Después de un viaje de casi siete meses a Marte, El rover Perseverance de la NASA está programado para aterrizar en el cráter Jezero del planeta rojo el 18 de febrero. 2021, una extensión accidentada elegida por su investigación científica y sus posibilidades de recolección de muestras.

Pero las mismas características que hacen que el sitio sea fascinante para los científicos también lo convierten en un lugar relativamente peligroso para aterrizar, un desafío que ha motivado pruebas rigurosas aquí en la Tierra para el sistema de visión del módulo de aterrizaje (LVS) con el que el rover contará para aterrizar de manera segura.

"Jezero tiene 28 millas de ancho, pero dentro de esa extensión hay muchos peligros potenciales que el rover podría encontrar:colinas, campos de rocas, dunas, las paredes del cráter mismo, por nombrar unos cuantos, "dijo Andrew Johnson, ingeniero principal de sistemas robóticos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. "Entonces, si aterriza en uno de esos peligros, podría ser catastrófico para toda la misión ".

Ingrese a Navegación relativa al terreno (TRN), la tecnología de misión crítica en el corazón del LVS que captura fotos del terreno de Marte en tiempo real y las compara con mapas a bordo del área de aterrizaje, dirigir de forma autónoma el rover para que se desvíe de los peligros y obstáculos conocidos según sea necesario.

"Para Marte 2020, LVS utilizará la información de posición para averiguar dónde está el móvil en relación con los puntos seguros entre esos peligros. Y en uno de esos lugares seguros es donde aterrizará el rover, "explicó Johnson.

Si Johnson parece estar seguro de que LVS trabajará para conseguir Perseverance de forma segura, eso se debe a que permite que el rover determine su posición en relación con el suelo con una precisión de aproximadamente 200 pies o menos. Ese bajo margen de error y alto grado de seguridad son por diseño, y el resultado de pruebas exhaustivas tanto en el laboratorio como en el campo.

"Tenemos lo que llamamos la trifecta de las pruebas, "explicó Swati Mohan de JPL, Guia, navegación, y líder de operaciones de control para Mars 2020.

Mohan dijo que las dos primeras áreas de prueba, hardware y simulación, se realizaron en un laboratorio.

"Ahí es donde probamos todas las condiciones y variables que podemos. Vacío, vibración, temperatura, compatibilidad eléctrica:ponemos a prueba el hardware, "dijo Mohan." Luego, con la simulación, modelamos varios escenarios que los algoritmos de software pueden encontrar en Marte:un día demasiado soleado, dia muy oscuro, día ventoso, y nos aseguramos de que el sistema se comporte como se espera independientemente de esas condiciones ".

Pero la tercera parte de la trifecta, las pruebas de campo, requieren vuelos reales para someter los resultados de laboratorio a un mayor rigor y proporcionar un alto nivel de preparación técnica para las misiones de la NASA. Para las primeras pruebas de vuelo de LVS, Johnson y su equipo montaron el LVS en un helicóptero y lo usaron para estimar la posición del vehículo automáticamente mientras volaba.

"Eso nos llevó a un cierto nivel de preparación técnica porque el sistema podía monitorear una amplia gama de terrenos, pero no tuvo el mismo tipo de descenso que tendrá la perseverancia, ", dijo Johnson." También era necesario demostrar LVS en un cohete ".

Esa necesidad fue satisfecha por el programa Flight Opportunities de la NASA, que facilitó dos vuelos de 2014 en el desierto de Mojave en Xombie de Masten Space Systems, un sistema de despegue y aterrizaje vertical (VTVL) que funciona de manera similar a un módulo de aterrizaje. Las pruebas de vuelo demostraron la capacidad de LVS para dirigir a Xombie para que cambie de rumbo de forma autónoma y evite peligros en el descenso mediante la adopción de una ruta recién calculada hacia un lugar de aterrizaje seguro. Los vuelos anteriores en el sistema VTVL de Masten también ayudaron a validar los algoritmos y el software utilizados para calcular las trayectorias de combustible óptimo para los aterrizajes planetarios.

"Las pruebas en el cohete descartaron casi todas las dudas restantes y respondieron afirmativamente a una pregunta crítica para la operación LVS, "dijo Nikolas Trawny de JPL, un ingeniero de sistemas de control de carga útil y puntería que trabajó en estrecha colaboración con Masten en las pruebas de campo de 2014. "Fue entonces cuando supimos que LVS funcionaría durante el descenso vertical de alta velocidad típico de los aterrizajes en Marte".

Johnson agregó que las pruebas suborbitales de hecho aumentaron el nivel de preparación de la tecnología para obtener la luz verde final de aceptación en la misión Mars 2020.

"Las pruebas que ofrece Flight Opportunities no tenían precedentes en la NASA en ese momento, ", dijo Johnson." Pero ha demostrado ser tan valioso que ahora se espera que haga este tipo de pruebas de vuelo. Para LVS, esos vuelos de cohetes fueron la piedra angular de nuestro esfuerzo de desarrollo tecnológico ".

Con la tecnología aceptada para Mars 2020, el equipo de la misión comenzó a construir la versión final de LVS que volaría en Perseverance. En 2019, una copia de ese sistema voló en una demostración más de helicópteros en el Valle de la Muerte, California, facilitado por el programa de misiones de demostración tecnológica de la NASA. El vuelo en helicóptero proporcionó una verificación final de más de seis años de múltiples pruebas de campo.

Pero Mohan señaló que incluso con estas demostraciones exitosas, habrá más trabajo por hacer para garantizar un aterrizaje seguro. Ella estará en Mission Control para el aterrizaje, monitorear la salud del sistema en cada paso del camino.

"La vida real siempre puede lanzarte bolas curvas. Así que, estaremos monitoreando todo durante la fase de crucero, comprobando la alimentación de la cámara, asegurándose de que los datos fluyan como se esperaba, "Mohan dijo." Y una vez que recibamos esa señal del rover que dice, 'He aterrizado y estoy en terreno estable, 'entonces podemos celebrar ".