Marte, Fobos y Deimos (JAXA/ISAS).

Órbitas QSO alrededor de Fobos que usará la sonda MMX (NASA).

MMX lleva varios instrumentos científicos: la cámara de gran campo de visión OROCHI (Optical RadiOmeter composed of CHromatic Imagers), la cámara telescópica TENGOO (TElescopic Nadir imager for GeOmOrphology), un láser altímetro LIDAR, el espectrómetro infrarrojo MacrOmega (Macroscopique Observatoire pour la Minéralogie, l’Eau, les Glaces et l’Activité) para estudiar la composición de la superficie, el espectrómetro de neutrones y rayos gamma MEGANE (Mars-moon Exploration with GAmma rays and Neutrons), el sensor de partículas de polvo CMDM (Circum-Martian Dust Monitor) y el espectrómetro de masas de iones MSA (Mass Spectrum Analyzer). Como curiosidad, los instrumentos TENGOO y OROCHI hacen referencia a dos criaturas de la mitología japonesa, el ‘perro celeste’ Tengu y el dragón de ocho cabezas Orochi.

Instrumentos de MMX (NASA).

Operaciones de MMX (NASA).

El espectrómetro MEGANE, antes conocido simplemente como NGRS, será suministrado por la NASA y emplea un diseño basado en instrumentos similares que volaron en las sondas MESSENGER y Lunar Prospector. Por su parte, MacrOmega es una contribución del CNES francés (MacrOMEGA fue desarrollado originalmente para la misión ExoMars, antes de que la NASA dejase colgada a la ESA en esta misión). NASA también pondrá a disposición de JAXA el uso de la red de espacio profundo DSN. Además, este año las agencias espaciales francesa y alemana, CNES y DLR, han acordado desarrollar un rover para explorar la superficie de Fobos que viajará a bordo de la sonda. Este rover, por ahora conocido solamente como MASCOT 2 en honor al pequeño explorador francoalemán que viajaba en la sonda Hayabusa 2, dispondrá de cuatro ruedas para desplazarse por Fobos. El DLR se encargará del chasis y el sistema de movimiento del rover, además de desarrollar un espectrómetro y un radiómetro, mientras que Francia desarrollará el sistema de cámaras y la electrónica principal del rover.

Rover francoalemán que llevará la sonda MMX (CNES).

La colaboración de NASA y ESA convierten a MMX en una verdadera misión espacial internacional. Investigadores de ambas agencias espaciales han propuesto en los últimos años varias propuestas de misiones de recogida de muestras de Fobos y/o Deimos, pero desde que el proyecto MMX ha sido aprobado en firme es prácticamente imposible que alguna de estas propuestas sea aprobada (no tiene sentido reduplicar esfuerzos cuando hay tantos objetivos interesantes en el sistema solar). Igualmente, el proyecto ruso Búmerang 2/Fobos-Grunt 2 para traer muestras de Fobos siguiendo la estela de la malograda misión Fobos-Grunt tampoco tiene mucho futuro, salvo que MMX también se salde en fracaso.

La sonda MMX (JAXA).

¿Y por qué Fobos y Deimos? Porque ambas lunas nos pueden darnos mucha información sobre la formación de Marte. Se cree que los dos satélites se formaron en órbita marciana a raíz de un gran impacto contra el Marte primigenio, por lo que su composición debe reflejar tanto la del Marte antiguo como la del protoplaneta que chocó con el planeta rojo. Evidentemente, la prioridad de la comunidad científica es obtener muestras de la superficie de Marte, pero Fobos y Deimos son objetivos mucho más asequibles técnica y económicamente hablando. Así que, ¿estamos listos para recibir un pedazo del sistema de Marte en 2029?