No hay forma de endulzarlo: Marte tiene un “problema de polvo”. La superficie del Planeta Rojo está cubierta de partículas que consisten en pequeños trozos de sílice y minerales oxidados. Durante un verano marciano en el hemisferio sur, el planeta experimenta tormentas de polvo que pueden crecer hasta abarcar todo el planeta. En otras épocas del año, los remolinos de polvo y los cielos polvorientos son un problema persistente. Este peligro se ha cobrado exploradores robóticos que dependen de paneles solares para cargar sus baterías, como el rover Opportunity de la NASA y el módulo de aterrizaje InSight, que finalizaron sus misiones en 2018 y 2022, respectivamente.
El polvo marciano también ha sido un desafío persistente para el helicóptero Ingenuity, el helicóptero que ha estado explorando Marte junto con el rover Perseverance de la NASA desde febrero de 2021. Afortunadamente, la forma en que ha levantado polvo ha proporcionado datos vitales que podrían resultar invaluables para los helicópteros enviados a explorar otros entornos extraterrestres en el futuro. Usando estos datos, un equipo de investigadores (con el apoyo de la NASA) completó el primer estudio del mundo real de la dinámica del polvo marciano, que respaldará las misiones a Marte y Titán (la luna más grande de Saturno) en esta y la próxima década.
El estudio fue dirigido por Mark T. Lemmon, científico investigador principal del Centro de Ciencias de Marte del Instituto de Ciencias Espaciales (SSI) en Boulder, Colorado. A él se unieron investigadores del Instituto de Tecnología Stevens, el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (JHUAPL), Aeolis Research, la Universidad de Cornell, la Universidad Estatal de Arizona, el Centro de Astrobiología (INTA-CSIC) y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. El artículo que describe su análisis apareció recientemente en el Journal of Geophysical Research: Planets.
Estudiar la dinámica del polvo en otro planeta es difícil, dadas las distancias y los retrasos en las comunicaciones que implica. Como resultado, los investigadores confían en la dinámica de fluidos computacional (CFD) para simular cómo se comporta el polvo en entornos extraterrestres en función de las condiciones locales. Dijo Jason Rabinovitch, profesor asistente en el Instituto de Tecnología Stevens y coautor del estudio:
“Hay una razón por la que los pilotos de helicópteros en la Tierra prefieren aterrizar en helipuertos. Cuando un helicóptero aterriza en el desierto, su corriente descendente puede levantar suficiente polvo como para causar un “apagón” de visibilidad cero, y Marte es efectivamente un gran desierto. El espacio es un entorno pobre en datos. Es difícil enviar videos e imágenes a la Tierra, por lo que tenemos que trabajar con lo que podamos obtener”.
El Grupo de Investigación Rabinovitch en Stevens investiga las interacciones entre la superficie y la pluma durante el descenso motorizado de la nave espacial. También modelan el inflado de paracaídas supersónicos, la propulsión de cohetes híbridos de satélites pequeños y fenómenos geofísicos. Esto incluye “yardangs”, una característica que se encuentra en la Tierra y Marte donde las rocas sobresalientes son talladas por la acción dual de la abrasión del viento por el polvo y la arena y la eliminación de material suelto por la turbulencia del viento (desinflado). Rabinovitch ha estado trabajando con NASA JPL y el programa Ingenuity desde 2014, creando los primeros modelos teóricos de polvo levantado por helicópteros en Marte.
Por el bien de su estudio, Rabinovich y sus compañeros de equipo utilizaron técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes para extraer información de los videos de baja resolución de los seis vuelos de helicóptero de Ingenuity capturados por Perseverance. Al identificar pequeñas variaciones entre los cuadros de video y la intensidad de la luz de los píxeles individuales, Rabinovich y sus colegas calcularon el tamaño y la masa de las nubes de polvo que levantó el helicóptero durante el despegue, el vuelo estacionario y el aterrizaje. Los resultados fueron sorprendentemente similares a los modelos que él y sus colegas crearon en 2014.
Específicamente, estiman que Ingenuity levantó alrededor de una milésima parte de su propia masa (1,8 kg; 4 libras) cada vez que voló. Esto es muchas veces más polvo que el que generaría un helicóptero de masa similar aquí en la Tierra, como resultado de que la gravedad marciana es aproximadamente el 40% de la de la Tierra y la presión atmosférica es menos de la mitad de un porcentaje. Sin embargo, dadas las incertidumbres restantes, Rabinovich y sus compañeros de equipo son cautelosos a la hora de hacer comparaciones directas.
“Cuando piensas en el polvo en Marte, debes considerar no solo la menor gravedad, sino también los efectos de la presión del aire, la temperatura, la densidad del aire: hay muchas cosas que aún no entendemos completamente”, dijo. Sin embargo, el hecho de que aún queda mucho por aprender es parte de lo que hace que la investigación sea tan interesante. “Fue emocionante ver el video de Mastcam-Z de Perseverance, que se tomó por razones de ingeniería, y terminó mostrando a Ingenuity levantando tanto polvo de la superficie que abrió una nueva línea de investigación”, agregó Lemmon.
Esta investigación conducirá a una mejor comprensión de las tormentas de polvo marcianas, lo que ayudaría a la NASA a ampliar futuras misiones que dependen de la energía solar. También podría ayudar con las técnicas de Entrada, Descenso y Aterrizaje (EDL) siempre que un equipo sensible necesite aterrizar en la superficie polvorienta de Marte, como la misión Mars Sample Return (MSR) de la NASA/ESA. También podría conducir a una mejor comprensión del papel que juegan las tormentas de polvo en los fenómenos meteorológicos que comparten la Tierra y Marte.
Esto también resultará útil para los planificadores de misiones que trabajan en la misión Dragonfly de la NASA, un cuadricóptero de propulsión nuclear que se lanzará hacia Titán (la luna más grande de Saturno) en 2027. Para cualquier cuerpo celeste que tenga atmósferas, erosión transportada por el viento y gran cantidad de partículas. en sus superficies, este tipo de estudios serán invaluables cuando llegue el momento de preparar misiones para explorarlos.
Otras lecturas en Inglés: Stevens Institute of Technology, JGR: Planets
Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Matt Williams, Universe Today
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