Antes de poder conducir, primero tienes que volar

Jun 21, 2023

03 de octubre de 2022

(música)

Control de lanzamiento de la NASA: T-menos 15 segundos...

Narrador: Cuando un rover de Marte está encima de un cohete, listo para partir de la Tierra, no es simplemente un rover. Ubicado dentro de una cápsula espacial, su mente de computadora está enfocada en el vuelo interplanetario, no en conducir. En este momento, el rover es un "astronauta" que apunta al Planeta Rojo.

Control de lanzamiento de la NASA: T-menos diez, nueve, ocho, siete, seis, cinco, cuatro, tres, dos, uno, arranque del motor principal, cero y despegue.

Narrador: El cohete se enciende y sube alto en el cielo, y cuando se gasta su combustible, el cohete vuelve a caer en el pozo de gravedad de la Tierra. Mientras tanto, la cápsula que había empujado al espacio continúa alejándose de nuestro planeta y hacia Marte, dirigida por cohetes más pequeños llamados propulsores.

[0:55] La cápsula espacial es algo así como una ostra, con una carcasa trasera y un escudo térmico que forman la parte superior e inferior, y el rover está oculto como una perla en el interior. Cuando llega a la atmósfera de Marte, la cápsula gira de modo que el escudo térmico se enfrenta completamente a su destino.

Al Chen es un ingeniero del JPL que perfeccionó el procedimiento de entrada, descenso y aterrizaje, o EDL, para los rovers Curiosity y Perseverance Mars de la NASA.

Al Chen: Si estuviera tratando de reducir toda la entrada, el descenso y el aterrizaje a una sola idea, es: encuentre una manera de detenerse.

(efecto de sonido: zumbido de la cápsula espacial)

Narrador: La cápsula del rover ha acumulado mucha velocidad después de su lanzamiento desde la Tierra y un viaje de muchos meses por el espacio exterior.

Al Chen: Estamos llegando muy rápido. Llegamos a 12.000 o 13.000 millas por hora. Y tenemos que encontrar una manera de bajar a 2 millas por hora más o menos para cuando aterricemos, tratando de desangrar toda esa velocidad, toda esa energía.

(efecto de sonido: entrada atmosférica)

[1:58] Al Chen: A medida que atravesamos la parte superior de la atmósfera, el calentamiento por fricción de la atmósfera nos está desacelerando. Disminuir la velocidad de esa cápsula calienta la parte delantera del vehículo y, por supuesto, calienta la atmósfera. Y ahí es a donde se dirige gran parte de esa velocidad, el 99% de ella, lo estamos arrojando como calor a la atmósfera o al propio escudo térmico.

Y durante ese período, no solo estamos tratando de sobrevivir, sino que con curiosidad y perseverancia, también estamos tratando de conducir el vehículo para ir a donde queremos ir. Y eso significa disparar propulsores en la nave espacial para tratar de señalar hacia dónde se dirige.

(efecto de sonido: propulsores de cápsula de disparo)

Al Chen: Tanto Curiosity como Perseverance tuvieron un poco de impulso. Puedes pensar en ello como una especie de avión realmente pobre. Estamos tirando de ese ascensor en diferentes direcciones para permitirnos controlar qué tan lejos va a volar el vehículo hacia abajo. Eso es lo que llamamos guía de entrada.

Pero eso es solo la parte hipersónica del vuelo, donde nos hemos estado calentando y disminuyendo la velocidad de 12, 13,000 millas por hora a alrededor de 1,000 millas por hora. Y en ese momento, la atmósfera prácticamente ha hecho todo lo posible por nosotros y, de hecho, si no hace nada más, si deja que la cápsula siga funcionando, la atmósfera no lo ralentizará más que Mach. uno y medio. Así que desplegamos este paracaídas para ayudarnos a reducir aún más la velocidad, bajarnos de 1,000 millas por hora para eventualmente volvernos subsónicos, por debajo de la velocidad del sonido, hasta alrededor de 150, 160 millas por hora.

[03:13] (efecto de sonido: se abre el paracaídas)

Al Chen: Así que ese paracaídas nos da una gran patada en el... ya sabes, realmente nos frena. (Risas) Estamos subsónicos en unos pocos segundos, en realidad. Y en ese punto, finalmente podemos deshacernos del escudo térmico. Ahora vamos lo suficientemente lento como para que realmente ya no haya calentamiento atmosférico, por lo que puede quitar ese escudo térmico y finalmente echar un vistazo al suelo.

(efecto de sonido: estallido del escudo térmico)

Narrador: El escudo térmico había sido como una venda en los ojos, impidiendo que el rover usara su radar para orientarse sobre Marte.

Al Chen: Así que el radar realmente nos dice qué tan rápido vamos y qué tan alto estamos. Con Perseverance, agregamos la capacidad de mirar el suelo con cámaras y tomar fotografías del suelo acercándose a nosotros. Y de esa manera, podemos hacer ajustes a donde queremos ir.

[3:59] Pero aún así, estamos descendiendo en paracaídas durante este período, yendo, ya sabes, a 160 millas por hora, incluso cuando el paracaídas termina de frenarnos. Entonces, nuevamente, si no hiciéramos nada más, la nave espacial tocaría tierra a aproximadamente 160 millas por hora, lo cual no es un caso de supervivencia. Entonces, cuando lleguemos a una milla y media sobre la superficie, es cuando necesitamos encender los motores de los cohetes y deshacernos de ese paracaídas.

Narrador: Los rovers Sojourner, Spirit y Opportunity de la NASA estaban encerrados en bolsas de aire mientras colgaban de su paracaídas, y luego, cuando se descartó el paracaídas, cayeron a la superficie y rebotaron a través de Marte como pelotas de playa gigantes. Curiosity y Perseverance eran demasiado pesados ​​para las bolsas de aire, por lo que usaron mochilas propulsoras en su lugar. El jet pack no llevó al rover hasta el fondo, sino que se mantuvo sobre la superficie y bajó el rover con cuerdas en una maniobra llamada "grúa aérea". Una vez que las ruedas del rover tocaron la tierra marciana, se cortaron las cuerdas y el jet pack salió volando a lo lejos para que sus cohetes no pudieran dañar el rover.

(efecto de sonido: grúa aérea y mochila propulsora)

[5:03] Narrador: La entrada, el descenso y el aterrizaje en Marte ocurren tan rápido que el rover tiene que pilotarse solo.

Al Chen: Dependiendo de qué tipo de sistema de aterrizaje sea, tiene seis o siete minutos desde la parte superior de la atmósfera hasta el suelo. Tenemos muy poco tiempo para pensar o para que la nave espacial piense en lo que debe hacerse.

El tiempo de luz unidireccional, el tiempo que tardan las señales en llegar de Marte a la Tierra, varía. Ha estado alrededor, para muchos de nuestros aterrizajes, de 10 a 15 minutos más o menos. Así que ese es el momento en que se da cuenta de lo que nos dice la nave espacial. Se necesitaría el doble de ese tiempo para enviarle comandos. Así que imagine tratar de conducir un automóvil de control remoto con un retraso de ida y vuelta de 20 minutos entre lo que ve y lo que está tratando de conducir. Simplemente no es sostenible, ¿verdad?

Así que la nave espacial tiene que volar todo el camino por su cuenta, porque mientras atraviesas la atmósfera durante esos siete minutos de terror, no puedes llamar a casa para pedir ayuda. Simplemente reconoceremos que hay problemas y seguiremos adelante y seguiremos intentando aterrizar con éxito porque no hay razón para detenernos. Detenerse también es muerte. Así que también podrías seguir adelante.

[6:03] Narrador: Al ha pasado años asegurándose de que esos siete minutos funcionen como un reloj.

Al Chen: Entre la curiosidad y la perseverancia, he puesto personalmente 19 años durante 14 minutos. Fueron 10 años por los primeros siete minutos, y luego nueve años por los segundos siete minutos.

Narrador: Esos siete minutos son transformadores ya que la nave espacial arroja partes de sí misma que ya no son necesarias, mientras activa otras partes por primera vez.

