Mars Rover 2020 - Actualización

La NASA trabaja en su próxima misión de Mars Rover

En unos pocos años, la próxima misión de la NASA volará al planeta rojo.

A primera vista, se parece mucho a su predecesor, el rover Curiosity Mars. Pero no hay duda de que es una máquina de ciencia actualizada: tiene siete instrumentos nuevos, ruedas rediseñadas y más autonomía. Un taladro capturará núcleos de roca, mientras que un sistema de almacenamiento en caché con un brazo robótico en miniatura sellará estas muestras. Luego, se depositarán en la superficie de Marte para una posible misión en el futuro.

Este nuevo hardware se está desarrollando en el JPL de la NASA, en Pasadena, California, que administra la misión de la agencia. Incluye la etapa de crucero de la misión Mars 2020, que llevará al rover por el espacio, y la etapa de descenso, una "grúa del cielo" propulsada por cohetes que la bajará a la superficie del planeta. Ambas etapas se han trasladado recientemente al lugar de ensamble de naves espaciales del JPL.

La representación de este artista representa al vehículo explorador de la NASA en Marte 2020 que estudia un outrcrop de la roca de Marte. La misión no solo buscará y estudiará un área que probablemente haya sido habitable en el pasado distante, sino que dará el próximo y audaz paso en la exploración robótica del planeta rojo buscando signos de la vida microbiana pasada. NASA / JPL-Caltech.

"El hecho de que gran parte del hardware ya ha sido diseñado, o ya existe, es una gran ventaja para esta misión", dijo Jim Watzin, director del Programa de Exploración de Marte de la NASA. "Nos ahorra dinero, tiempo y, sobre todo, reduce el riesgo".

A pesar de sus similitudes con Mars Science Laboratory, la nueva misión tiene objetivos muy diferentes. Los instrumentos de Marte 2020 buscarán signos de vida antigua mediante el estudio de terrenos que ahora son inhóspitos, pero que alguna vez tuvieron ríos y lagos que fluyen hace más de 3.500 millones de años.

Para alcanzar estos nuevos objetivos, el rover tiene un conjunto de instrumentos científicos de vanguardia. Buscará las biofirmas en una escala microbiana: un espectrómetro de rayos X se enfocará en manchas tan pequeñas como un grano de sal de mesa, mientras que un láser ultravioleta detectará el "resplandor" de los anillos excitados de los átomos de carbono. Un radar de penetración en el suelo será el primer instrumento que mirará bajo la superficie de Marte, mapeando capas de roca, agua y hielo de hasta 30 pies (10 metros) de profundidad, dependiendo del material.

El rover está adquiriendo hardware actualizado de Curiosity, que incluye cámaras a color, un objetivo zoom y un láser que puede vaporizar rocas y suelo para analizar su química. "Nuestros próximos instrumentos se basarán en el éxito de MSL, que fue un terreno de prueba para la nueva tecnología", dijo George Tahu, ejecutivo del programa Mars 2020 de la NASA. "Estos recogerán datos científicos de formas que antes no eran posibles".

La misión también realizará una búsqueda de maratón de muestras: el equipo rover intentará perforar al menos 20 núcleos de rocas, y posiblemente hasta 30 o 40, para un posible retorno futuro a la Tierra. "Si la vida alguna vez existió más allá de la Tierra es una de las grandes preguntas que los humanos buscan responder", dijo Ken Farley del JPL, científico del proyecto de Marte 2020. "Lo que aprendemos de las muestras recolectadas durante esta misión tiene el potencial de abordar si estamos solos en el universo".

 JPL también está desarrollando una nueva tecnología de aterrizaje crucial llamada navegación relativa al terreno . A medida que la etapa de descenso se acerca a la superficie marciana, utilizará la visión por computadora para comparar el paisaje con los mapas de terreno preinstalados. Esta tecnología guiará la etapa de descenso hacia sitios de aterrizaje seguros, corrigiendo su curso en el camino.

