Durante los primeros meses de 2021, la atmósfera marciana estaba llena de nuevos visitantes de la Tierra. Primero, fue la sonda Hope de la Agencia Espacial de los Emiratos Árabes Unidos, seguido por el Tianwen-1 chino entrando en órbita.

Más recientemente, la NASA aterrizó el rover más grande de todos los tiempos en Marte y su compañero, un ingenioso helicóptero, ambos han marcado nuevos hitos desde entonces.

El próximo visitante al planeta será el módulo de aterrizaje de la misión Tianwen-1, que intentará llegar a la superficie de Marte a mediados de mayo. Para entrar en la atmósfera marciana, utilizará una técnica ligeramente diferente a las misiones anteriores.

Aterrizar en Marte es notoriamente peligroso:más misiones han fracasado de las que han tenido éxito. Un aterrizaje exitoso en Marte requiere ingresar a la atmósfera a velocidades muy altas, luego, desacelera la nave espacial de la manera correcta a medida que se acerca a su lugar de aterrizaje.

Esta fase de la misión, conocido como entrada-descenso-aterrizaje, es el más crítico. Las misiones anteriores han utilizado varias formas diferentes de entrada a la atmósfera marciana.

El perfeccionamiento de la entrada a la atmósfera de Marte ha sido ayudado por la experiencia de regresar una nave espacial a la Tierra. La Tierra puede tener una atmósfera significativamente diferente a la de Marte, pero los principios siguen siendo los mismos.

Una nave espacial orbitando un planeta se moverá muy rápido, para mantenerse atado a esa órbita. Pero si la nave espacial entrara en una atmósfera a una velocidad tan alta, incluso uno tan delgado como el de Marte, se quemaría. Cualquier cosa que entre a la atmósfera debe ralentizarse significativamente y eliminar el calor generado durante este breve viaje. Hay varias formas de hacerlo.

Las naves espaciales están protegidas del calor generado durante la entrada a la atmósfera mediante escudos térmicos. Varias misiones en el pasado han utilizado técnicas como absorber calor, un revestimiento aislante, reflejando el calor de regreso a la atmósfera o por ablación, quemando el material del escudo.

Desde las misiones Apolo de la década de 1960 hasta el Dragon de SpaceX más reciente, estas técnicas se han utilizado con éxito, y funcionan muy bien para la Tierra. Pero cuando se trata de Marte, los ingenieros deben emplear algunas medidas adicionales.

Aterrizando en Marte

Los orbitadores están diseñados para monitorear la superficie de un planeta desde la órbita y actuar como una estación de retransmisión de comunicaciones. Al acercarse a un planeta, la nave espacial generalmente se dirige a lo largo de órbitas elípticas sucesivamente más pequeñas, desacelerando cada vez, hasta que alcance su órbita objetivo. Esta técnica también se puede utilizar para bajar la órbita de una nave espacial antes de la entrada atmosférica de un módulo de aterrizaje.

Toda la maniobra ocurre en unos pocos meses y no necesita ningún equipo adicional, una forma eficiente de ahorrar combustible. Dado que utiliza la atmósfera superior del planeta para aplicar los frenos, se llama aerofrenado. El frenado aerodinámico se ha utilizado para varias misiones a Marte, incluidas ExoMars Trace Gas Orbiter y Mars Reconnaissance Orbiter.

El aerofrenado puede ralentizar significativamente la nave espacial, pero para las misiones con rovers para aterrizar se vuelve más complicado. En Marte, la densidad atmosférica es solo el 1% de la Tierra y no hay océanos en los que la nave espacial pueda chapotear con seguridad. La forma roma de la nave espacial por sí sola no es suficiente para reducir la velocidad.

Previamente, las misiones exitosas han utilizado medidas adicionales. La nave espacial Mars Pathfinder utilizó paracaídas para desacelerar, mientras confiaba en un sistema de bolsas de aire único que entró en acción en los últimos segundos para absorber el impacto del aterrizaje. Los rovers Spirit y Opportunity aterrizaron con éxito en Marte con la misma técnica.

Unos años despues, El rover Curiosity utilizó un nuevo sistema de aterrizaje. En los últimos segundos, se dispararon cohetes, permitiendo que la nave espacial flotara mientras una cuerda, una grúa aérea, bajaba el vehículo hasta la polvorienta superficie marciana. Este nuevo sistema demostró la entrega de una carga útil pesada a Marte y allanó el camino para misiones más grandes.

Más recientemente, el rover Perseverance que aterrizó a principios de 2021, utilizó la fiable grúa aérea, así como dos tecnologías más avanzadas. Estas nuevas funciones que utilizaron imágenes en vivo tomadas de sus cámaras permitieron una aterrizaje confiable y seguro.

Zhurong:el 'dios del fuego'

El aterrizaje del rover chino Tianwen-1 es la próxima misión a Marte. La ambiciosa misión tiene orbitando, componentes de aterrizaje e itinerancia:la primera misión que incluye los tres en su primer intento. Ya ha estado dando vueltas al planeta rojo desde que entró en la órbita de Marte el 24 de febrero e intentará aterrizar su rover Zhurong, que significa "dios del fuego", a mediados de mayo.

En tamaño, Zhurong se encuentra entre el Espíritu y la Perseverencia y lleva seis piezas de equipo científico. Despues de aterrizar, Zhurong inspeccionará los alrededores para estudiar el suelo marciano, geomorfología y atmósfera, y buscará señales de hielo de agua subterráneo.

Tradicionalmente, las autoridades chinas no revelan mucha información antes del evento. Sin embargo, basado en una descripción general de la misión realizada por algunos investigadores chinos, sabemos la secuencia de aterrizaje que la nave espacial intentará seguir.

El 17 de mayo Zhurong, protegido por un aeroshell (un caparazón protector que rodea la nave espacial que incluye el escudo térmico), entrará en la atmósfera a una velocidad de 4 km / s. Cuando se ralentiza lo suficiente, se desplegarán paracaídas. En la última fase de la secuencia, Se utilizarán cohetes con motores de empuje variable para una mayor desaceleración.

En contraste con su contraparte estadounidense, Tianwen-1 empleará dos tecnologías confiables:un telémetro láser para determinar dónde está en relación con el terreno marciano y un sensor de microondas para determinar su velocidad con mayor precisión. Estos se utilizarán para la corrección de la navegación durante su fase de descenso en paracaídas. Durante la fase de descenso motorizado al final, Las imágenes ópticas y Lidar ayudarán en la detección de peligros.

Justo antes del aterrizaje comenzará una secuencia automática de evitación de obstáculos para un aterrizaje suave. Si la misión tiene éxito, China será el primer país en aterrizar un rover en Marte en su primer intento. Unos días después de eso, Zhurong estará listo para explorar la superficie.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.