Al Chen: Básicamente estamos volando múltiples tipos diferentes de naves espaciales. Volamos uno a través del espacio. Volamos otro a través del vuelo hipersónico y supersónico. Luego volamos otro con un paracaídas. Y luego, una vez que terminamos con el paracaídas, volamos este otro, lo que llamamos el vehículo de vuelo propulsado, la etapa de descenso y el rover juntos. Y luego transformamos ese vehículo al final en la grúa aérea para bajar el rover. Así que es una serie constante de cosas que tienen que salir bien, haciendo volar todas estas piezas individuales de la nave espacial juntas en concierto. Y no son solo esos pilares, sino incluso estas partes más básicas del sistema, cualquiera de las cuales si se estropea significa un mal día para todos.

[7:06] Generalmente, cuando tienes una nave espacial, no quieres desarmarla hasta que estés seguro de que quieres desarmarla. Entonces, cosas como quitar el escudo térmico, tenemos estos pernos que sujetan el escudo térmico y usamos, se llaman pirotecnia porque estamos rompiendo esos pernos con explosivos.

(efecto de sonido: múltiples pernos explosivos)

Al Chen: Y también, en otros lugares donde tenemos diferentes partes de la nave espacial conectadas entre sí con tubos o líneas eléctricas, usamos dispositivos pirotécnicos para disparar cortadores, básicamente cuchillos accionados por explosivos, para cortar diferentes partes de la nave espacial para sepáralos. Había más de 70 de esos en Curiosity.

Narrador: Incluso si los ingenieros confían en que todos los aspectos de su sistema de aterrizaje funcionarán, aún existe la naturaleza incontrolable de Marte. La misión tiene que pronosticar con mucha anticipación cómo se comportará Marte el día del aterrizaje. Aquí está la ingeniera de JPL, Swati Mohan, quien dirigió la guía, la navegación y el control de Perseverance.

[8:06] Swati Mohan: Tenemos en cuenta tantos atributos diferentes en la selección del período de lanzamiento y el período de aterrizaje que es una locura. Tenemos que tener en cuenta la temporada de polvo en Marte, la temporada del ciclo solar, el ángulo del Sol en el tiempo de aterrizaje propuesto. Estamos decidiendo esto en 2012, 2013 para las cosas que sucederán en 2020 y 2021. Y tiene una naturaleza cíclica. La Tierra y Marte, por la forma en que giran alrededor del Sol, se alinean un poco cada dos años. Entonces podemos obtener la duración más corta a Marte si lanzamos durante esa ventana de tres semanas.

Y luego, es extremadamente difícil aterrizar en Marte, y es por varias razones. El relieve del terreno en Marte, dependiendo de a dónde vayas, puede ser muy drástico, extremadamente alto como en la cima de Olympus Mons, o muy bajo.

[9:08] Marte es más pequeño que la Tierra. Tiene menos gravedad, pero también tiene una atmósfera. Y ahora, la atmósfera es unas cien veces menor que la de la Tierra, por lo que está en esta categoría donde es lo suficientemente espesa como para tenerla en cuenta. No es como aterrizar en la Luna donde no hay atmósfera y puedes ir directamente hacia abajo. Y la atmósfera cambia con las estaciones en Marte, por lo que incluso esa variación le dará varios cientos de metros de rendimiento adicional dependiendo de qué tan densa sea la atmósfera en la estación que elija ir.

Entonces, todas estas adaptaciones para la gravedad, el terreno, la iluminación solar y el ciclo del polvo y la atmósfera, tenemos que incorporar esa inteligencia en el vehículo para administrar todo eso sobre la marcha mientras desciende para aterrizar de manera segura en Marte.

[10:03] Narrador: una vez que la nave espacial llega a Marte y comienza su descenso en picado hacia la superficie, una persona en el control de la misión tiene la tarea de anunciar cada paso, de manera similar a cómo un comentarista de los Juegos Olímpicos explica la actuación de un patinador sobre hielo, detallando los movimientos y saltos que resultan, con suerte, en un final triunfal. Para el aterrizaje del rover Perseverance, ese comentarista fue Swati.

Swati Mohan: Sabía íntimamente todo lo que realmente podía salir mal y lo que se necesitaba para que todo saliera bien para aterrizar con éxito en el suelo. El papel de comentarista de EDL, creo que la parte más estresante fue saber qué hacer si las cosas no salían como queríamos. Tenía este enorme diagrama de flujo de: si vemos estos datos, entonces di esto. Si vemos estos datos, deja de hablar y alguien con un salario mucho, mucho más alto se hará cargo.

[11:04] Comentarista de EDL Swati Mohan: La perseverancia ahora tiene bloqueo de radar en el suelo. La velocidad actual es de unos 100 metros por segundo, a 6,6 kilómetros sobre la superficie de Marte. (aplausos)

Swati Mohan: La primera vez que vi imágenes de la totalidad de la entrada, el descenso y el aterrizaje del Perseverance fue seis meses después del día real del aterrizaje. Creo que hasta entonces todavía era un evento demasiado traumático para que yo lo viera. Pero me sorprendió la forma en que se percibió: en ese programa, solo me hace contar todos los eventos tal como sucedieron. Pero esa no fue mi experiencia en absoluto, en realidad. Para mí, tenía todo el equipo de entrada, descenso y aterrizaje en mis oídos. Escuché todas las voces con las que habíamos estado trabajando juntos durante años llamando a estos eventos uno tras otro.

Ahora, todos lo llamaban en términos técnicos, ¿verdad? Todas las siglas y jerga, taquigrafía que le habíamos dado a estos eventos, y mi trabajo era traducir eso de lo que decían a algo que el público pudiera entender.

[12:05] Pero realmente fue un sentimiento muy surrealista. Había partes que podíamos imaginar que eran como otra simulación. Hicimos que el equipo practicara dos o tres veces estos escenarios exactos para asegurarnos de que supieran qué hacer cuando llegaran al día del aterrizaje real. Pero cuando realmente me di cuenta fue cuando esa primera imagen regresó de Perseverance.

Cuando hicimos nuestras simulaciones, esa imagen que regresaría sería la de los ingenieros del banco de pruebas en las maquetas con dos pulgares hacia arriba. Pero el día del alunizaje, obtener la primera imagen de Perseverance que mostraba Marte y un rover seguro en la superficie fue simplemente fenomenal. Significaba que todo había funcionado sin problemas. Estaba en el suelo, a salvo, no boca abajo ni nada extraño por el estilo. (risas)

(música de introducción)

[13:26] Narrador: Bienvenidos a "On a Mission", un podcast del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Soy Leslie Mullen, y en esta cuarta temporada del podcast, hemos estado siguiendo las huellas de los rovers en Marte. Antes de que un rover pueda comenzar a dejar huellas de ruedas en el Planeta Rojo, primero tiene que hacer el angustioso viaje de la Tierra a Marte.

Este es el episodio nueve: Antes de poder conducir, primero tienes que volar.

(música)

Narrador: Un aterrizaje exitoso en Marte es la culminación de años de experiencia que comenzaron en 1976 con los módulos de aterrizaje Viking 1 y 2 de la NASA.

[14:05] Al Chen: Siempre nos apoyamos en las cosas que hemos aprendido antes, y algunas de las decisiones que tomamos antes dan forma a lo que hacemos a continuación. Remontémonos a Viking, a la derecha, a los años setenta, sabíamos muy poco sobre Marte. Todavía no sabemos mucho sobre Marte, pero sabemos mucho más que ellos en ese entonces. No sabíamos cuán espesa era la atmósfera. Sabíamos que era delgado, pero no sabíamos qué tan delgado. Y prácticamente no sabíamos lo que encontraríamos en la superficie.

Narrador: Además de las observaciones del telescopio desde la Tierra, la NASA envió las misiones Mariner a fines de la década de 1960 y principios de la de 1970 para volar por Marte, o en el caso de Mariner 9, para orbitar el planeta. Pero aún así, las imágenes de esas misiones no proporcionaron detalles finos de la superficie del planeta.

Al Chen: Las cámaras que utilizamos tenían una resolución bastante baja. No podías ver rocas individuales o el terreno local en la escala de lo que estábamos tratando de aterrizar, que eran los módulos de aterrizaje Viking.

