Marzo Marciano (II): Las 10 cosas imprescindibles que debes saber sobre Marte

Las 10 cosas imprescindibles  que debes saber sobre Marte (II)

«Esto es el principio de una nueva amistad…»

En el mes de febrero de 2021 se inició el nuevo periodo exploración de Marte.  Por primera vez en la historia de la exploración marciana llegaban en muy poco intervalo de tiempo al planeta, tres misiones de diferentes nacionalidades, con la finalidad de conocer mejor su atmósfera y buscar en su superficie pruebas pasadas o actuales de vida primitiva.

En la anterior entrada del sábado pasado tratamos de ¿Por qué Marte?, en esta segunda entrada del blog vamos a ver cuáles han sido y son, los intentos de conocer este planeta para convertirlo en «un lugar para la humanidad». Creo que, aunque sea la entrada más extensa de las que contestarán a las 10 preguntas básicas sobre Marte que son recomendables conocer las misiones, además de haceros muy marcioan@s, os dará una buena perspectiva de la exploración del planeta, que no es ni mucho menos un asunto trivial. Si por el motivo que fuera no os interesa la exploración del planeta hasta el día de hoy, podéis esperar a la próxima entrada sin leer esta (que seguro os asusta por extensa). En las próximas, mucho más breves, contestaré a varias cuestiones mucho más concretas (ya sabéis, por ejemplo cosas sobre el agua, vida, astronautas, ataque marciano, Elon Musk…), y que publicaré en nada, en esta serie de marzo-marciano.

Vamos allá con esta entrada…

2) ¿Cuál ha sido la exploración de Marte?

La pregunta es fascinante, y  la respuesta extensa y cautivadora tanto en cuanto ha plasmado el inicio y perfeccionamiento de la exploración inter-planetaria desde su mismo nacimiento, hace unos 70 años, hasta nuestros días. También cautivador  ha supuesto el cambio de paradigma de lo que pensábamos que era Marte, desde un lugar aparentemente hostil similar a nuestra Luna -que nada tenía que ver con el planeta que creíamos que era en el siglo XIX-, hasta llegar a un lugar de diversidad geológica profundamente interesante, con un pasado común con la Tierra y abundante agua en su superficie antiguamente, que sin embargo evolucionó de forma diferente. Desentrañar todas las preguntas que se abren, es un gran trabajo que nos llevará muchas décadas y en cuyas respuesta contribuirá sin duda la exploración humana directa.

Descartada la posible existencia de vida inteligente en Marte, que hubieran construido obras de ingeniería planetaria, conforme mejoraron los telescopios a principios del siglo XX, empezamos a sospechar que debido a la tenue  naturaleza de CO2 de su  atmósfera y de sus posibles temperaturas gélidas, el paisaje de superficie no sería nada parecido al de la  Tierra. Además empezamos a pensar que seguramente sus hielos polares, que retrocedían y avanzaban según sus estaciones, posiblemente  no fueran de agua, si no de CO2 helado. Pero todo esto sería necesario comprobarlo,  habría que enviar naves espaciales para que tomaran datos e imágenes de cerca, que corroboraran lo que empezábamos a sospechar que podría ser un frio desierto pedregoso y helado con apenas atmósfera (además  de irrespirable para los humanos).

Viajar a Marte no es un sueño reciente. Diferentes ingenieros espaciales, muchos pioneros, soñaron con volar fuera de la atmósfera de la Tierra, enviar artefactos a los planetas en misiones de exploración, antes de poder enviar tripulaciones humanas. La Luna fue el objetivo inicial de de las dos superpotencias del siglo XX en plena «guerra fría» que culminó con el programa Apolo de NASA llevando la primera tripulación a nuestro satélite, después de haber conseguido hacer llegar algunas pequeñas naves robóticas. Eran los albores de la astronáutica y la Luna el objeto más cercano,  pero un objetivo suficiente que mostraría la nación que había conseguido la tecnología para controlar el cielo.  El propio Von Braun (padre del cohete Saturno V) soñó con llegar a Marte, pero primero sin lugar a dudas había que pasar por la Luna, y salvar todos los difíciles retos de un viaje espacial.

