Mire a los ingenieros de la NASA poner a prueba las patas de un módulo de aterrizaje en Marte

El ingeniero Abel Dizon explica cómo se realizan las pruebas de caída de un prototipo de módulo de aterrizaje que está diseñando el Jet Propulsion Laboratory de la NASA para la campaña Mars Sample Return.

Morgan Montalvo, otro ingeniero del JPL, coloca barandillas en el suelo debajo del prototipo en una prueba de un escenario en el que el módulo de aterrizaje “golpearía un dedo del pie” contra una roca mientras aterriza en Marte.

Se necesitan patas resistentes para absorber el impacto de la nave espacial más pesada que jamás haya aterrizado en el Planeta Rojo.

El rover Perseverance de la NASA continúa acumulando tubos llenos de muestras de núcleos de roca para la campaña planificada de retorno de muestras de Marte. El esfuerzo conjunto de la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea) busca traer muestras científicamente seleccionadas de Marte para estudiarlas en la Tierra con equipos de laboratorio mucho más complejos que los que podrían llevarse al Planeta Rojo. Los ingenieros están ocupados diseñando el módulo de aterrizaje de recuperación de muestras que ayudaría a traer esas muestras a la Tierra. Como parte de ese esfuerzo, han estado probando prototipos de las patas y las almohadillas del módulo de aterrizaje en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

Vea cómo los ingenieros están probando diseños para la nave espacial más pesada que jamás haya aterrizado en el Planeta Rojo: el módulo de aterrizaje para la campaña Mars Sample Return.

La NASA está tomando lo que ha aprendido durante décadas de aterrizajes exitosos en Marte y aplicando esas lecciones al concepto Sample Retrieval Lander, que sería la nave espacial más grande que jamás haya aterrizado en Marte: hasta 5,016 libras (2,275 kilogramos). Además de depender de paracaídas de próxima generación y 12 motores de cohetes para frenar el descenso de la nave espacial a Marte, el módulo de aterrizaje necesitaría sus patas para ayudar a absorber el impacto del aterrizaje.

La nave espacial llevaría un cohete que lanzaría las muestras cuidadosamente empaquetadas de Perseverance a un orbitador en espera. Un brazo robótico de 2,5 metros (8 pies), proporcionado por la ESA, cargaría esos tubos de muestra en el cohete. El módulo de aterrizaje podría transportar hasta dos mini helicópteros que sirvan de respaldo para recuperar los tubos depositados en un depósito de muestras. Por tanto, el módulo de aterrizaje debe ser robusto.

Para comprender cómo se absorbería la energía durante el aterrizaje, los ingenieros del JPL realizaron pruebas de caída a principios de este año que informarán el diseño y las pruebas posteriores. Una serie de pruebas implicó dejar caer un modelo de módulo de aterrizaje de concepto inicial a escala de tres octavos sobre un suelo duro, mientras que la otra se centró en estrellar una plataforma de tamaño completo contra suelo marciano simulado. El equipo puede aplicar lo que observan durante las pruebas a medida que perfeccionan el diseño.

Esta configuración se está utilizando en el JPL para probar una plataforma de 40 centímetros de diámetro para un futuro módulo de aterrizaje en Marte. La plataforma se sumergió en un banco de pruebas lleno de 10.000 libras (4.536 kilogramos) de suelo marciano simulado para ver a qué profundidad se hundiría.

El ingeniero del JPL, Patrick DeGrosse, revisa los datos de una prueba de caída de una plataforma de aterrizaje de tamaño completo con un grupo de colegas ingenieros.

"Ya existe una diferencia de día y de noche entre este módulo de aterrizaje y el diseño con el que comenzamos", dijo Morgan Montalvo, un ingeniero del JPL que trabaja en las pruebas.

El equipo tiene que pensar en todos los escenarios posibles de aterrizaje, incluido lo que sucedería si la nave espacial aterrizara en ángulo y "se golpeara el dedo del pie" con una roca. Para intentar crear tal desafío durante una serie de pruebas, colgaron un prototipo de un péndulo que envió el mini módulo de aterrizaje al suelo en ángulo. Cámaras montadas en trípodes rodeaban la superficie de aterrizaje, y una gran placa de metal negro en el suelo. Una barandilla baja hacía las veces de roca.

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Montalvo gritó una cuenta regresiva 3-2-1 y el módulo de aterrizaje descendió con estrépito, estrellándose contra la barandilla. Cuando el equipo estudió más tarde el vídeo de alta velocidad, se sorprendieron al encontrar una oscilación perceptible en uno de los puntales principales de la pierna. Aumente el tamaño del módulo de aterrizaje y esta oscilación sería aún más notoria. En respuesta, se diseñarán puntales de vuelo más fuertes para manejar esas fuerzas.

El equipo también ha probado los "limitadores de carga" del módulo de aterrizaje: varillas de acero que conectan su chasis a sus patas. Cuando las piernas se mueven durante el aterrizaje, las varillas se ven obligadas a doblarse, absorbiendo parte del impacto. Los limitadores se usaron en módulos de aterrizaje anteriores como InSight, pero son más grandes en este prototipo y serán aún más grandes en el diseño final.

"Nunca serías capaz de doblar estas varillas de acero sólo con tus manos", dijo Montalvo. "Es bastante loco ver cuánta fuerza se aplica a ellos, doblándolos casi por la mitad después de una caída".

Las pruebas de las almohadillas de tamaño completo para los pies del módulo de aterrizaje se han estado llevando a cabo en una caja llena con 10.000 libras (4.536 kilogramos) de suelo polvoriento parecido a Marte. La almohadilla plana y redonda, de aproximadamente 41 centímetros (16 pulgadas) de diámetro, se fija a un conjunto con casi media tonelada de placas de pesas de hierro.

Patrick DeGrosse, líder del banco de pruebas, vigiló durante una prueba cómo el pie del módulo de aterrizaje se hundía en el suelo, dejando una profunda hendidura mientras lanzaba una nube de polvo. El impacto sacudió las paredes del edificio. Posteriormente, cámaras de alta velocidad mostraron cómo la energía irradiaba desde la plataforma.

"No queremos que los pies del módulo de aterrizaje se hundan tanto que la parte inferior del módulo de aterrizaje toque la superficie", dijo DeGrosse. “Y queremos asegurarnos de que el módulo de aterrizaje esté muy nivelado en la superficie. Tiene que ser resistente, porque el módulo de aterrizaje es también una plataforma desde la que despega el cohete”.

Después de cada prueba, DeGrosse reconstruye el lecho de suelo 4 pulgadas a la vez, apisonando el material para asegurarse de que esté comprimido de la manera que los científicos esperan que esté en Marte. Las condiciones también deben ser consistentes para que el equipo comprenda cómo interactúa la almohadilla con el suelo. Por eso DeGrosse repite este proceso que requiere mucho tiempo cuatro veces al mes.

"Hay que reconstruir Marte varias veces para realizar esta prueba", dijo.

andres bueno

Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California.

818-393-2433

[email protected]

Karen Fox/Alana Johnson

Sede de la NASA, Washington

301-286-6284 / 202-358-1501

[email protected] / [email protected]

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