[15:00] Hoy en día tendemos a seguir lo que llamamos "trayectorias de entrada directa". En cambio, lo que hizo Viking fue conectar el módulo de aterrizaje al orbitador y enviar ambos juntos, tanto para Viking 1 como para Viking 2, a Marte, y luego poner ambos en órbita antes de separar el módulo de aterrizaje para aterrizar en Marte. Y eso hizo algunas cosas por nosotros, ¿verdad? Debido a que sabíamos muy poco sobre Marte, permitió que el orbitador hiciera un reconocimiento antes de intentar soltar el módulo de aterrizaje para intentar aterrizar de manera segura en Marte. Así que eso fue una gran diferencia con lo que hacemos ahora.

Pero muchas de las piezas que ves en Viking reaparecerán para nosotros. Sabían que tenían que reducir la velocidad durante la parte hipersónica de entrada, descenso y aterrizaje, y lidiar con el calentamiento que pudieran ver. Y, de hecho, la misma forma de proa que voló Viking, seguimos volando hasta el día de hoy. Cada misión de la NASA que ha volado a Marte ha tenido la misma forma de escudo térmico. Es un cono esférico de 70 grados. Podría haber sido de diferentes tamaños, pero tenía el mismo frente: siempre le hemos presentado la misma cara a Marte.

[15:57] Viking tenía la capacidad de conducirse a sí mismo durante la entrada, tenía un poco de elevación como Curiosity y Perseverance, pero porque estaban muy preocupados por lo delgada que era la atmósfera y sin saber qué tan alta era la elevación. , todo sobre Viking estaba tratando de obtener altitud. Tenían un radar que en realidad podía mirar a través de su escudo térmico y ver qué tan alto estaban a medida que avanzaban. Estaban mortalmente asustados de no poder detenerse a tiempo. Entonces, como parte de eso, desarrollaron paracaídas supersónicos. Con ese paracaídas supersónico, llegaron al punto en que podían deshacerse de su escudo térmico y usar un segundo radar más preciso que les ayuda a obtener velocidad en el camino hacia abajo. Luego, al igual que nosotros, montaron el paracaídas el mayor tiempo posible y luego necesitaron motores para terminar el trabajo.

Debido a que los vikingos aterrizaron con piernas, tenían estos motores con un montón de pequeñas boquillas que llamamos cabezal de ducha. En lugar de una boquilla gigante que puede crear una gran cantidad de perturbaciones en el suelo, si piensas en un chorro enfocado que sale de un cohete y luego golpea el suelo, que no sabían qué tan duro era el suelo, si era tipo de arena o si era duro como una roca. Tenían miedo de lo que nos gusta llamar "cavar tu propia tumba". Los motores de los cohetes crean cráteres en los que terminas aterrizando el vehículo: simplemente cavas un agujero gigante.

[17:09] Entonces, debido a que estaban preocupados por eso, tomaron estos motores de aceleración, motores que podían controlar con mucha precisión cuánto empuje salía de ellos, pero agregaron estas boquillas de ducha para tratar de reducir la perturbación del suelo. había. Y usaron esos tres motores para volar hasta el suelo, y luego apagaron esos motores cuando tocaron tierra.

Narrador: Después de los Vikings, la NASA no envió otro módulo de aterrizaje a Marte durante 20 años. Los experimentos en Viking diseñados para detectar vida no fueron concluyentes, por lo que la NASA se centró en otros aspectos de la exploración espacial. Cuando la NASA decidió darle otra oportunidad a la superficie de Marte en la década de 1990, los ingenieros de EDL tuvieron que recrear el sistema de aterrizaje Viking, pero adaptarlo para el módulo de aterrizaje Pathfinder y el pequeño rover Sojourner que llevaría.

[17:57] Al Chen: Pathfinder en sí mismo, en muchos sentidos, fue un intento de demostrar que podríamos aterrizar en Marte nuevamente. Pero Pathfinder intentó aterrizar en Marte con muchos menos recursos que Viking. Así que no siguió el mismo enfoque de tratar de poner un orbitador en órbita. No queremos hacer un orbitador; solo queremos aterrizar en Marte. Cuando lancemos, nos dirigiremos directamente a Marte y la atmósfera de Marte.

Ahora sabemos un poco más sobre la atmósfera, estamos un poco menos preocupados por tratar de detenernos a tiempo. Entonces, en lugar de tratar de controlar el vehículo en la parte superior de la atmósfera, hagamos una bala de cañón y vayamos a donde vaya. Eso nos lleva a la parte supersónica del vuelo. Quedémonos con esa pieza de Viking, ese paracaídas supersónico, porque sino vamos a caer demasiado rápido al suelo, pero con materiales más modernos.

Y ahí es donde las cosas se ponen bastante diferentes. Cosas como los motores de aceleración que desarrolló Viking eran bastante caras. Entonces, en lugar de motores de aceleración, tenemos motores de cohetes sólidos que son más o menos cosas de "bang, bang". Hay dos niveles de aceleración en un motor de cohete sólido: encendido y apagado. Así que ahora tenemos esto, lo que llamamos un "sistema de tres cuerpos": el paracaídas en la parte superior, la carcasa trasera en el medio con sus cohetes y un módulo de aterrizaje encerrado en bolsas de aire colgando de la parte inferior. Cuando nos acerquemos al suelo, vamos a inflar estas bolsas de aire.

[19:07] (efecto de sonido: las bolsas de aire se inflan)

Al Chen: Tiene aproximadamente dos pisos de altura, así que no es pequeño. Tenemos un módulo de aterrizaje pequeño encerrado en bolsas de aire de dos pisos (risas) que intentan protegerlo para lidiar con cosas como rocas y otros terrenos. Y luego, cuando nos acerquemos mucho al suelo, encendamos esos motores de cohetes que están encima de nosotros.

(efecto de sonido: motores de cohetes)

Al Chen: Realmente disminuya la velocidad al final. Así que esto va de 50, 60 millas por hora, a nada, o lo más cerca posible de cero velocidad, y suelta ese módulo de aterrizaje.

(efecto de sonido: módulo de aterrizaje suelto, bolsas de aire rebotando)

Al Chen: Y ese módulo de aterrizaje, por supuesto, está encerrado en bolsas de aire, golpeará el suelo y rebotará un poco y tal vez ruede un poco, pero con suerte esas bolsas de aire nos protegerán. Y luego, una vez que se haya detenido, puede desinflar esas bolsas de aire y abrirlas. Y ese es su módulo de aterrizaje en Marte, seguro. Y eso es exactamente lo que sucedió con Pathfinder.

Narrador: Después del éxito del módulo de aterrizaje Pathfinder y el rover Sojourner en 1997, la NASA estaba lista para enviar más rover a Marte. Pero la receta de aterrizaje tuvo que modificarse nuevamente para los rovers gemelos Spirit y Opportunity, que estaban programados para llegar a Marte a principios de 2004.

[20:09] Al Chen: En su mayor parte, el aterrizaje parece similar: vamos en un camino directo a Marte con una entrada balística, el mismo tipo de escudo térmico, cohetes sólidos en la carcasa trasera, bolsas de aire para terminar. Pero debido a que la masa aumentó un poco, tuvimos que agregar un nuevo sistema a Spirit y Opportunity para ayudar a lidiar con la velocidad horizontal.

Entonces, anteriormente, Viking con sus motores de aceleración podía controlar la velocidad vertical y la velocidad horizontal en el camino hacia abajo. Con Pathfinder, con solo esos motores de cohetes sólidos, teníamos que lidiar con la dirección en la que apuntaba la carcasa trasera, era la dirección en la que iban a disparar esos cohetes, y esa era la dirección en la que íbamos a reducir la velocidad.

Y entonces, eso significaba que a veces si la carcasa trasera estaba inclinada mientras las cosas se balanceaban en este sistema de tres cuerpos, donde tienes este paracaídas, y tienes esta carcasa trasera, tienes este módulo de aterrizaje, si los cohetes de la carcasa trasera no están apuntando directamente hacia abajo cuando disparas esos motores de cohetes, vas a aumentar la velocidad yendo horizontalmente. Y eso puede ser malo. Las bolsas de aire solo pueden lidiar con tanto. A medida que los rovers se volvieron más pesados ​​y, por lo tanto, todo lo que estamos tratando de detener se vuelve más pesado, los materiales de las bolsas de aire que usamos luchaban para lidiar con cosas como rocas afiladas.