Sin embargo enviar una nave a Marte es mucho más difícil que enviarla a la Luna, por muchas consideraciones tecnológicas. No solo tiene que cubrir una distancia mayor haciendo cada vez más difíciles las correcciones de rumbo por la latencia de la señal (el tiempo que tarda en llegar una señal de la nave a la Tierra o viceversa), sino que además la nave se ve expuesta durante meses a las duras condiciones extremas del viaje interplanetario, para lo cual debe estar correctamente protegida. La orientación de la antena responsable de la comunicación  de la nave hacía la Tierra durante todo el camino no debe de verse  comprometida, tampoco durante la fase de inserción orbital, en la que la nave deberá experimentar un frenado importante no exento de peligro. Si la misión es aterrizar, los sistemas deben ser suficientemente eficaces para proteger a la nave de la fricción, que debe ser dirigida con el ángulo adecuado de entrada, y posterior frenado atmosférico  -asistido con otros sistemas- debido a la densidad de la atmósfera del planeta. Todo esto además deberá hacerse de manera autónoma, confiando a la programación de abordo que tome las correcciones oportunas para conseguir el éxito de llegar a la superficie de forma suave y segura.

Estas dificultades generales  se pueden ver plasmadas en este gráfico, que muestran los éxitos y los fracasos desde los inicios de la exploración marciana hasta nuestros  días por los diferentes países que se han aventurado hacía Marte.

El gasto principal de combustible de una misión de exploración a otro planeta se utiliza principalmente en vencer la gravedad de la Tierra, pues en realidad para las correcciones de rumbo la cantidad de combustible que lleva la nave es escaso. También debe llevar combustible para parte del frenado y por su puesto las correcciones de orientación una vez en órbita, así como correcciones a lo largo de misión. En el caso que sea descenso (lander), parte de combustible será utilizado en los retrocohetes de frenado final. Pensemos que tras un encendido de transferencia, la carencia de rozamiento en el espacio permite que la nave mantenga la velocidad alcanzada con ese encendido, y que suele ser de más de 10.000 kilómetros a la hora.

Tras varios intentos fallidos, la primera nave en acercarse a Marte fue la Mars 1 (1963, Unión Soviética –URSS-) que pasó a casi 200.000 kilómetros del planeta, si bien su contacto se perdió de camino.  Mariner  4 (1965, EE.UU) fue la primera nave (de unos 250 Kg) en acercarse con éxito al planeta Marte y enviar fotografías y datos preliminares de la superficie del planeta y de la atmósfera  durante un breve sobrevuelo (flyby). Las 21 imágenes, de poca calidad pero de gran proeza técnica para la época, mostraban un paisaje lunar bastante desolador. Lo que revelaban del planeta era un lugar bastante poco atractivo para la exploración, un paisaje  «muy lunar», y muy lejos de lo que soñamos a finales del siglo XIX. Aún así la misión –que navegaba mediante orientación estelar- fue pionera tanto en el acercamiento «cerrado» a Marte como en el envío de imágenes convertidas a formato digital y que se transferían de esa forma a la Tierra.

 Las siguientes naves en sobrevolar Marte fueron las Mariner 6 y 7, que alcanzarían el planeta en julio y agosto de 1969 a una distancia de tan solo 3.500 kilómetros. Estas sondas retransmitieron un total de unas 140 imágenes, y si bien dejaron zonas amplias del hemisferio boreal por fotografiar, se mostró algo más de riqueza en el paisaje que el  mostrado por la Mariner 4. Junto a la determinación de una presión atmosférica del 1% de la terrestre, algunas fotos parecían mostrar paisajes donde habría intervenido en un lejano pasado el agua. Sin duda el objetivo en la siguiente oposición del planeta  (1971) sería colocar una nave en órbita para tomar muchas más imágenes y más datos.

La Mariner 9 [4] llegó con éxito a órbita marciana en noviembre de 1971, siendo la primera nave construida por la humanidad en orbitar otro planeta. Permaneció activa hasta 1972 enviando más de 7.300 fotografías. La flexibilidad en la programación de la nave, le permitió un «modo de espera» (modo seguro) pues a su llegada se estaba produciendo una tormenta global marciana. Mariner 9 fue la primera gran misión planetaria que empezó a revelarnos el esplendor de un pasado marciano posiblemente rico en agua y un presente geológico de lo más interesante y variado.