Una tecnología relacionada llamada disparador de rango usará la ubicación y la velocidad para determinar cuándo disparar el paracaídas de la nave espacial. Ese cambio reducirá la elipse de aterrizaje en más del 50 por ciento.

"La navegación relativa al terreno nos permite ir a sitios que se consideraron demasiado arriesgados para que Curiosity los explore", dijo Al Chen de JPL, lider del descenso y aterrizaje del Rover Mars 2020. "El gatillo de rango nos permite aterrizar más cerca de áreas de interés científico, reduciendo potencialmente hasta un año, el viaje de un rover por la superficie".

Este enfoque para minimizar los errores de aterrizaje será crítico para guiar cualquier misión futura dedicada a recuperar las muestras de Mars 2020, dijo Chen.

Mars Rover (2020) tendrá 23 'ojos'.

Cuando el Mars Pathfinder de la NASA aterrizó en 1997, tenía cinco cámaras: dos en un mástil que surgió del módulo de aterrizaje, y tres en el primer receptor remoto de la NASA, Sojourner.

Desde entonces, la tecnología de la cámara ha dado un gran salto. Los sensores de fotos que fueron mejorados por el programa espacial se han vuelto comercialmente omnipresentes. Las cámaras se han reducido de tamaño, han aumentado en calidad y ahora se transportan en todos los teléfonos celulares y computadoras portátiles.

Esa misma evolución ha vuelto al espacio. La misión Mars 2020 de la NASA tendrá más "ojos" que cualquier rover anterior: un total de 23, para crear panoramas radicales, revelar obstáculos, estudiar la atmósfera y ayudar a los instrumentos científicos. Proporcionarán vistas espectaculares durante el descenso del rover a Marte y serán los primeros en capturar imágenes de un paracaídas cuando se abre en otro planeta. Incluso habrá una cámara dentro del cuerpo del rover, que estudiará las muestras mientras están almacenadas y se dejarán en la superficie para su recolección en una misión futura.

NASA / JPL-Caltech

Una selección de las 23 cámaras del rover de Marte 2020 de la NASA. Muchas son versiones mejoradas de las cámaras en el rover Curiosity, con algunas nuevas adicciones.

"La tecnología de la cámara sigue mejorando", dijo Justin Maki de JPL, científico de imágenes de Marte 2020 e investigador principal adjunto del instrumento Mastcam-Z . "Cada misión sucesiva puede utilizar estas mejoras, con un mejor rendimiento y menor costo". Sus autores son miembros del equipo de científicos de las cámaras Zoom montadas en el mástil rover Mars 2020 (conocidas como Mastcam-Z ).

Jim Bell - MODELOS DE CÁMARA MASTCAM-Z - Modelos a escala real de las cámaras Mastcam-Z, con ventanas transparentes que muestran algunos de los componentes internos.

El equipo científico de Mastcam-Z consta de un investigador principal (PI), un investigador (DPI), 21 coinvestigadores científicos (Co-Is) de universidades, empresas y laboratorios gubernamentales en los EE. UU. Y otros seis países, y varios docena de estudiantes de pregrado y posgrado y personal de administración, administración y soporte técnico que trabajan estrechamente con PI, DPI y / o Co-Is individuales. Nuestro equipo incluye científicos que han realizado extensos estudios de campo geológicos en la Tierra. Las carreras de otros se han centrado en el trabajo de campo virtual en Marte. Además de su experiencia científica, saben lo que funciona y lo que no funciona cuando se trata de operar rovers y cámaras en Marte.

Las cámaras Mastcam-Z tomarán imágenes únicas ("monoscópicas") y de doble ojo ("estereoscópicas") tanto del paisaje de Marte como del propio móvil en muchas bandas de color. Se basan en Mastcams de Curiosity, pero esta vez estamos agregando lentes zoom. La capacidad de zoom significa que por cada imagen que tomamos, podemos equilibrar cuánto terreno cubrir en una imagen con cuánto acercamos los detalles. Y podemos hacerlo tanto para el ojo izquierdo como para el derecho, literalmente agregando una nueva dimensión (¡profundidad!) A la visión del color de nuestro rover.