[21:11] Así que tuvimos que agregar un sistema para Spirit y Opportunity en el que tomamos un par de fotos mientras descendíamos y tratamos de averiguar a partir de esas fotos qué tan rápido íbamos hacia los lados. Y luego agregamos estos pequeños motores de cohetes que apuntan hacia los lados en la cubierta trasera para que podamos empujarlo un poco hacia un lado o hacia el otro y, por lo tanto, las bolsas de aire no tendrían que lidiar con una tonelada de fuerzas laterales. que podría romperlos y hacer que tengamos un mal día.

(música)

Narrador: Al diseñar el rover Curiosity de casi una tonelada, se tuvieron que realizar cambios aún más drásticos en el sistema de aterrizaje.

Al Chen: A medida que pasa de Spirit y Opportunity al siguiente rover, a Curiosity, pasamos de unos 170 kilos de rover a unos 900 kilos de rover con Curiosity. Estas bolsas de aire son un sistema de absorción de energía, y como la masa se vuelve cinco veces más grande, tienes que lidiar con mucha más energía. Pero las bolsas de aire estaban al límite de lo que pensábamos que podíamos hacer desde la perspectiva de los materiales. Entonces, cuando llegamos a Curiosity, tuvimos que idear un nuevo enfoque.

[22:15] Parte de Curiosity, y la idea de aterrizar un rover mucho más grande, era que también íbamos a construir ruedas más grandes y un sistema de suspensión más grande para poder conducir con lo que Marte pudiera lanzarnos. No queríamos simplemente conducir sobre cosas planas; queríamos subir colinas muy empinadas o conducir sobre rocas. Eso nos dejó con una oportunidad en el lado de la entrada, el descenso y el aterrizaje. ¿Por qué no tratar de usar ese sistema que ya está construido para lidiar con Marte para aterrizar en él también?

Narrador: Los rovers Sojourner, Spirit y Opportunity habían sido metidos dentro de una plataforma de aterrizaje y bolsas de aire. Después de aterrizar, las bolsas de aire se desinflaron, la plataforma se abrió y una rampa se extendió para proporcionar un camino para que el rover bajara a la superficie de Marte. Curiosity no necesitaría tal plataforma para su toma de contacto.

[23:04] Al Chen: La idea detrás de la grúa aérea es, hagamos aterrizar el rover sobre sus ruedas, siempre y cuando toquemos el rover lo suficientemente lento como para que las cargas que vea al aterrizar no sean peores de lo que vería al conducir. alrededor de Marte, y por cargas, me refiero a las fuerzas. Si el vehículo se cae de una roca mientras conduce, verá una cierta cantidad de impacto y otras fuerzas que atravesarán el rover. Si podemos dejar el rover suavemente, tan suave como si se cayera de una roca en Marte, entonces no tenemos que construir otro módulo de aterrizaje o desarrollar bolsas de aire o cualquier otra cosa para ayudar a amortiguar el golpe del aterrizaje.

Entonces, para poder bajar el rover, necesitábamos un par de pilares más de nuestro sistema de aterrizaje. Uno de ellos es un radar. Necesitábamos un altímetro y un velocímetro mucho más precisos: la capacidad de saber exactamente qué tan rápido vamos, con una precisión de una décima de metro por segundo. Y además de eso, saberlo es una cosa, pero poder controlarlo es otra cosa. Pero los motores de cohetes sólidos, que tienen dos configuraciones, derecha, encendido y apagado, no van a hacer ese trabajo. Pero las buenas ideas nunca mueren. Viking tenía esos motores de aceleración de alta precisión; podríamos marcar prácticamente cualquier nivel de empuje que quisieras.

[24:11] Dado que fue en la década de 1970 cuando lo desarrollaron, y ahora estamos a principios de la década de 2000, tuvimos que hacer un pequeño proyecto arqueológico para descubrir cómo reconstruir esos motores. Y eso significaba encontrar motores viejos almacenados que estaban en cajas debajo de los escritorios de las personas, abrirlos, cortarlos para ver qué había dentro, encontrar todos los planos para ellos, tratar de descubrir cómo construir esos motores nuevamente.

Pero hicimos un cambio. En lugar de esas boquillas de ducha, correcto, todos esos pequeños motores para hacer frente a la perturbación del penacho del suelo, el empuje de los cohetes que golpean el suelo y crean cráteres gigantes, ahora que estamos poniendo el rover debajo de nosotros y los motores arriba, con esto Jetpack propulsado por cohetes, ya no necesitamos esas boquillas de ducha, porque los motores están más lejos del suelo. Entonces podemos hacer un sistema más eficiente con solo una boquilla de campana. Y, por supuesto, porque estamos aterrizando con mucha más masa con este rover de novecientos kilos, en lugar de tener solo tres motores, que es lo que tenía Viking, ahora tenemos ocho.

[25:06] Narrador: La grúa aérea y los motores del cohete no fueron los únicos cambios necesarios para aterrizar un rover más grande y pesado en Marte. El tamaño de Curiosity también causó problemas más arriba en la atmósfera. El equipo quería usar el mismo tipo de escudo térmico que había protegido a los rovers anteriores del resplandor de la entrada en la atmósfera de Marte, pero el Curiosity era tan grande que el escudo térmico y la carcasa trasera de la cápsula espacial del rover, juntos llamados "aeroshell", también tenía que ser más grande.

Al Chen: Pasamos de aeroshells de 2,65 metros de diámetro a un aeroshell de 4,5 metros de diámetro para Curiosity. Y eso no fue gratis, no solo desde el punto de vista de "construir una estructura más grande", sino también desde el punto de vista de la calefacción. A medida que construye naves espaciales cada vez más grandes, comienza a desarrollar turbulencias en el escudo térmico, lo que provoca un aumento del calentamiento. Entonces, a medida que nuestra nave espacial se vuelve más pesada y más ancha, tenemos más energía para desangrar.

[26:06] Originalmente teníamos la intención de usar el mismo material de protección térmica del escudo térmico que funcionó tan bien para Viking, Pathfinder, Spirit y Opportunity. Pero cuando comenzamos a probar para ver si ese material podía soportar las condiciones de calentamiento que esperábamos ver con Curiosity, simplemente desapareció.

(efecto de sonido: material del escudo térmico destruido)

Al Chen: Simplemente se desangró como loco. Y esto ya era bastante tarde en el desarrollo para nosotros. El diseño estaba establecido, nos estábamos preparando para construir todo y teníamos muy poco tiempo. Estábamos a dos años del lanzamiento y no teníamos material de protección térmica. Pero afortunadamente, la NASA estaba trabajando en un nuevo material de sistema de protección térmica llamado PICA, un ablador de carbono impregnado con fenólico. Y saltamos sobre eso de inmediato.

Narrador: El paracaídas de Curiosity también necesitaba ser de gran tamaño y, nuevamente, esto generó problemas.

Al Chen: Los paracaídas que hemos usado antes, incluso el paracaídas del tamaño de un vikingo, que era más grande que los paracaídas que usamos para Spirit y Opportunity, no iban a ser suficientes para frenarnos lo suficiente. Tenían un paracaídas de 16 metros para Viking. Y decidimos que necesitábamos un paracaídas de 21 metros para poder parar.

[27:12] Así que desarrollamos un paracaídas más grande. Nuevamente, en la misma línea que el diseño vikingo, la misma forma, pero ampliada. Y con materiales más modernos, materiales más en la línea de lo que habíamos volado en Spirit y Opportunity. Y llevamos eso al túnel de viento más grande aquí en los Estados Unidos, en el Centro de Investigación Ames, y también tuvimos muchas aventuras allí, lo que generalmente involucraba que explotáramos tolvas, invirtiéndolas y todo eso.