Las sondas soviéticas Mars 2 y Mars 3 (diciembre 1971, URSS) aunque llegaron con éxito a órbita marciana, fracasaron parcialmente debido a la tormenta de polvo que azotaba el planeta, por lo que buena parte de sus fotografías solo mostraban una superficie emborronada. Sus módulos de descenso también fracasaron, si bien consideramos que el aterrizador (lander) de la Mars 3 fue la primera nave  que se posó con éxito en el planeta Marte, aunque solo logró funcionar durante unos pocos segundos. Los orbitadores devolvieron información interesante sobre la atmosfera y gravedad marciana, sin embargo no obtuvieron apenas fotografías debido al corto período de operación de unos meses. Curiosamente el modulo de descenso de la Mars 3 portaba un pequeño rover no autónomo, que lógicamente nunca se llegó a desplegar. Estas naves soviéticas tenían un peso en lanzamiento de alrededor de unos 4.500 Kg mientras que la Mariner 9 sólo 970 Kg en el lanzamiento. En la exploración marciana es una diferencia marcada estos años; las pesadas naves soviéticas y con poca flexibilidad de re-programación frente a las estadounidenses, más ligeras y preparadas para ser re-programadas en órbita.

En la oposición de 1973 solo la URSS intentaría infructuosamente llegar a Marte, con nada menos que cuatro misiones: orbitador Mars 4 fallida, orbitador Mars 5 que llegó a órbita en febrero de 1974 pero falló a las pocas semanas, orbitador y aterrizador Mars 6 que entró en órbita exitosamente pero cuyo aterrizador se estrelló y orbitador y aterrizador Mars 7, que rebotó en la atmosfera perdiéndose la misión. Estos 4 fracasos finalizaron el programa de Marte de la antigua URSS por bastantes años. Mientras la NASA dejaba pasar esta oposición  para preparar su ambicioso y costoso proyecto Viking para 1975: 2 orbitadores con aterrizadores (landers) con unas masas de 3.200 Kg cada una, que además de los datos atmosféricos e imágenes orbitales y de superficie, tomarían muestras  en dos zonas diferentes del planeta para analizarlas «in-situ» en unos mini-laboratorios buscando trazas de actividad biológica.

Las misiones se iniciarían en julio y septiembre de 1976, después de unos exitosos aterrizajes sobre la superficie del planeta rojo en dos lugares diferentes, Chryse Planitia y Utopia Planitia respectivamente.

Las naves, diseñadas para operar de forma certificada 3 meses, sobrevivieron hasta noviembre de 1982 cuando se perdió el contacto, después de recibir en Tierra más de 50.000 imágenes. Las estaciones meteorológicas nunca midieron algo más de 0º C, llegando a registrar hasta -120º C por la noche de invierno. Se analizó la composición atmosférica destacando la gran escasez del vapor de agua (0,03%), y sobre todo se detectó la abundancia de un isótopo más pesado del nitrógeno en grandes cantidades, que por su relación con el hidrógeno podría implicar la presencia en el pasado de una capa de más de 100 metros de agua por todo el planeta según los cálculos preliminares. Una cantidad de agua semejante sólo se podría explicar mediante la presencia de una atmósfera mucho más densa que permitiera el agua líquida en la superficie, actualmente inexistente.

Surgían  preguntas difíciles de contestar; ¿Dónde se encuentra toda esa agua hoy? ¿Por qué se perdió? ¿Pudo surgir la vida si hubo agua durante periodos largos?¿ Puede existir actualmente?...esas preguntas serán contestadas, en la medida que conocemos actualmente, después de conocer en esta entrada la exploración de Marte.

El casquete polar norte, mucho mayor que el sur, podría albergar parte de esa agua perdida, las Viking midieron una temperatura de -68º C pero que solo sería compatible con un 25% del agua calculada desaparecida. Una solución sería atribuir a que el subsuelo de Marte tiene atrapada el agua en forma de hielo (permafrost) y también en depósitos quizás a una profundidad considerable (¿reservas de agua importantes en el subsuelo?), pero hasta hace pocos años nadie se atrevía a aventurar ese dato por falta de evidencias. Los 3 experimentos biológicos no fueron concluyentes, uno de ello dio positivo en los dos aterrizadores, sin embargo los dos restantes experimentos dieron negativos, por lo que se consideró que ese positivo en realidad se trataba de un falso positivo. Pero este dato aún es cuestionado y debatido actualmente.

Para mejor comprensión de las misiones enviadas al espacio durante estos años recomiendo la detallada página  de Gunter’s Space page [5]. Tras estás costosas misiones, el interés por explorar Marte decayó (o los presupuestos se ajustaron), por parte de las dos potencias, hasta 1988 en que la antigua Unión Soviética, URSS (con cierta cooperación internacional en instrumentos científicos) enviaría las fracasadas sondas (orbitador y aterrizador en ambos casos) Fobos 1 y 2. Un duro golpe en la vuelta a Marte.

