Las posibilidades de uso de los VANT, o aeronaves no tripuladas, parecen incontables. Aunque se remontan a la IGM, su auge comenzó hace dos décadas, en el ámbito militar (los “drones”). Hoy en dia, podemos ver VANT de muy diferentes formas y tamaños, empleados en tareas muy diversas, desde vigilancia costera al posible reparto de mercancías. Y ya están preparando su conquista del espacio.

En este sentido, existe un plan para enviar un avión no tripulado a Marte: un artefacto volador capaz de volar por la suave atmósfera marciana. Pero, ¿cual es el motivo para enviar al planeta rojo un artefacto volador? La respuesta se encuentra analizando las prestaciones de los actuales vehículos de exploración marciana: Las sondas enviadas a Marte han proporcionado gran cantidad de información sobre nuestro planeta, asi como imágenes muy reveladoras. Sin embargo, estas imágenes solo abarcan la zona circundante de la sonda. Para solventar esto, los técnicos espaciales desarrollaron vehículos móviles, los rover, que han permitido obtiene gran cantidad de información sobre la historia y constitución del planeta rojo, aunque dentro del rango que la autonomía del rover le permita. Por otra parte, un vehículo volador podría explorar una zona mucho mayor que un vehículo terrestre, habida cuenta además de que salvaría los obstáculos con los que un rover se pueda encontrar. Además, estos vehículos pueden desplazarse a mayor velocidad que una de estas sondas, pudiendo hacer tareas de exploración global en menor tiempo.

El sueño de volar en Marte

Desde hace mucho tiempo se ha especulado con la idea de enviar un vehículo volador a Marte. Sin embargo la cuestión no es fácil. El reto principal es el aerodinámico: una atmósfera 60 veces más delgada que la terrestre, lo cual conlleva importantes problemas de lograr la sustentación: a menor densidad, habría que aumentar la superficie alar o la velocidad y hay que tener en cuenta que la densidad de la atmosfera marciana se estima en 60 veces menor que la terrestre. De igual modo, las hélices no podrían propulsar como en la atmosfera terrestre: o bien deberían rotar mucho más o tener palas de mayores dimensiones. Una turbina o un motor a reacción convencional no sería viable por las mismas razones de la densidad atmosférica, necesaria para generar la combustión y por tanto producir la expulsión de los gases y el empuje resultante de la diferencia de cantidad de movimiento de las masas entrantes y salientes del motor.

Otro de los retos es cómo llevar a Marte una aeronave, dentro de un receptáculo ubicado en cualquier lanzador. La solución para inevitablemente por un sistema que permita enviar la aeronave plegada y ya en Marte poder desplegarse automáticamente. Si esta cuestión es Otro de las cuestiones con la que se enfrentan estos artefactos voladores es el sistema de navegación: en Marte no hay sistemas de posicionamiento global (GPS), que facilitan esta tarea en la Tierra, por lo que deberán emplear sistemas de navegación autónomos.

El UAV-ARES

Estas aeronaves tendrían que solventar las particularidades de “la aerodinámica marciana”, entre las cuestiones que hemos citado y otras no menos importantes, como es el peso (algo critico en el vuelos espaciales). Sin embargo, el reciente impulso de la tecnología de los VANT, los vehículos aéreos no tripulados, más conocidos como “drones”, parece que ha animado a impulsar proyectos de este tipo.

En 2.009, la NASA propuso el proyecto ARES (Aerial Regional-scale Environmental Survey of Mars), del mismo nombre que el malogrado lanzador. Se trataría de una aeronave de 6,5 metros y volará por encima de 1,5 kilómetros de la superficie marciana. Su misión consistiría en fotografiar con detalle la superficie marciana, empleando cámaras de alta resolución. Para ello Este UAV realizaría vuelos de una hora, pudiendo recorrer una distancia de 540 kilómetros, es decir, del orden de 100 veces más que la sonda Spirit. Como solución al problema de la propulsión, en una atmósfera tan poco densa como la marciana, los responsables del proyecto ARES optaron por emplear cohetes, ya que éstos no precisan del aire para generar la combustión necesaria para producir el empuje.

