Las muestras devueltas de Marte estarán protegidas por un escudo de micrometeoritos

Dentro de unos años, la NASA y la ESA llevarán a cabo la tan esperada misión Mars Sample Return (MSR). Esta misión constará de un módulo de aterrizaje que recogerá las muestras, un vehículo de ascenso que las enviará a la órbita, un orbitador que las devolverá a la Tierra y un vehículo de entrada que las enviará a la superficie. Esta será la primera vez que las muestras obtenidas directamente de Marte se devolverán a la Tierra para su análisis. Se espera que la investigación que esto permitirá arroje nuevos conocimientos sobre la historia de Marte y cómo evolucionó para convertirse en lo que vemos hoy.

Devolver estas muestras de manera segura a la Tierra requiere que se implementen medidas de protección en cada paso, incluida la transferencia, el ascenso, el tránsito y el reingreso. Esto es especialmente cierto cuando se trata del Sistema de Entrada a la Tierra (EES), el vehículo en forma de disco que volverá a entrar en la atmósfera de la Tierra al final de la misión. Además de un escudo térmico, los ingenieros del White Sands Test Facility (WSTF) de la NASA cerca de Las Cruces, Nuevo México, están ocupados probando un escudo que protegerá al vehículo de micrometeoritos y desechos espaciales durante el tránsito de regreso a la Tierra y durante el reingreso.

Según la Oficina de Desechos Espaciales (SDO) de la ESA, hay alrededor de 32.320 objetos de desechos en la órbita terrestre baja (LEO) que son rastreados regularmente por las Redes de Vigilancia Espacial (SSN). Estos incluyen piezas de satélites difuntos, etapas gastadas y naves espaciales que pueden alcanzar velocidades de hasta 25 265 km/h (15 700 mph). A estas velocidades, incluso los fragmentos más pequeños de escombros pueden representar un gran peligro de colisión para las misiones robóticas y tripuladas. Pero incluso estos palidecen en comparación con los micrometeoritos, que pueden viajar hasta 85 000 metros por segundo (180 000 km/h; 112 000 mph).

Actualmente, un equipo de ingenieros de la NASA está probando un sistema de protección para el EES en el Laboratorio de pruebas de hipervelocidad remota (RHTL), que ha respaldado todos los programas de vuelos espaciales tripulados, desde el Transbordador espacial y la Estación espacial internacional (ISS) hasta el Programa Artemis. El equipo fue dirigido por Bruno Sarli , un ingeniero aeroespacial que ha trabajado con el Laboratorio de Optimización de la Trayectoria Global de la NASA y el Grupo de Investigación de Defensa Planetaria desde 2016.

Para simular impactos, el laboratorio emplea una serie de cañones de gas ligero de 2 etapas para acelerar los objetos hasta el punto en que tienen la misma velocidad de impacto que los micrometeoritos y los desechos orbitales. La primera etapa usa pólvora como propulsor, mientras que la segunda etapa empuja gas hidrógeno altamente comprimido dentro de un tubo más pequeño para aumentar la presión dentro del arma. El RHTL está equipado con cuatro pistolas en total, incluidas dos de calibre 0,17 (diámetro interior de 0,177 pulgadas), una de calibre 0,50 (diámetro interior de 0,50 pulgadas) y una pistola de 1 pulgada de diámetro.

Por el bien de su experimento, el equipo usó la pistola de gas ligera de dos etapas de tamaño medio del laboratorio que dispara perdigones en el rango de calibre .50 a velocidades de más de 8 km/s (28 800 km/h; 17 895,5 mph). El experimento tardó tres días en configurarse, pero solo un segundo en realizarse (vea el video de los preparativos del equipo a continuación). La presión del arma aumenta tanto durante las pruebas que nivelaría todo el edificio si una de las armas explotara. Por esta razón, Sarli y sus colegas monitorearon el experimento desde la seguridad de un búnker cercano.

Dado que los micrometeoritos viajan de seis a siete veces más rápido en el espacio, el equipo se basa en modelos informáticos para simular las velocidades reales de los micrometeoritos. Mientras tanto, la velocidad más lenta prueba la capacidad del modelo de computadora para simular impactos en su escudo y permite al equipo estudiar cómo reacciona el material a la energía cinética. A medida que nos acercamos a la fecha de lanzamiento de la misión Mars Sample Return (actualmente programada para 2028), el equipo continuará realizando experimentos de impacto y recopilando datos sobre el diseño de su escudo.

Otros elementos robóticos en la misión MSR incluyen Sample Retrieval Lander proporcionado por NASA/ESA, Sample Recovery Helicopters de NASA (similares a Ingenuity ), Mars Ascent Vehicle , Capture, Containment, and Return System (CCRS) y Earth Return Orbiter de ESA. El EES está siendo desarrollado conjuntamente por los Centros de Investigación Langley y Ames de la NASA, con pruebas de impacto proporcionadas a través del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (que también está desarrollando el elemento CCRS).

Con múltiples naves espaciales, lanzadores y agencias gubernamentales involucradas, la campaña MSR es uno de los esfuerzos más ambiciosos en la historia de los vuelos espaciales, involucrando múltiples naves espaciales, múltiples lanzamientos y múltiples agencias gubernamentales. Si todo va según lo planeado, la misión MSR devolverá muestras de rocas y sedimentos marcianos a la Tierra para 2033. Llevar estas muestras a la Tierra permitirá a los científicos estudiarlas utilizando instrumentos que son demasiado grandes y pesados para transportarlos a Marte, lo que permitirá mayores ganancias científicas. que las misiones robóticas anteriores.