En 1992 fue lanzada por NASA la Mars Observer (MO), primer intento de topografía de alta resolución, sin embargo en agosto de 1993 antes de la inserción orbital sobre Marte, se perdió el contacto con la sonda. Casi 1.000 millones de dólares que hicieron temer por el retorno hacía Marte por parte de NASA.

En 1996 la más completa y ambiciosa misión (6.700 Kg) hasta esa fecha para estudiar el planeta fue lanzada por Rusia (nueva nación heredera del programa espacial de la Unión soviética, URSS), dentro del programa Mars 96 (Mars 8 orbiter y lander) que incluía orbitador y aterrizador, sin embargo al poco del despegue la nave se perdió sobre el océano pacifico. Un duro golpe para  Roscosmos, o Agencia Espacial Federal de Rusia (fundada en 1992).

Ese mismo año dos misiones fueron lanzadas hacía Marte por NASA. La primera una misión de bajo coste (clase discovery de NASA con «sólo» 200 millones de $ de presupuesto), Mars Pathfinder (800 kg), fue lanzada hacía Marte, con un aterrizador mediante sistema de aterrizaje final mediante airbags y un pequeño rover autónomo de análisis de rocas, el Sojourner ( de sólo 10 kg). Aterrizó con éxito (rebotando en 15 ocasiones) el 4 de julio de 1997 y supuso un éxito que fue acompañado de una repercusión mediática gracias a la incipiente red de comunicación  planetaria que conocemos como  Internet.

Las panorámicas y los análisis básicos de la superficie fueron seguidos por millones de personas en todo el mundo, tras 20 años sin misiones en Marte.

Los primeros análisis de rocas ya manifestaron una composición no esperada en esa zona, vinculadas a procesos tectónicos. La determinación de un núcleo denso (50% del tamaño del planeta) también sorprendió por sus dimensiones. Durante 2 meses de misión más de 17.000 imágenes fueron enviadas a la Tierra (15.500 del lander y 500 del rover) así como 8 millones de datos meteorológicos y 20 análisis de rocas gracias al rover Sojourner en las cercanías del Pathfinder.

La segunda misión en llegar a finales de 1997 fue el orbitador Mars Global Surveyor (MGS), cuya misión era recoger durante dos años -inicialmente previstos- información sobre la topografía marciana con un altímetro láser y datos de la atmósfera  y campo magnético. Y fue precisamente el altímetro láser (MOLA) el que nos proporcionó una nueva cartografía hasta entonces nunca vista, hasta que finalizó su vida operativa en 2001 Hasta el final de misión en 2006, más de 100.000 imágenes fueron tomadas con una resolución exquisita, y es más, durante los 9 años en órbita permitió registrar cambios estacionales en la orografía interesantes, como vendrían a ser depósitos recientes en paredes de cráteres.

Estos dos éxitos, con presupuestos relativamente modestos (MGS se puede comparar con el estreno cinematográfico de por aquel entonces WaterWorld) y de repercusión más que interesante tanto científica como mediática,  marcarían las siguientes décadas de investigación marciana, si bien no tendrían una inmediata continuidad exitosa para la agencia espacial estadounidense como veremos a continuación. Para la oposición de 1999 la NASA programaría el lanzamiento de dos misiones. La primera era la Mars Climate Orbiter (MCO) que fue lanzada en diciembre de 1998 y era un orbitador de estudio de la atmósfera así  como repetidor de señales de futuras misiones, sin embargo un error de navegación (diferencias en las unidades métricas) provocó que la nave entrara en la atmósfera de Marte a sólo 56 kilómetros, quemándose en septiembre de 1999 cuando ya se encontraba en órbita.

La segunda era la Mars Polar Lander (MPL), un aterrizador lanzado en enero de 1999 que llegó en diciembre, cuando ya se conocía el destino de la malograda MCO. El aterrizaje de este lander era una zona del polo sur marciano a unos -75º latitud sur, a tan sólo 1.000 kilómetros del propio polo. Sin embargo el 3 de diciembre de 1999, a pocos minutos del aterrizaje se perdió la señal.  El año  1999 se convertía en un año negro de la exploración marciana por parte de NASA.

Pero por el contrario el tercer milenio se iniciaría con el orbitador Mars Odyssey 2001 (si, el nombre de la misión hace referencia a la película de Stanley Kubrick, pero con 720 kg de masa en el caso de la MO2001) que partiría de la Tierra en abril de 2001 para llegar a Marte en octubre. De los tres experimentos principales, uno tenía la finalidad de medir la radiación a la que se verían sometidos futuros tripulantes humanos, otro de imágenes de emisión térmica y espectrómetro de imágenes infrarrojas (THEMIS) y un tercero como espectrómetro de rayos gamma para mapear el subsuelo de la superficie en busca de hidrógeno, y por tanto, agua. En mayo de 2002 se anunció la posibilidad de la existencia de un permafrost entre los 30 y 60 cm de profundidad en grandes zonas del planeta, entre los casquetes polares (+90º y -90º) hasta zonas de latitud intermedias altas (+60º y -60º).

