La cámara de navegación de Perseverance captura la perforación de una muestra. Créditos: NASA/JPL-Caltech

La NASA, junto con la Agencia Espacial Europea, está desarrollando una campaña para devolver las muestras marcianas a la Tierra.

El 1 de septiembre, el rover Perseverance de la NASA desplegó su brazo, colocó una broca en la superficie marciana y perforó unas 2 pulgadas, o 6 centímetros, hacia abajo para extraer un núcleo de roca. Más tarde, el rover selló el núcleo de roca en su tubo. Este evento histórico marcó la primera vez que una nave espacial empacó una muestra de roca de otro planeta que podría ser devuelta a la Tierra por una futura nave espacial.

Mars Sample Return es una campaña de múltiples misiones diseñada para recuperar los núcleos que Perseverance recolectará durante los próximos años. Actualmente en la fase de diseño conceptual y desarrollo de tecnología, la campaña es uno de los esfuerzos más ambiciosos en la historia de los vuelos espaciales, que involucra múltiples naves espaciales, múltiples lanzamientos y docenas de agencias gubernamentales.

«Devolver una muestra de Marte ha sido una prioridad para la comunidad científica planetaria desde la década de 1980, y la oportunidad potencial de lograr finalmente este objetivo ha desatado un torrente de creatividad», dijo Michael Meyer, científico principal del Programa de Exploración de Marte de la NASA con base en la NASA. Sede en Washington.

La primera muestra con núcleo de roca de Marte es visible (en el centro) dentro de un tubo de recolección de muestras de titanio, la imagen fue tomada por la Cámara del Sistema de Muestreo y Almacenamiento en Caché (conocida como CacheCam) del rover Perseverance de la NASA el 6 de septiembre de 2021 (el sol 194 o día marciano de la misión), antes de que el sistema colocara y sellara una tapa de metal en el tubo. Créditos: NASA / JPL-Caltech

El beneficio de analizar muestras en la Tierra, en lugar de asignar la tarea a un rover en la superficie marciana, es que los científicos pueden usar muchos tipos de tecnologías de laboratorio de vanguardia que son demasiado grandes y complejas para enviarlas a Marte. Y pueden hacer un análisis mucho más rápido en el laboratorio al tiempo que brindan mucha más información sobre si alguna vez existió vida en Marte.

«He soñado con tener muestras de Marte para analizar desde que era un estudiante de posgrado», dijo Meenakshi Wadhwa, científico principal del programa Mars Sample Return, que es administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “La recolección de estas muestras bien documentadas eventualmente nos permitirá analizarlas en los mejores laboratorios aquí en la Tierra una vez que sean devueltas”.

Mars Sample Return implicaría varias primicias destinadas a resolver una pregunta abierta: ¿Ha echado raíces la vida en algún lugar del sistema solar además de la Tierra? «He trabajado toda mi carrera para tener la oportunidad de responder a esta pregunta», dijo Daniel Glavin, astrobiólogo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Glavin está ayudando a diseñar sistemas para proteger las muestras marcianas de la contaminación durante su viaje de Marte a la Tierra.

Recolectar muestras de Marte y traerlas de regreso a la Tierra será una empresa histórica que comenzó con el lanzamiento del rover Perseverance de la NASA el 30 de julio de 2020. Perseverance recolectó sus primeras muestras de núcleos de roca en septiembre de 2021. Créditos: NASA / ESA / JPL-Caltech

Desarrollado en colaboración con la ESA (la Agencia Espacial Europea), Mars Sample Return requeriría el lanzamiento autónomo de un cohete lleno de valiosa carga extraterrestre desde la superficie de Marte. Los ingenieros tendrían que asegurarse de que la trayectoria del cohete se alinee con la de una nave espacial que orbita Marte para que la cápsula de muestra pueda transferirse al orbitador. Luego, el orbitador devolvería la cápsula de muestra a la Tierra, donde los científicos estarían esperando para contenerla de manera segura antes de transportarla a una instalación segura de riesgo biológico, una que está en desarrollo ahora.

Antes de traer muestras marcianas a la Tierra, los científicos e ingenieros deben superar varios desafíos. He aquí un vistazo a uno:

Proteger la Tierra de Marte

Mantener las muestras químicamente prístinas para un estudio riguroso en la Tierra mientras someten su contenedor de almacenamiento a medidas extremas de esterilización para garantizar que no se entregue nada peligroso a la Tierra es una tarea que hace que Mars Sample Return realmente no tenga precedentes.

Hace miles de millones de años, el Planeta Rojo pudo haber tenido un ambiente acogedor para la vida que prospera en condiciones cálidas y húmedas. Sin embargo, es muy poco probable que la NASA recupere muestras con organismos marcianos vivos, basándose en décadas de datos de orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers en Marte. En cambio, los científicos esperan encontrar materia orgánica fosilizada u otros signos de vida microbiana antigua.