ASU / Malin Space Science Systems, Inc. / Motiv Space Systems, Inc.

El barril del instrumento Mastcam-Z será diferente del MastCam de Curiosity. Mastcam-Z contiene un mecanismo de zoom con dos grupos de lentes que se deslizarán a lo largo de un riel dentro de un barril para acercarse y alejarse en un rango de al menos 3: 1. Este diseño era actual a partir de febrero de 2017.

La capacidad es una cosa, pero antes de que lleguemos a aterrizar en Marte, tenemos que descubrir qué es lo que realmente haremos una vez que aterricemos, cómo tomaremos nuestras imágenes y cómo conduciremos la misión general de la ciencia. Toda esta área se llama "operaciones de misión", pero cuando hablamos abreviamos eso a "operaciones".

Las cámaras en 2020 incluirán más imágenes en color y en 3-D que en Curiosity, dijo Jim Bell de la Universidad Estatal de Arizona, Tempe, investigador principal para 2020 Mastcam-Z. La "Z" significa "zoom", que se agregará a una versión mejorada de la MastCam de alta definición de Curiosity, los ojos principales del rover.

Las cámaras estereoscópicas de Mastcam-Z pueden admitir más imágenes tridimensionales, que son ideales para examinar las características geológicas y explorar posibles muestras a largas distancias. Las características como la erosión y las texturas del suelo se pueden ver a lo largo de un campo de fútbol. Documentar detalles como estos es importante: podrían revelar pistas geológicas y servir como "notas de campo" para contextualizar muestras para futuros científicos. "Usar rutinariamente imágenes 3-D a alta resolución podría dar sus frutos a lo grande", dijo Bell. "Son útiles para objetivos científicos tanto de largo alcance como de campo cercano".

Los rovers Spirit, Opportunity y Curiosity fueron diseñados con cámaras de ingeniería para planear unidades (Navcams) y evitar peligros (Hazcams). Estas producen imágenes de 1 megapíxel en blanco y negro.

En el nuevo rover, las cámaras de ingeniería se han actualizado para adquirir imágenes en color de alta resolución de 20 megapíxeles.

Sus lentes también tendrán un campo de visión más amplio. Eso es fundamental para la misión 2020, que tratará de maximizar el tiempo dedicado a la ciencia y la recolección de muestras.

"Nuestras Navcams anteriores tomarían varias fotos y las unirían", dijo Colin McKinney de JPL, gerente de entrega de productos para las nuevas cámaras de ingeniería. "Con el campo de visión más amplio, obtenemos la misma perspectiva de una vez".

Esto significa menos tiempo dedicado a hacer panorámicas, tomar fotos y unir. Las cámaras también pueden reducir el desenfoque de movimiento, por lo que pueden tomar fotos mientras el móvil está en movimiento.

"Mastcam-Z serán los ojos principales del próximo explorador de Marte de la NASA". - Jim Bell

Algunas de las preguntas que nos hacemos a nosotros mismos cuando comenzamos a planificar las operaciones de la misión son:

¿Cómo vamos a controlar un rover que está a millones de millas de distancia, con un equipo de cientos de científicos y personal de soporte técnico literalmente distribuidos por todo el mundo, en al menos ocho zonas horarias?

¿Cómo es que muchos científicos e ingenieros miran los mismos datos de Marte, al mismo tiempo?

¿Cómo desarrollamos herramientas que permitan a los ingenieros y científicos comunicarse de manera eficiente y tomar decisiones juntos en tiempo real?

¿Cómo les damos la capacitación necesaria para usar esas herramientas?

¿Cómo van a tener discusiones en vivo y en tiempo real para llegar a un solo plan de ciencia para cada sol (un día en Marte se llama "sol")?

