Cómo es Ingenio, el helicóptero de la NASA que volará en Marte en 2021

“Marte está a punto de tener su momento de los hermanos Wright”, tituló el prestigioso matutino The New York Times para presentar a Ingenio, el próximo helicóptero de la NASA que tendrá la difícil y arriesgada misión de sobrevolar la superficie de Marte el año próximo, como parte de la nueva misión Perseverance que despegará el mes próximo.

Y es que la ansiedad y los nervios aumentan a medida que el comienzo de la próxima misión estadounidense a nuestro vecino planeta se acerca, con el próximo lanzamiento de Perseverance, que será el quinto robot robótico de la NASA en Marte y que esta vez viene con una sorpresa extra: además del rover de 6 ruedas similiar al Curiosity y del tamaño de un pequeño automóvil, la NASA enviará un helicóptero diminuto llamado Ingenio que podrá explorar los valles y cráteres marcianos, brindando otra perspectiva del planeta y aumentado la capacidad exploratoria del hombre en otro mundo.

En una conferencia de prensa la semana pasada, Jim Bridenstine, el administrador de la NASA, hizo una reflexión sobre su entusiasmo de ver a Ingenio volar. “Te diré que lo que más me emociona como administrador de la NASA es estar listo para ver volar un helicóptero en otro mundo”, dijo.

Aunque las leyes de la física dicen que es casi imposible levantar y dirigir un aparato volador en Marte, ingenieros estadounidenses han creado un helicóptero lo suficientemente ligero y rápido como para explorar el planeta rojo a vista de pájaro.

Volar en Marte es muy diferente a hacerlo en la Tierrra. Allá nNo hay mucho aire para empujar y generar la elevación suficiente. En la superficie de Marte, la atmósfera es solo 1/100 de la densidad de la Tierra. La menor gravedad, un tercio de lo que se siente aquí, ayuda a volar. Pero despegar de la superficie de Marte es el equivalente a volar a una altitud de 30 kilómetros en la Tierra. Ningún helicóptero terrestre ha volado tan alto, y eso es más del doble de la altitud a la que los aviones suelen volar.

Para J. Bob Balaram, jefe de ingeniería para el Helicóptero Explorador Marciano, volar en “otro planeta” esa nave sería un suceso “histórico” similar al que lograron los hermanos Wilbur y Orville Wright cuando en 1903 realizaron los primeros vuelos en avión en la Tierra.

La nave autónoma, que realizará vuelos programados desde la tierra, irá en la “barriga” del robot Perseverance, un laboratorio científico sobre ruedas de una tonelada de peso, que sigue el diseño funcional del robot Curiosity, en Marte desde 2012, y lleva la misión de buscar señales de vida microbiana, estudiar el clima y la geología y recoger muestras que algún día se espera traer a la Tierra.

Hasta 1997, todas las naves espaciales enviadas a la superficie de Marte habían sido aterrizadores estacionarios, es decir, robots sin movimiento. Pero en 1997, la misión Pathfinder incluyó algo revolucionario para la NASA: un robot con ruedas. Ese rover, Sojourner, era aproximadamente del tamaño de una patineta. Ese éxito fue seguido por dos rovers del tamaño de un carrito de golf, Spirit y Opportunity, que llegaron a Marte en 2004 y luego Curiosity, del tamaño de un automóvil, en 2012.

El nuevo helicóptero es para la NASA, la contraparte aérea de Sojourner, una demostración de una tecnología novedosa que podría usarse más ampliamente en misiones posteriores. El cuerpo del aparato es aproximadamente del tamaño de una pelota de softball con cuatro patas delgadas que sobresalen. Dos juegos de cuchillas, cada una de aproximadamente de 1,20 metros de punta a punta y giran en direcciones opuestas. Pesa solo 2 kilos y mide aproximadamente 50 centímetros de alto.

Balaram, el ingeniero jefe del helicóptero, comenzó a trabajar con algunos colegas en la idea de volar sobre Marte, ya en la década de 1990, pero el proyecto quedó abandonado hasta hace 6 años atrás. Charles Elachi, entonces director del Laboratorio de Propulsión a Chorro, se interesó y proporcionó dinero para más estudios. “Y eso nos puso en marcha”, afirmó Balaram, que tenía el desafío de ingeniería más destacado de su carrera. Con el avance de nuevos materiales y la electrónica el sueño de tener una máquina voladora en Marte comenzó a hacerse realidad.

A finales de 2014, los ingenieros habían construido un pequeño prototipo que fue probado en una cámara cerrada con menos aire, similar a la densidad de la atmósfera marciana. El robot levantó vuelo pero luego se descontroló al ser manejado. ndo las cuchillas giraron, el helicóptero se levantó. Inmediatamente se salió de control.

Balaram y Havard Grip, el ingeniero que dirigió el trabajo en aerodinámica, estudiaron el problema y concluyeron que las cuchillas rebotaban hacia arriba y hacia abajo a medida que giraban a 3000 revoluciones por minuto. En la Tierra, la presión del aire que empuja contra las cuchillas minimiza el rebote, pero en cámara que simulaba la delgada atmósfera marciana, el rebote creó una inestabilidad que dificultaba el control del movimiento del helicóptero.

La solución resultó ser hacer que las cuchillas fueran un poco más rígidas, pero eso agregó algo de peso. “Es bastante sorprendente cuando levantas una de estas cuchillas, si la sostienes en tu mano, crees que vas a levantar algo sustancial, y es tan ligero como el aire y, al mismo tiempo, extremadamente rígido”, aseguró Grip.

La ingeniería implicó una serie de compromisos necesarios para adaptarse a las limitaciones de tamaño, peso y potencia de la batería. Al mismo tiempo, Grip encabezó el desarrollo de algoritmos informáticos que podrían dirigir y ajustar el vuelo del helicóptero lo suficientemente rápido como para responder automáticamente a las cambiantes condiciones atmosféricas en Marte.

En mayo de 2016, el próximo prototipo estaba listo. En la misma cámara que simulaba la diáfana atmósfera marciana, el helicóptero se levantó, luego flotó de manera constante y aterrizó suavemente. Por primera vez, un prototipo de helicóptero había volado bajo control en condiciones que simulaban la atmósfera marciana, aunque todavía estaba conectado a una fuente de alimentación externa y una computadora.

Aproximadamente dos meses después de que Perseverance aterrice en Marte en febrero de 2021, comenzarán las pruebas de Ingenio. El rover encontrará un lugar adecuadamente plano, dejará caer el helicóptero al suelo y luego se alejará al menos a 100 metros de distancia. “El helicóptero nunca regresará al rover”, afirmó Aung.

Durante 30 días, el helicóptero realizará hasta cinco vuelos. Gran parte del tiempo estará sentado esperando que los paneles solares recarguen sus baterías para luego levantar vuelo y deleitarnos con sus hermosas vistas desde el cielo de Marte.

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