(música)

Al Chen: En Marte, disparamos este paracaídas desde la parte trasera de la nave espacial con un mortero o este cañón. Y luego el paracaídas se infla en menos de un segundo, en unas seis décimas de segundo más o menos. Así que es muy rápido cómo pasa de estar realmente empacado a la densidad de la madera, y luego simplemente se infla de manera extremadamente violenta y extremadamente rápida a su tamaño completo, comenzando aproximadamente del tamaño de una lata de aceite, y eventualmente llegando a ese tamaño gigante. es del tamaño, cuando está inflado, de un cuadro interior de las Pequeñas Ligas.

[28:08] Pero cuanto más grande es el paracaídas que tienes, más tarda en inflarse. Lo cual en Marte no es gran cosa porque estamos hablando de cinco décimas de segundo en lugar de seis décimas de segundo. Todo es rápido. Pero aquí en la Tierra, puede tomar segundos. Estamos probando en un túnel de viento que está al nivel del mar. La atmósfera es mucho más espesa y cosas como la gravedad pueden comenzar a actuar sobre el paracaídas.

Entonces, cuando disparamos este paracaídas desde el cañón, se estira en una línea antes de que suficiente aire llene el paracaídas para inflarlo por completo. Y durante ese tiempo, las partes superiores del paracaídas pueden caer, y lo que llamamos "cruce del borde de ataque", tenemos el borde superior cayendo por debajo y a través de las otras líneas. Y luego, cuando finalmente entra suficiente aire en el dosel para inflarlo, todo se deforma y se desgarra. Así que eso no es genial.

[28:53] Pero finalmente decidimos que se trataba de un problema de prueba de la Tierra. Porque, en Marte, el paracaídas se infla tan rápido, los efectos de cosas como la gravedad y la demora de segundos en inflarse, no hay tiempo suficiente en Marte para que ocurran esas cosas, por lo que no tendremos este tipo de crossovers en Marte. Entonces, para lidiar con eso aquí en la Tierra, en realidad agregamos redes anti-inversión, redes que colocamos entre las líneas en el borde del dosel del paracaídas para evitar que el paracaídas pase por donde no queríamos que pasara. a través de.

Por cierto, este método de probar paracaídas en túneles de viento no era nuevo. Para Spirit y Opportunity, en realidad fuimos al mismo túnel de viento, pero nunca vimos este problema porque el paracaídas era más pequeño, por lo que no llevó tanto tiempo inflarlo. Entonces, incluso cuando piensas que estás haciendo algo simple, como escalar un paracaídas, usando la misma forma y los mismos materiales y haciéndolo un poco más grande, las cosas que no ves venir pueden morderte.

Narrador: Todos los cambios necesarios para el vuelo de Curiosity a Marte inquietaron al equipo. Las misiones espaciales se basan en tecnología que ha demostrado funcionar bien, e incluso pequeños cambios en un sistema pueden alterarlo de manera impredecible: un efecto mariposa que podría hacer que el rover caiga en picado hacia una catástrofe.

[30:02] Al Chen: Estábamos asustados. Siempre hay ese punto en una misión en el que siento que tienes algún remordimiento de comprador. ¿Podemos realmente hacer lo que dijimos que íbamos a hacer? Y creo que en Curiosity, nos dimos cuenta desde el principio de esa misión que estábamos probando muchas cosas nuevas. Pero la confianza aumenta con cada éxito. Y, por supuesto, la confianza que ganamos en Curiosity fue inmensa.

Aterrizaje del rover Curiosity: EDL Comentarista Al Chen: Touchdown confirmado. Estamos a salvo en Marte. (aplausos, gritos)

Narrador: Aunque Curiosity aterrizó con éxito, cuando el equipo de EDL revisó más tarde todos los detalles, descubrieron que no había estado libre de errores.

Al Chen: El mayor error del que todavía me avergüenzo en Curiosity se volvió bastante obvio cuando intentamos reconstruir la velocidad de aterrizaje. Recuerde que estábamos tratando de tocar tierra despacio, y por despacio nos referimos a aterrizar a aproximadamente una milla y media por hora, aproximadamente 0,75 metros por segundo. Pero aterrizamos a poco más de 0,6 metros por segundo, que es más lento de lo que pretendíamos. Golpear demasiado lento no es bueno porque, por un lado, vas a usar más combustible. Y dos, te dice que no entendiste algo.

[31:08] Para donde fuimos en Gale Crater, este cráter de 100 kilómetros de ancho que tiene 4,5 kilómetros de profundidad, con una montaña de 5 kilómetros clavada en él, nos equivocamos en algo fundamental, y resultó ser la gravedad. Así como la gravedad es un poco diferente cerca del Himalaya aquí en la Tierra que en otros lugares de la Tierra, no tomamos en cuenta ese efecto en el cráter Gale, y eso es lo que hizo que tocáramos tierra demasiado lento. Pensamos que la gravedad era una cierta cantidad, y estábamos a unos 400 microG de lo que esperábamos. No mucho, pero definitivamente no queríamos volver a cometer ese error.

No nos costó en Curiosity. Teníamos mucho combustible extra, pero podría haber sido al revés, ¿no? Podríamos haber aterrizado con más fuerza si nos hubiéramos equivocado acerca de la gravedad en la dirección opuesta. Entonces, una cosa que hicimos entre Curiosity y Perseverance fue desarrollar mapas de alta resolución de la gravedad de Marte.

[32:00] Narrador: Otro aspecto inesperado del aterrizaje de Curiosity provocó cambios en el paracaídas de Perseverance.

Al Chen: Cuando se desplegó el paracaídas, ya que el paracaídas intentaba estirarse completamente antes de inflarse, en el camino obtuvimos errores de navegación. Eso es raro. Tenemos una unidad de medida de inercia; piense en ella como si su oído interno tratara de averiguar en qué dirección está arriba, qué tan rápido vamos y cuánta aceleración tenemos. Y cuando arrojas algo por la espalda muy rápido, y luego golpea el extremo de esta cuerda muy rígida, tira de todo el sistema muy fuerte y sacude las cosas.

(efectos de sonido: paracaídas, viento, metal agitado)

Al Chen: Entonces, cambiamos a materiales modernos en nuestros paracaídas desde Pathfinder; aquí es donde nos vuelve a morder, pequeños cambios. Los materiales modernos como Kevlar y Vectran y esos tipos de materiales son mucho más rígidos que los que solíamos usar en el pasado. Y eso significa que transmiten descargas a través del sistema. Y resultó que sacudió el panel en el que estaba nuestro dispositivo de medición inercial a una frecuencia similar a una de las frecuencias resonantes dentro del propio dispositivo. Así que magnificó esta sacudida y terminó haciendo que el vehículo pensara que estaban ocurriendo algunas velocidades y algunas aceleraciones que en realidad no estaban ocurriendo en todo el vehículo, simplemente se sintieron porque estábamos sacudiendo este panel como locos porque habíamos golpeado bastante difícil desplegando estos paracaídas.

[33:20] Así que en realidad hicimos algunos cambios tanto en el sistema de paracaídas como en nuestro sensor y en la forma en que lo usábamos para reducir nuestra sensibilidad a ese problema.

Narrador: Debido a que el rover Perseverance era similar en tamaño y peso a Curiosity, el equipo pensó que no tendrían que hacer muchos cambios en la cápsula espacial. De hecho, incluso planearon usar un escudo térmico que se había fabricado originalmente para Curiosity más de una década antes.

Al Chen: Por lo general, cuando construyes una nave espacial, creas un artículo de vuelo: el artículo de vuelo es el que realmente envías al espacio, oa Marte en este caso. Y el otro es el repuesto en caso de que algo malo le suceda al de vuelo, puedes cambiarlo por el repuesto y volar eso. Así que pensamos: "Oye, hay un escudo térmico de repuesto bastante bueno que calificamos para usar en Curiosity. Y estamos haciendo básicamente lo mismo con Perseverance. ¿Por qué no lo usamos?".

