Jaakko Karras inspecciona las palas del rotor de última generación.
El helicóptero de la NASA cuyo rotor supera la velocidad del sonido en Marte: así será el heredero de Ingenuity
Simulando el denso aire marciano, los ingenieros de la NASA han demostrado que las palas de este rotor pueden resistir la barrera del sonido si sufrir daños.
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En Marte hace dos años que no se oye el zumbido de las aspas de Ingenuity, el primer helicóptero que desafió las duras condiciones atmosféricas del planeta rojo. La NASA ya trabaja en sus sucesores, más potentes, capaces de romper la barrera del sonido.
Los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA están diseñando un helicóptero de próxima generación cuyo destino es Marte. Las últimas pruebas ha demostrado que las palas de sus rotores pueden superar la velocidad del sonido sin partirse y adaptándose a las condiciones marcianas.
“La NASA tuvo un gran éxito con el helicóptero Ingenuity de Marte, pero les estamos pidiendo a estas aeronaves de última generación que hagan aún más en el Planeta Rojo”, dijo Al Chen, gerente del Programa de Exploración de Marte en el JPL. La agencia espacial estadounidense prevé el lanzamiento de tres nuevos helicópteros en Marte para diciembre de 2028.
Tras el éxito de la misión Artemis II alrededor de la Luna, el foco sigue puesto en el satélite, donde se pretende establecer una base científica. Sin embargo, a largo plazo el objetivo es Marte, para lo cual se necesita continuar estudiando el planeta y las posibilidades que tiene la tecnología terrestre de sobrevivir en este planeta hostil antes de atreverse a enviar a los primeros humanos.
Recalca la NASA en su anuncio que este avance permitirá que las futuras misiones transporten cargas científicas más pesadas, incluyendo sensores avanzados y baterías de mayor capacidad para vuelos prolongados.
Volar en Marte
Volar en Marte no es igual que en la Tierra. La densidad del aire en el planeta rojo es aproximadamente el 1% que la densidad del aire de la Tierra. Esto implica que para cada metro de altitud que se consigue alcanzar, es necesario un esfuerzo mayor que en la atmósfera terrestre.
Así, el planeta rojo tiene una atmósfera mucho más tenue, unas 100 veces menos densa que la de nuestro planeta, con una presión media de unos 7 milibares, frente a los 1.015 milibares de la Tierra. En cuanto a la gravedad, como la masa de Marte es la décima parte de la terrestre y su tamaño es aproximadamente la mitad, los cálculos establecen que allí es de 3,7 metros por segundo, en lugar de los 9,8 que tenemos aquí.
Ingenuity
En estás condiciones, la velocidad de la luz (March 1) también es un factor variable. A nivel del mar en la Tierra, ronda los 1.223 km/h. Mientras que en Marte, donde la atmósfera, delgada y fría, está compuesta principalmente de CO2, la barrera del sonido se sitúa cerca de los 869 km/h.
El famoso helicóptero, Ingenuity, nunca superó esta frontera. Sus rotores recubiertos de espuma compuesta nunca superaron las 2.700 rpm, manteniendo las puntas de las palas a una velocidad máxima de Mach 0,7. Así, se aseguraron que una ráfaga de viento inesperada (un remolino de polvo, por ejemplo) no hiciera que las puntas de los rotores sobrepasaran la barrera del sonido.
Dentro del simulador espacial de JPL
Hay que recordar que Ingenuity pesaba en Marte 680 gramos (1,8 kilogramos en la Tierra) y tiene una envergadura de 1,2 metros marcada por las hélices. Su sistema energético se basaba en una serie de paneles solares que alimentaban a su vez a unas baterías de litio capaces de proporcionar alrededor de 90 segundos de vuelo por cada día marciano. Tras la rotura de una de las palas, el helicóptero se detuvo en 2024 y desde entonces quedó parado acumulando polvo en el árido paisaje de Marte.
Ingenuity trabajó unos mil días marcianos en el planeta, más de 33 veces el tiempo planteado en un principio para su misión. En este tiempo, realizó 71 misiones, sobrevivió a un gélido invierno en el planeta y tuvó que operar hasta tres aterrizajes de emergencia. En el verano terrestre de 2023 permaneció hasta 60 días incomunicado y durante el invierno marciano, los “apagones” de energía hicieron necesario que el equipo rediseñara las operaciones de invierno de Ingenuity para que pudiera seguir volando.
Nueva meta
"Necesitábamos saber que nuestros rotores podían ir más rápido de forma segura", dijo Jaakko Karras, jefe de pruebas del rotor del JPL. Para conseguir ese impulso hay dos opciones: aumentar la velocidad de giro o alargar las aspas.
Siguiendo esta teoría, se probaron dos configuraciones: el rotor de tres palas y un rotor de dos palas ligeramente más largo del proyecto SkyFall, que alcanzó velocidades cercanas a la supersónica a 3.570 rpm.
Las pruebas se llevaron a cabo dentro del histórico Simulador Espacial de 7,6 metros del JPL, una cámara del tamaño de una habitación capaz de replicar las condiciones de la superficie marciana. Los ingenieros evacuaron el aire, lo reemplazaron con dióxido de carbono de baja densidad y sometieron el rotor a velocidades crecientes mientras lo bombardeaban con ráfagas de viento simuladas.
El equipo recubrió parte de las paredes de la cámara con láminas de acero en caso de que se desintegraran al alcanzar la velocidad supersónica. El logro requirió 137 pruebas, las puntas del rotor alcanzaron Mach 1,08 y las palas resistieron. Se aumentó la capacidad de sustentación en un 30%.
![Helicóptero Ingenuity de la NASA (derecha) se encuentra en el vértice de una ondulación. A su izquierda, una de las palas de su rotor.](["https:\/\/s3.elespanol.com\/2024\/12\/11\/omicrono\/defensa-y-espacio\/907920125_251597588_320x180.jpg"])
Desde una sala de control a pocos metros de la cámara, el equipo observaba las pantallas que mostraban datos y una vista del interior de la cámara mientras las revoluciones por minuto aumentaban hasta 3.750. A esa velocidad, las puntas de las palas se desplazaban a Mach 0,98. Luego, los ingenieros activaron un ventilador dentro de la cámara que bombardea los rotores con viento de frente. Después de cada prueba, aumentaban la velocidad del viento para la siguiente.
A continuación, el equipo probó suerte con el rotor SkyFall de dos palas. Dado que es ligeramente más largo que la versión de tres palas, solo se necesitaron 3.570 rpm para alcanzar la misma velocidad casi supersónica en las puntas del rotor antes de introducir los vientos de frente.
Shannah Withrow-Maser, aerodinamista del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley y miembro del equipo de pruebas: “Pensábamos que tendríamos suerte si alcanzábamos Mach 1.05, y en nuestras últimas pruebas llegamos a Mach 1.08. Seguimos analizando los datos y es posible que aún haya más empuje disponible. Estos helicópteros de próxima generación van a ser increíbles”.