¿Cómo nos aseguramos de que el plan satisfaga todas las restricciones estrictas del rover y no represente un riesgo para nuestro precioso vehículo o nuestros instrumentos?

Una vez que respondamos a estas preguntas, debemos estar preparados con suficiente poder de computadora y espacio en disco, herramientas de software en funcionamiento y procedimientos paso a paso mucho antes de que lleguemos a Marte. Necesitamos capacitar a todos y realizar pruebas, pruebas y más pruebas para garantizar que todas las herramientas funcionen correctamente para cada trabajo. Igual de importante, tenemos que aprender a trabajar juntos a pesar de, y debido a, nuestras diversas áreas de especialización y lo que cada uno de nosotros aporta al trabajo de manera única.

La misión Mars 2020 de la NASA realiza la primera prueba supersónica de paracaídas

Aterrizar en Marte es difícil y no siempre exitoso. Las pruebas avanzadas bien diseñadas ayudan. Una ambiciosa misión Mars Rover de la NASA, que se lanzará en 2020, contará con un paracaídas especial para desacelerar la nave espacial cuando ingrese a la atmósfera marciana a más de 12,000 mph (5,4 kilómetros por segundo). Los preparativos para esta misión han proporcionado, por primera vez, un video dramático de la apertura del paracaídas a velocidad supersónica.

Un cohete sonda Black Brant IX de 58 pies de altura se lanza desde la instalación de vuelo Wallops de la NASA el 4 de octubre. Esta fue la primera prueba de la serie de prueba de paracaídas de la misión Mars 2020, el experimento de investigación avanzada de inflación de paracaídas supersónicos o ASPIRE.

Créditos: NASA / Wallops.

"Es todo un paseo", dijo Ian Clark, el líder técnico de la prueba del Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena, California. "Las imágenes de nuestra primera inflación en paracaídas son casi tan impresionantes de observar como científicamente significativas. Por primera vez, podemos ver cómo sería estar en una nave espacial lanzándose hacia el Planeta Rojo, desplegando su paracaídas".

Un cohete sonda Black Brant IX de 58 pies de altura (17,7 metros) lanzado desde Wallops el 4 de octubre para esta evaluación del rendimiento de la carga útil de ASPIRE. La carga útil es una estructura cilíndrica de nariz de bala que contiene un paracaídas supersónico, el mecanismo de despliegue del paracaídas y la instrumentación de alta definición de la prueba, incluidas las cámaras, para registrar datos.

El cohete transportaba la carga de hasta 32 millas (51 kilómetros). Cuarenta y dos segundos más tarde, a una altitud de 26 millas (42 kilómetros) y una velocidad de 1,8 veces la velocidad del sonido, se cumplieron las condiciones de prueba y el paracaídas de Marte se desplegó con éxito. Treinta y cinco minutos después del lanzamiento, ASPIRE acuatizó en el Océano Atlántico a unas 34 millas (54 kilómetros) al sureste de Wallops Island.

"Todo fue según el plan o mejor de lo planeado", dijo Clark. "No solo demostramos que podíamos llevar nuestra carga útil a las condiciones correctas de altitud y velocidad para imitar mejor un despliegue de paracaídas en la atmósfera marciana, pero como una ventaja adicional, también pudimos ver nuestro paracaídas en acción".

El paracaídas probado durante este primer vuelo fue casi una copia exacta del paracaídas utilizado para aterrizar exitosamente en el planeta rojo en 2012. Las pruebas futuras evaluarán el rendimiento de un paracaídas reforzado que también podría utilizarse en futuras misiones a Marte. El equipo de Mars 2020 utilizará los datos de estas pruebas para finalizar el diseño de su misión. La próxima prueba de ASPIRE está planificada para febrero de 2018.

Fuente

Elsa Jensen and Katherine Winchell - The Planetary Society’s

NASA / JPL-Caltech/ Wallops.

ASU/Malin Space Science Systems, Inc. / Motiv Space Systems, Inc

Prof. Jim Bell - Investigador principal - Universidad del estado de Arizona