Aeronave ARES (Cortesia: NASA)

Aeronave ARES (Cortesia: NASA)

Un helicóptero del JPL para marte

Desde 2.011 no se tienen más noticias de ARES. Sí se sabe que el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA está trabajado en el diseño de un helicóptero no tripulado, que poseería su base en futuras misiones robóticas a Marte, posibilitando transitar el triple del trayecto que la de estos vehículos llevan a cabo.

helicoptero marciano (Cortesia JPL-NASA)

helicoptero marciano (Cortesia JPL-NASA)

Se trataría de un vehículo de 2,2 libras de peso (1 Kg.) y 3,6 pies (1 metro.) entre puntas de pala. Tal y como se aprecia en la imagen, el helicóptero se propulsaría con energía solar para desplazarse, merced a un panel situado sobre el rotor, que permitiría un vuelo al dia 2 a 3 minutos, lo que esperan que les permita en cada uno de estos vuelos recorrer distancias de medio kilómetro. El problema es que, como hemos indicado, la baja densidad de la atmósfera de Marte, por lo que, las palas del helicóptero tendrían que girar más rápido que en la Tierra para poder elevarse en Marte, tal y como estiman los especialistas del JPL, a unas 2.400 rpm.

El proyecto Prandlt-m. Un UAV con forma de boomerang

Pero seguramente el primer artefacto que sobrevuele marte será otro de los citados. La NASA presento en el verano de 2015 El Prandtl-m (Preliminary Research Aerodynamic Design to Land on Mars). Se trata de un ala volante, que algunos identifican más bien como “forma de boomerang”, de unos 60 centímetros de envergadura, fabricado de material compuesto. “Con la gravedad marciana, un 38 por ciento de la Terrestre, nos permite aumentar el peso de la aeronave en la Tierra hasta 2,6 libras (1,17 Kg.), lo cual pesaría solamente una libra (450 gr.) en el planeta rojo” declara Frank Bowers, científico jefe del centro espacial Armstrong de la NASA y jefe del programa Prandtl-m.

El Prandtl-m (Cortesia: NASA)

El Prandtl-m (Cortesia: NASA)

El Prandtl-m llegaría a Marte plegado, dentro de un 3UCubeSat (tres veces el tamaño de un satélite cúbico modular en miniatura) e integrado como parte del lastre que se expulsa del caparazón (“aeroshell”) que transporta al Mars Rover al planeta rojo durante su descenso, indica Bowers. Este lastre es necesario para ser capaz de aterrizar con seguridad en Marte, ya que permite la actitud correcta del aeroshell en su descenso a la superficie marciana.

La misión del Prandtl-m comenzaría a unos 2.000 pies (609 m) de la superficie marciana, desprendiéndose del “aeroshell”. Entonces y durante 10 minutos de vuelo, el Prandtl-m descendería planeando hasta posarse en la superficie marciana habiendo recorrido una distancia de 30 kilómetros. Durante ese breve tiempo de vuelo, el Prandlt-m podrá enviar a la Tierra imágenes muy detalladas de posibles lugares de aterrizaje para una futura misión tripulada.


Contribución de estudiantes al Prandtl-m

Un dato interesante de este proyecto es que cuenta con la colaboración de estudiantes de instituto e universitarios. Un grupo de éstos se reunieron el pasado verano en el Centro de investigación Armstrong de la NASA en California para colaborar en las tareas de diseño y construcción del Prandtl-m. Los estudiantes comenzaron con la construcción de la aeronave, así como las pruebas, haciéndolo volar diferentes ubicaciones tales como un hangar, para poder estudiar el comportamiento aerodinámico del prototipo antes de llevar a cabo las siguientes pruebas, ya en condiciones de gran altitud. El resultado de estas experiencias fueron comentadas el pasado 16 de octubre de 2.015, en el Instituto de operaciones e investigación de enseñanza aeroespacial en Palmdale, california. El paso siguiente es construir varios vehículos para poneros en vuelo a gran altitud altitudes, donde la densidad de la atmosfera terrestre es del orden de la de la atmósfera marciana. Se realizaran lanzamientos desde globos aerostáticos de gran altitud, y comprobar la actitud del vehículo para poder recuperar el control en vuelo en dichas altitudes. Bowers espera incluir sondas cientificas en el ensayo: “Podríamos tener una o dos cargas de pago científicas en el Prandtl-m en su primero vuelo en un globo. Podría ser una cámara, un pequeño radiómetro de gran altitud para medir la radiación a muy elevadas altitdes en la atmósfera de la Tierra”. La prueba final será lanzar el avión a una altitud de 450.000 pies (130 km), desplegarlo y llevar a cabo un descenso controlado, que tendrá una duración de unas cinco horas. Esta prueba es crucial para convencer a los responsables de la NASA para incluir el Prandtl-m en las próximas misiones a Marte, en 2022-2024. Si tiene éxito, el breve vuelo del Prandtl-m sobre otro planeta marcará un nuevo hito en la investigacion espacial.

Alfonso Martin Erro
feynmania-el placer de descubrir

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