[34:07] Este escudo térmico había estado almacenado durante un tiempo, y lo quitamos el polvo. Pero para asegurarnos de que seguía siendo un buen escudo térmico y que el tiempo de almacenamiento no había causado problemas, o que no había diferencias significativas con el que realmente volamos a Marte, hicimos una prueba de carga. Porque, a medida que atraviesa ese período hipersónico en el que intenta sobrevivir al intenso calentamiento que está ocurriendo, el hecho de que viaja hipersónicamente y usa la atmósfera para detenerse ejerce mucha fuerza sobre el vehículo de entrada. De hecho, diseñamos Curiosity y ese escudo térmico para poder soportar 15 G terrestres de desaceleración, 15 veces la fuerza de gravedad de la Tierra aquí en el suelo, que es mucho. Eso es lo bueno de los robots voladores en lugar de las personas voladoras. 15 Earth Gs van a convertir prácticamente incluso a los pilotos de combate en una sustancia pegajosa. Pero los 15 Earth G en un robot, no hay problema.

Pero cuando empezamos a someterlo a esas cargas, se rompió. Desarrollamos una buena grieta alrededor del escudo térmico. Entonces ese escudo térmico no voló a Marte en Perseverance. (risas)

[35:05] Narrador: Más allá de los cambios necesarios, como un nuevo escudo térmico, el equipo de EDL también quería realizar mejoras en el sistema de aterrizaje. Una actualización, llamada disparador de rango, fue una simple alteración de solo unas pocas líneas de código de computadora.

Al Chen: En realidad, esta es una idea que teníamos en Curiosity, pero decidimos que ya teníamos demasiadas cosas nuevas, por lo que esta idea del disparador de rango fue un paso demasiado lejos. Pero para la Perseverancia, veamos si podemos agregar esta nueva pieza del rompecabezas. Y esa es la capacidad de desplegar el paracaídas supersónico en función de dónde cree que está el vehículo.

Con Curiosity, todo lo que hicimos fue desplegar el paracaídas cuando llegas a cierta velocidad. Cuando te des cuenta de que vas a la velocidad adecuada, despliega ese paracaídas, y estés donde estés, caerás. Así que hagamos las cosas un poco más inteligentes para Perseverance. Ahora vamos a darle a Perseverance la capacidad de desplegar el paracaídas en función de dónde estaba, y no solo de la velocidad, siempre que estuviera dentro de un rango de velocidad seguro para desplegar ese paracaídas. Y eso nos permitió reducir bastante la elipse de aterrizaje, los lugares en los que podíamos caer al suelo, porque estábamos desplegando el paracaídas con mucha más precisión.

[36:12] Así que pasamos de una elipse de unos 20 kilómetros de largo por unos 10 kilómetros de ancho para Curiosity, a una elipse de aterrizaje para Perseverance de unos 7,5 kilómetros de largo por 6,5 kilómetros de ancho. Así que redujimos un poco el área en la que podíamos bajar. De repente, podemos tomar esta elipse de aterrizaje y ponerla en lugares más estrechos, y enhebrar la aguja y estar rodeados de peligros, pero estar bien.

Narrador: El sistema de aterrizaje Perseverance tenía otra innovación que le permitía apuntar a áreas más riesgosas donde las misiones anteriores temían aterrizar.

Al Chen: Hay lugares a los que los científicos siempre han querido ir, pero nuestra tecnología de aterrizaje no era lo suficientemente buena para llevarnos allí. Siempre existe esta tensión entre los científicos y los ingenieros de entrada, descenso y aterrizaje. Todos los geólogos aman el Gran Cañón. Quieren ir a visitar el lugar donde se presenta toda la historia en acantilados de fácil acceso, objetivos científicamente interesantes o, como me gusta llamarlos, ¡trampas mortales!

[37:08] Los tipos de entrada, descenso y aterrizaje como yo estamos buscando estacionamientos. Lugares planos y aburridos. Antes de Perseverance, buscábamos un lugar enorme, áreas similares a ciudades de un kilómetro de largo, que estuviera lo más cerca posible de una pista de aterrizaje. Entonces, la pregunta para nosotros era: "¿Podemos agregar una capacidad que nos permita volar a lugares seguros en una elipse de aterrizaje?" Podemos tener muchos estacionamientos diminutos, y luego podemos tener esas trampas mortales científicamente interesantes en la elipse de aterrizaje. Sabes, no necesitamos aterrizar muy lejos en las Grandes Llanuras y luego conducir hasta el Gran Cañón. Podemos aterrizar nosotros mismos en el estacionamiento al lado del Gran Cañón. Esa es la idea detrás de Terrain Relative Navigation.

Entonces, después de que se despliega el paracaídas y se quita el escudo térmico, a pesar de que todavía estamos corriendo hacia el suelo a 160 millas por hora, vamos a la velocidad de un auto de carrera, es cuando suena la música del ascensor para mí. Estábamos esperando.

(música de elevador)

[38:02] Al Chen: Estamos esperando la siguiente parte. Estamos en nuestro camino hacia abajo, con suerte con calma, tal vez no tan tranquilamente. Pero el vehículo en sí está mirando al suelo, lo está viendo venir hacia él y está lidiando con él. Aprovechemos ese periodo en el que estamos en paracaídas para saber dónde estamos.

Narrador: Para hacer esto, el rover usaría una versión actualizada del sistema de procesamiento de imágenes que había ayudado a Spirit y Opportunity a descubrir su movimiento lateral mientras colgaban de su paracaídas. El equipo de Swati Mohan agregó esta capacidad mejorada a Perseverance.

Swati Mohan: El Lander Vision System es la parte principal del sistema Terrain Relative Navigation. Estuve allí desde el principio para descubrir cómo deberíamos insertarlo quirúrgicamente en el sistema de entrada, descenso y aterrizaje del Curiosity. ¿Cómo juntamos todas esas piezas para asegurarnos de que funcione el día del aterrizaje?

(música)

Swati Mohan: El sistema de entrada, descenso y aterrizaje del Curiosity utiliza principalmente un radar para determinar dónde se encuentra con respecto a la superficie. Esto es algo así como cerrar los ojos, extender las manos y sentir el suelo. Puede saber qué tan lejos está del suelo en función de cuándo golpean sus dedos, pero no puede saber dónde está o en qué suelo está golpeando.

[39:15] Y lo que nos permite hacer Terrain Relative Navigation es aterrizar con los ojos abiertos. Agregamos una cámara de vista hacia abajo que está tomando fotografías de la superficie a medida que descendemos, y se compara con un mapa que hemos creado previamente usando imágenes orbitales, y puede correlacionarlas y decir: "Basado en estas imágenes, Estoy aquí en Marte en este momento".

Teníamos un segundo mapa a bordo que había identificado todos los diferentes peligros en varios grados de dónde estaban los acantilados, dónde estaban las pendientes, dónde estaban las regiones ineludibles. Y luego, cuando el vehículo descubrió dónde estaba, podría decir: "Está bien, estoy aquí. Puedo llegar a estas regiones según la cantidad de combustible que tengo a bordo. ¿Cuál es el lugar más seguro en la región que puedo conseguir? para mí?"

[40:07] Narrador: El sitio seleccionado para Perseverance sería el lugar de aterrizaje más peligroso jamás intentado en Marte.

Swati Mohan: La perseverancia fue el objetivo de ir al cráter Jezero. En realidad, se consideró para misiones anteriores a Marte como Curiosity, pero se consideró demasiado peligroso. Y el cráter Jezero creemos que es un antiguo lecho de un lago en Marte, y hay características de canales de ríos que en realidad fluyen en el delta hacia el cráter Jezero.

Narrador: El sistema de visión Lander, también conocido como LVS, o "Elvis", determinaría dónde estaba ubicado el rover sobre el paisaje confuso del cráter Jezero en solo unos segundos. Pero LVS siguió fallando durante las primeras pruebas.

Swati Mohan: Lo hemos hecho en bloques poco a poco, pero nunca hemos ensamblado todo el sistema. Y creamos esta prueba independiente, antes de ejecutar la entrada, el descenso y el aterrizaje completos, para introducir las entradas y ver si funciona. Y no está funcionando. No funciona. Pensé: "No sé cuál es el problema. He depurado todo lo que se me ocurrió. Todas las diferentes piezas funcionan, pero cuando las ejecuto, simplemente no funcionan".

[41:16] Narrativa: Sin saber por qué la prueba seguía fallando, Swati decidió probar un enfoque diferente. En lugar de solo probar LVS, ejecutarían toda la secuencia de computadora para la entrada, el descenso y el aterrizaje.

