Helicópteros en Marte
En las últimas décadas se han propuesto varias sondas aéreas para explorar Marte, desde globos y zepelines hasta aviones. Sin embargo, ninguna de estas propuestas ha contado con los helicópteros. A primera vista, esta decisión tiene su lógica. La atmósfera de Marte es tan tenue que hacer volar un helicóptero no sería tan sencillo como en la Tierra, ¿pero es posible?
¡Pues por supuesto que sí! Naturalmente, para compensar la bajísima densidad de la atmósfera del planeta rojo (0,7% de la terrestre) los helicópteros marcianos deberían ser algo distintos a lo que estamos acostumbrados. De entrada, las superficies de sustentación -las palas del rotor, vamos- deberían ser más grandes y/o girar más rápidos. Además los helicópteros deberán ser más ligeros, aunque en este punto la baja gravedad de Marte (un tercio de la terrestre aproximadamente) ayudará a cualquier hipotética aeronave que se aventure en los cielos de este planeta. La limitación de la masa hace que sea muy complicado diseñar un helicóptero marciano tripulado de gran tamaño, pero eso no es obstáculo si lo que queremos es construir una sonda de pequeñas dimensiones, o lo que es lo mismo, un drone.
La aerodinámica de los vehículos aéreos marcianos es un tema ciertamente complejo, pero basta con señalar que volar en Marte presenta una serie de desafíos únicos. Por ejemplo, la baja densidad provoca que las superficies aerodinámicas tengan que diseñarse para una combinación única de números de Reynolds muy bajos y números de Mach muy altos (el número de Reynolds mide la viscosidad de un fluido -en este caso la atmósfera-, que es mayor a números de Reynolds más bajos, mientras que el número de Mach es la velocidad del sonido). Curiosamente, el rango de número de Reynolds que un avión marciano podría encontrar es comparable al que experimentan las maquetas o los aviones de muy pequeño tamaño en la Tierra cuando vuelan a velocidades muy bajas. Para un helicóptero esto significa que los rotores tendrían números de Lock pequeños (el número de Lock es la proporción entre las fuerzas aerodinámicas y las fuerzas inerciales que actúan sobre la superficie del rotor).
En cualquier caso, la NASA lleva investigando el posible uso de helicópteros en Marte desde hace más de quince años. Las ventajas de usar este tipo de aeronaves son evidentes. A diferencia de los aviones, los helicópteros pueden sobrevolar una zona de especial interés o aterrizar después de cada sesión de vuelo (puesto que no hay pistas de aterrizaje en Marte, un avión marciano debería volar durante todo el transcurso de su misión). Además, podrían cubrir un rango de distancias mayor que un rover. A cambio, la carga científica que serían capaces de transportar estaría muy limitada.
A principios de este siglo el JPL propuso una sonda de bajo coste basada en el diseño de la Mars Pathfinder y los MER. Un pequeño helicóptero de 10-20 kg viajaría dentro de la estructura tetraédrica característica de estas misiones y, tras aterrizar mediante una combinación de airbags, paracaídas y retrocohetes, los pétalos se abrirían y el drone volaría alrededor de la nave nodriza hasta una distancia de diez kilómetros. La aeronave volaría sobre las zonas interesantes durante unos pocos minutos, tomando imágenes de alta resolución. Tras realizar un vuelo de media hora aproximadamente, el drone regresaría a la nave nodriza para transmitir sus datos y recargar sus baterías. También recargaría el combustible del sistema de propulsión, formado por células de combustible o una pequeña turbina de hidrazina. Esta misión, que nunca fue aprobada por la NASA, habría tenido una duración de unos dos meses. Obviamente, los riesgos intrínsecos a esta propuesta eran enormes (si el helicóptero no lograba acoplarse a la nave nodriza tras cada vuelo, adiós a la misión).
La última iteración de la propuesta de helicópteros marcianos consiste en una pequeña aeronave que funcionaría como complemento del futuro rover de 2020. Este helicóptero ultraligero volaría dos o tres minutos al día, desplazándose una media de 500 metros. De esta forma, el pequeño drone analizaría la superficie que rodea al rover y ayudaría al control de tierra a llevar a cabo una navegación más eficiente. El helicóptero tendría un pequeño panel solar que le permitiría generar la energía necesaria para realizar estos vuelos y mantenerse caliente durante la gélida noche marciana. El vehículo debería ser totalmente autónomo durante el vuelo y estaría dotado de un sistema de aterrizaje inteligente.
Para compensar la baja densidad de la atmósfera marciana, el minúsculo explorador usaría dos rotores contrarrotatorios que girarían a 2400 rpm. El JPL ya ha llevado a cabo varias pruebas con prototipos en cámaras de vacío, aunque ciertamente las posibilidades de que esta misión sea aprobada por la NASA son bastante bajas (es una misión barata, sí, pero también muy arriesgada). ¿Veremos algún día un helicóptero en Marte?
Vídeo sobre el último concepto de helicóptero marciano del JPL:
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