Aún a pesar del bajo riesgo de traer algo vivo a la Tierra, una gran precaución está impulsando a la NASA a tomar medidas significativas para garantizar que las muestras marcianas permanezcan selladas de forma segura durante su viaje. Después de recolectar núcleos de roca en todo el cráter Jezero y colocarlos dentro de tubos hechos principalmente de titanio, uno de los metales más fuertes del mundo, Perseverance sella herméticamente los tubos para evitar la liberación involuntaria de incluso la partícula más pequeña. Luego, los tubos se almacenan en el vientre del rover hasta que la NASA decide el momento y el lugar para depositarlos en la superficie marciana.

Una campaña de devolución de muestras incluiría un rover de recogida de muestras de la ESA que se lanzaría desde la Tierra a finales de esta década para recoger estas muestras recolectadas por Perseverance. Los ingenieros del Centro de Investigaciones Glenn de la NASA en Cleveland, Ohio, están diseñando las ruedas del vehículo de exploración. El rover transferiría muestras a un módulo de aterrizaje, que se está desarrollando en el JPL. Un brazo robótico en el módulo de aterrizaje empacaría las muestras en la punta de un cohete que está siendo diseñado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama.

El cohete llevaría la cápsula de muestra a la órbita marciana, donde estaría esperando un orbitador de la ESA para recibirla. Dentro del orbitador, la cápsula estaría preparada para su entrega a la Tierra mediante una carga útil desarrollada por un equipo dirigido por NASA Goddard. Esta preparación incluiría sellar la cápsula de muestra dentro de un contenedor limpio para atrapar cualquier material marciano en el interior, esterilizar el sello y usar un brazo robótico que se está desarrollando en Goddard para colocar el contenedor sellado en una cápsula de entrada a la Tierra antes del viaje de regreso a la Tierra.

Esta ilustración muestra un concepto para un conjunto de futuros robots que trabajan juntos para transportar muestras de la superficie de Marte recolectadas por el rover Mars Perseverance de la NASA. Créditos: NASA / ESA / JPL-Caltech

Una de las principales tareas de los ingenieros de la NASA es descubrir cómo sellar y esterilizar el recipiente de la muestra sin borrar las firmas químicas importantes en los núcleos de roca del interior. Entre las técnicas que el equipo está probando actualmente se encuentra la soldadura fuerte, que consiste en fundir una aleación de metal en un líquido que esencialmente pega el metal. La soldadura fuerte puede sellar el recipiente de la muestra a una temperatura lo suficientemente alta como para esterilizar cualquier polvo que pueda quedar en la costura.

“Uno de nuestros mayores desafíos técnicos en este momento es que a centímetros del metal que se está derritiendo a unos 1.000 grados Fahrenheit (o 538 grados Celsius) tenemos que mantener estas extraordinarias muestras de Marte por debajo de la temperatura más caliente que podrían haber experimentado en Marte, que es de unos 86 grados centígrados. grados Fahrenheit (30 grados Celsius) ”, dijo Brendan Feehan, el ingeniero de sistemas Goddard del sistema que capturará, contendrá y entregará las muestras a la Tierra a bordo del orbitador de la ESA. «Los resultados iniciales de las pruebas de nuestra solución de soldadura fuerte han afirmado que estamos en el camino correcto».

El diseño cuidadoso de Feehan y sus colegas permitiría que se aplicara calor solo donde se necesita para la soldadura fuerte, lo que limitaría el flujo de calor a las muestras. Además, los ingenieros pueden aislar las muestras con un material que absorba el calor y luego lo libere muy lentamente, o podrían instalar conductores que dirijan el calor lejos de las muestras.

Cualquiera que sea la técnica que desarrolle el equipo será crítica no solo para las muestras marcianas, dijo Glavin, sino para futuras misiones de retorno de muestras a Europa o Encelado, “donde podríamos recolectar y devolver muestras frescas de plumas oceánicas que podrían contener organismos extraterrestres vivos. Así que tenemos que resolver esto «.

Los rigurosos esfuerzos de la NASA para eliminar el riesgo de contaminación dañina de la Tierra datan del Tratado internacional sobre el espacio exterior de 1967, que insta a las naciones a evitar la contaminación de los cuerpos celestes con organismos de la Tierra y a prevenir la contaminación de la Tierra a través de muestras devueltas. Para devolver de forma segura una muestra marciana a la Tierra, la NASA se está asociando no solo con la ESA, sino también con al menos 19 departamentos y agencias gubernamentales de EE. UU., Incluidos los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. Y el Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU.

Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / Lonnie Shekhtman – Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.

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