Swati Mohan: Intentémoslo. Ponga todo junto y vea si va a funcionar sin ninguna otra modificación. Fue un Ave María total. Ve por toda la enchilada, y cruza los dedos para que funcione. Y no es poca cosa ir por toda la enchilada. La configuración para siete minutos de entrada, descenso y aterrizaje lleva como cinco horas en el banco de pruebas. Así que no es una cosa baladí. Y si no funciona, hay aún más horas para limpiar y cosas así.

[41:57] Entonces, somos tres, y para ser honesto, no creo que ninguno de nosotros pensara que iba a funcionar, porque fueron como tres o cuatro semanas sin funcionar constantemente. Entonces lo pusimos en cola, y tiene que funcionar en 10 segundos, y obtenemos datos cada segundo, y de repente comienza a desplazarse rápidamente. Estoy como, "Espera, espera, ¿qué está pasando?" Porque en todos los demás casos, obtuvimos una o dos líneas y simplemente se detuvo, el equivalente a colapsar. Lo miro y digo: "¿Funcionó?" Miro a Aaron Stehura, que está conmigo en el banco de pruebas. Es como, "Oh, Dios mío". Y empezamos a saltar arriba y abajo.

Y ese fue el primer día que finalmente sentí que teníamos una misión porque el diseño, tal como lo habíamos imaginado para Perseverance con todas las nuevas actualizaciones en el nuevo software de vuelo, realmente funcionó. Entonces, una vez que demostramos que funcionó en el sistema de extremo a extremo, pudimos aislar qué era lo que estaba fallando.

Canción de Elvis Presley: "Hay tanto mundo que ver para mí, hay tanto mundo que ver".

[43:05] Narrador: El impulso para terminar de construir y probar Perseverance chocó contra el aumento de la pandemia de coronavirus a principios de 2020. El lanzamiento estaba programado para ese verano, y el equipo se apresuró a seguir trabajando mientras se mantenía seguro para que el rover pudiera lanzamiento a tiempo desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. Las precauciones de COVID significaron que aquellos que monitoreaban el lanzamiento desde el Control de la Misión de JPL en el sur de California no podían participar fácilmente en una tradición de larga data.

Swati Mohan: ¡No se nos permitía comer nuestros cacahuetes! Tuvimos que salir y comerlos y luego volver. Fue todo esto por las máscaras faciales.

Narrador: Los cacahuetes de la suerte tienen su origen en la década de 1960, con las misiones robóticas de los Rangers a la Luna.

(música)

Narrador: Los Rangers 1 a 6 fallaron de diferentes maneras. Para el Ranger 7, un ingeniero llamado Dick Wallace compartió cacahuetes en el control de la misión de JPL como una forma de calmar sus nervios nerviosos. Esa misión fue un éxito, al igual que las siguientes dos misiones, Rangers 8 y 9. Desde entonces, los cacahuetes han estado disponibles para grandes eventos como lanzamientos y aterrizajes.

[44:18] Salir a escondidas para comer cacahuetes de la suerte pareció funcionar, ya que el lanzamiento de Perseverance fue un éxito, aunque hubo algunos problemas.

Swati Mohan: El primer momento dramático fue justo antes del lanzamiento, unos 10 minutos antes de que los cohetes se encendieran. Tuvimos un terremoto aquí en JPL en Mission Control. Toda la sala tembló, y recuerdo que pensé que era una locura que tuviéramos que hacer una pandemia y un terremoto el mismo día. Afortunadamente, fue bastante pequeño, pero fue solo uno de esos momentos en los que dije: "¿En serio? ¿En serio?"

[44:58] Lo segundo, justo después del lanzamiento, vimos todas las hermosas imágenes de nuestros proveedores de vehículos de lanzamiento, lo cual fue genial. Y luego llegó el momento en que tuvimos que adquirir la señal, pero no podemos hablar con ella. Y eso inició otra cadena de eventos. Pensamos: "Podemos ver el vehículo, vemos que hay una señal, así que al menos está vivo". Pero algo había sucedido, y tuvimos que averiguar qué podría ser para poder cambiar nuestra configuración para poder hablar con él.

Y lo que realmente sucedió fue que hubo una pieza de hardware que falló durante el lanzamiento, y el vehículo se puso en modo seguro y cambió a la copia de seguridad. El vehículo había hecho todo lo que se suponía que debía hacer, solo que no esperábamos que esa pieza de hardware fallara durante el lanzamiento. Entonces eso causó un poco más de drama. Pero al final de ese primer turno, teníamos un plan para volver a funcionar, y luego, en unas pocas horas, estábamos prácticamente de vuelta en el camino.

[45:58] Y lo recuerdo específicamente porque lanzamos el 30 de julio y mi cumpleaños es el 1 de agosto. Entonces, si no hubiéramos retomado el rumbo, habría tenido que ir a Mission Control en mi cumpleaños, lo cual no tuve que hacer. Entonces, fue un muy buen regalo de cumpleaños. (risas)

(música)

Narrador: Durante los muchos meses de su vuelo espacial, Perseverance estuvo en contacto constante con el control de la misión de JPL, brindando actualizaciones sobre su estado general y recibiendo instrucciones para usar los propulsores de la cápsula para seguir volando en la dirección correcta. A medida que la cápsula se acercaba a Marte, el equipo de EDL indicó al rover dónde y cuándo comenzar su inmersión en la atmósfera.

Comentarista de EDL Swati Mohan: La perseverancia ha pasado por el punto de máxima desaceleración y ha indicado que sintió aproximadamente 10 Gs terrestres de desaceleración.

Narrador: Aún se requerían máscaras faciales de COVID para el día del aterrizaje el 18 de febrero de 2021, por lo que cuando Swati mencionó las diferentes etapas, tuvo que trabajar más duro que cualquier comentarista anterior de EDL para hacerse entender.

[47:06] Swati Mohan: No solo una mascarilla. Tenía dos mascarillas: la N95 y luego la mascarilla de tela encima.

(aplausos) Comentarista de EDL Swati Mohan: La navegación ha confirmado que el paracaídas se ha desplegado y estamos viendo una desaceleración significativa en la velocidad...

Swati Mohan: Creo que el mayor alivio que sentí fue cuando escuché que el paracaídas se había desplegado y estábamos viendo la desaceleración. El paracaídas es uno de nuestros únicos puntos de falla. Si no se despliega en el momento en que debe hacerlo, 30 segundos más tarde, estás golpeando el suelo y te estrellas.

Control de la misión: Seguridad de TRN Comentarista de Bravo.EDL Swati Mohan: Hemos completado nuestra Navegación relativa al terreno, la velocidad actual es de unos 30 metros por segundo, una altitud de unos 300 metros sobre la superficie de Marte.

[47:55] Swati Mohan: Hubo otro momento en el que me preocupé un poco más durante la entrada, el descenso y el aterrizaje. Hubo una de las llamadas que hablaba sobre a dónde decidió ir Perseverance. Como parte de toda esta Navegación relativa al terreno, pusimos características de Perseverancia, diciéndonos: "Está bien, he completado la Navegación relativa al terreno y voy a este lugar". Y habíamos codificado en nuestra telemetría el nivel de riesgo del objetivo seguro que había seleccionado.

Ahora, en todas nuestras simulaciones, habíamos codificado el contenedor de manera que, casi siempre, elegía el contenedor más seguro. Pero el mismo día del aterrizaje, eso no fue lo que obtuvimos. Obtuvimos el segundo contenedor más bajo, no el más seguro, pero el segundo más seguro, que fue el llamado "TRN Safety Bravo". Y a partir de eso, estoy como "Uh oh". ¿Adónde vamos exactamente? Así que es un poco más arriesgado. Estamos como, "Está bien, tal vez funcione".

[48:55] Comentarista de EDL Swati Mohan: ¡Touchdown confirmado! La perseverancia está segura en la superficie de Marte, lista para comenzar a buscar señales de vidas pasadas. (salud)

Swati Mohan: El sistema de entrada en realidad se pasó un poco, así que nos acercamos a la parte sureste de la elipse de aterrizaje, y eso es solo un campo de rocas. Pero al final, el sistema funcionó a la perfección. Aterrizamos con tanta precisión que aterrizamos justo en el área plana, con las rocas rodeándonos.

Narrador: Después de aterrizar en Perseverance, como en todas las misiones, el equipo de EDL pasó meses revisando los datos para ver qué había ido o no según lo planeado. Las cámaras de video de Perseverance proporcionaron impresionantes vistas del descenso del rover a través de la atmósfera de Marte.

Al Chen: Literalmente, nunca antes habíamos visto un paracaídas inflarse en otro planeta. Entonces, pusimos cámaras allí para ver eso, y luego poder decir en qué dirección se estaba inflando realmente el paracaídas, y qué partes del paracaídas se dirigían hacia dónde durante ese caótico proceso de inflación, y luego para ver cómo podría estar el paracaídas. cronometrando, colocamos un diseño allí para ayudarnos a ver en qué dirección estaba orientado el paracaídas. Y también, pon un pequeño mensaje allí también, solo por diversión.

[50:06] Narrador: Lo que parece un diseño aleatorio de bloques naranjas y rayas en el paracaídas blanco en realidad codificaba un lema del JPL, "Dare Mighty Things". El video también mostró algo que tomó a los ingenieros por sorpresa.

Al Chen: El paracaídas, cuando está dentro del vehículo, tiene una tapa en la parte superior para protegerlo y que no se caliente demasiado durante el calentamiento aerodinámico durante la parte hipersónica. Y luego disparamos el paracaídas a través de esa tapa usando un cañón. Y esa tapa se va volando, con suerte para no ser vista nunca más.

Esa tapa tenía este radomo encima para permitir que una antena pudiera transmitir radiofrecuencia a través de ella, para usar durante el crucero. Se suponía que ese radomo permanecería unido a la tapa del paracaídas cuando fue empujado por el paquete del paracaídas, y no fue así. Se arrancó de esa tapa y puedes verlo convertirse en un volador libre. Lo cual no es genial, porque estamos disparando esta cosa por la parte trasera del vehículo mientras viajamos supersónicamente, y luego desplegamos este paracaídas y nos detenemos justo en frente de la cosa que acabamos de expulsar. Por suerte, no nos pasó a nosotros en Perseverance, pero te preocupa que cosas como esa cúpula, cuando nos detengamos justo en frente de ella, puedan regresar a través del paracaídas y hacerle un agujero o golpear el vehículo. Entonces eso es una preocupación.

[51:15] Pero del resto de las imágenes de la cámara del paracaídas, todo se veía genial. El paracaídas se infló en un patrón muy simétrico. Se veía bastante bien perfecto.

Narrador: Con el lanzamiento y aterrizaje del rover Perseverance ahora en los libros de historia, los ingenieros ya están planeando la próxima gran misión a Marte.

Swati Mohan: La perseverancia fue la primera etapa de Mars Sample Return. Entonces, el próximo desafío es obtener las muestras que encuentra y recolecta Perseverance, y traer esas muestras de regreso a la Tierra. Entonces, la próxima misión no solo tendrá que aterrizar de manera segura en Marte, como lo hizo Perseverance, sino que en realidad tiene que aterrizar exactamente donde están las muestras para recuperarlas. Así que es la primera misión que tiene que aterrizar con precisión en Marte.

[52:01] Entonces, lo que hizo Perseverance fue similar, apuntamos a un gran estacionamiento que estaba plagado de peligros, y Perseverance, por sí solo, encontró el lugar de estacionamiento donde aterrizar. Dijimos que podía estacionar en cualquier lugar, simplemente no se tope con nada cuando estacione. Pero lo que tendrá que hacer el módulo de aterrizaje de recuperación de muestras es regresar al mismo estacionamiento, pero solo se le permite estacionar en este lugar.

Y luego viene la gran tarea de lanzar un cohete desde la superficie de otro planeta, lo que nunca hemos hecho, para poner en órbita las muestras de la superficie de Marte para que una tercera misión pueda recoger esas muestras en el espacio. y luego dar la vuelta y volver a casa, y dejar caer esas muestras a través de la entrada, el descenso y el aterrizaje de la Tierra.

Al Chen: Es difícil saber dónde se requerirán los mayores milagros. Esto va a ser lo más grande que hemos hecho aquí, creo, y lo más complejo. Definitivamente es una carrera de relevos, a la derecha, podemos dejar caer ese bastón prácticamente en cualquier momento aquí.

[53:05] (música)

Narrador: una de las partes más complicadas de la misión puede ser cuando una nave espacial que orbita Marte agarra el bastón, la cápsula que contiene todas las muestras de roca de Perseverance, después de su lanzamiento desde Marte.

Al Chen: El bote de muestra es bastante pequeño; es un poco más grande que una pelota de baloncesto. Así que estamos tratando de elegir algo realmente pequeño en el espacio alrededor de Marte. Eso, que yo sepa, nunca se ha hecho antes.

Solo estamos tomando un puñado de muestras, un kilogramo de muestras más o menos. Queremos mantener ese recipiente de muestra en órbita lo más ligero posible. El cohete que lo está lanzando tiene una baliza en el escenario superior, básicamente dice que está vivo, búscame aquí. Después de eso, el orbitador de retorno a la Tierra tiene que encontrar el recipiente de muestra en órbita en función de dónde creemos que está, y luego tratar de verlo.

La semana pasada hablábamos sobre qué pintura vamos a poner en el recipiente de muestra para que podamos verlo con las cámaras de este orbitador sobrevolando. Va a ser complicado. Hay muchas piezas de esto que ni siquiera había considerado como problemas que van a ser desafíos. Una de las cosas en las que estamos trabajando en este momento es, ¿qué tan brillantes son las nubes en Marte? Esas nubes en Marte pueden causar luz parásita que nos dificulta ver este recipiente de muestra que contiene nuestras muestras.

[54:15] Narrador: El tiempo, como en cualquier carrera, será uno de los factores más importantes para el éxito.

Al Chen: Queremos lanzar todo para 2028 más o menos, al menos en el camino a Marte. Queremos llegar en el momento adecuado del año para tener suficiente tiempo en Marte para terminar las operaciones de colocar los tubos desde donde sea que estén en ese cohete y hacer que el cohete despegue antes de que se enfríe demasiado para lanzarlo.

También queremos lanzar antes de que comience la temporada de tormentas de polvo en Marte. Esa es otra gran parte de esto también, por múltiples razones. El módulo de aterrizaje que mantiene caliente al cohete funciona con energía solar. Las tormentas de polvo regionales y las tormentas de polvo locales pueden ocurrir casi siempre, pero las tormentas de polvo que rodean el planeta ocurren aproximadamente una de cada tres años de Marte. Queremos mantenernos al margen para asegurarnos de que cualquier cosa que funcione con energía solar pueda manejarlo y que no nos quedemos sin energía.

[55:04] Y más que eso, algunas de las cosas que hemos agregado, como Terrain Relative Navigation donde estamos tomando fotografías del suelo, bueno, si no puedes ver el suelo, no puedes usar esas fotos, a la derecha, para averiguar dónde estás. Así que definitivamente tampoco queremos aterrizar en la temporada de tormentas de polvo con eso. Y el polvo en sí mismo puede cambiar la estructura de la atmósfera de tal manera que si esperabas cierto perfil de viento y perfil de densidad en tu camino hacia abajo, obtendrás uno diferente, lo que puede significar que terminarás en un lugar diferente. de lo que pretendías.

Me gusta pensar en EDL como una cadena de cosas que tienen que salir bien. Ahora, magnifique eso por el hecho de que es un EDL en Marte, un EDL en la Tierra, luego tenemos que despegar de Marte y hacer este encuentro en órbita. Así que tenemos que llegar al suelo a tiempo, para asegurarnos de que la carrera que corremos en el suelo se pueda correr antes de que se nos acabe el tiempo.

Puede que estemos un poco locos.

Narrador: Estamos "en una misión", un podcast del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Si le gusta este episodio, síganos y califíquenos en su plataforma de podcasts favorita. Y asegúrese de consultar los otros podcasts de la NASA: todos se pueden encontrar en NASA punto gov, barra oblicua, podcasts.

(Duración del episodio = 56:17)

NASA/JPL-Caltech

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