Así mismo, la MO2001 fue dispuesta como repetidor de señales hacía la Tierra para otras misiones en el planeta. Esta finalidad sigue siendo operativa casi 20 años después, aunque su fase científica principal finalizara en agosto de 2004. La siguiente oposición NASA iba a retomar el intento por llegar a Marte nada menos que con 2 rovers gemelos y netamente más grandes que el Sojourner, de hecho cada uno pesaba 130 kilogramos.

En la siguiente oposición marciana, fue la Agencia Espacial Europea (ESA) quien se estrenaría con Marte enviando la sonda Mars Express con su aterrizador «Beagle». La nave llegó el 25 de diciembre de 2003, y si bien el Beagle se perdió impactando contra la superficie, los 7 instrumentos científicos cuyos objetivos principales era la búsqueda de agua, conocer mejor la atmósfera marciana y la geología del planeta,  empezaron a funcionar a plena eficacia.

De la configuración de la sonda lo que más resalta es su antena formada por un dipolo extensible de 40 metros de largo que se utiliza como radar-altímetro para mapear el subsuelo del planeta (MARSIS). Tanto este instrumento como el espectrómetro OMEGA han identificado hielo de agua bajo la superficie y también posibles lagos subterráneos de agua líquida. La primera detección fue de agua helada en 2004 en el polo sur de Marte. Actualmente la misión solo está parcialmente operativa (de hecho se realiza ciencia con una de las cámaras de navegación VMC) y sirve como enlace con otras misiones de superficie, si bien la interpretación de sus datos todavía da para la publicaciones de papers científicos sobre el planeta.

Por su parte NASA lanzaba dos rovers gemelos, los Mars Exploration Rovers (MERs: Opportunity  y Spirit), que iban a aterrizar sobre dos puntos opuestos de la superficie marciana utilizando el mismo sistema final de aterrizaje que la misión Pathfinder, los airbags. El 10 de junio de 2003 partía MER-A (Spirit) y el 7 de julio lo hacia el MER-B (Opportunity).

Spirit aterrizó en el cráter Gusev el 4 de enero de 2004 mientras que Opportunity aterrizaba en Meridiani Planun el 25 de ese mismo mes. Ambos aterrizajes fueron exitosos, y las primeras imágenes, incluidos los primeros panoramas –análogos a los obtenidos por la Pathfinder en 1997- colapsaron los servidores de NASA por el número de visitantes, con casi 2.000 millones de visitas.

Los rovers tenían como finalidad la búsqueda y análisis de rocas y formaciones del suelo que implicaran la presencia pasada de agua sobre la superficie. Spirit finalizó su misión en mayo de 2011, por una pérdida de energía debido a la imposibilidad de recargar las baterías con las placas solares, tras más de 2200 días de trabajo (estaba certificado para una operación de sólo 3 meses), mientras que se Opportunity se mantuvo operativo hasta agosto de 2018 (¡!). La infografía inferior (Spirit and Opportunity by the numbers) se ve el rendimiento de ambos rovers que han constituido uno de los éxitos indiscutibles de NASA sobre la superficie marciana.

 Recomiendo la pagina web de NASA destinada a las fotografías, vídeos e información obtenida por estos dos rovers intrépidos [7] con recorridos y duración bastante diferentes, y que constituyen ya unos de los legados para la humanidad de la exploración detallada de la superficie marciana.

Ambos rovers evidenciaron la presencia de antiguos manantiales (serendipia del rover Spirit), la evidencia de un ciclo de agua en tiempos relativamente recientes, tales como un millón de años, y la evidencia de una atmósfera densa debido a los carbonatos que se encontraron en superficie. El 2 de marzo de 2004 en una rueda de prensa se comunicó que la evidencias que el lugar de aterrizaje de Opportunity había cambiado la geología de la zona debido a la acción del agua eran casi irrefutables. La detección de Jarosita en la zona así como hematita –óxido de hierro hidratado- evidencias la permanencia de agua durante largos períodos en el pasado. Posteriormente se identificó la zona, más concretamente a una posible zona costera de un mar salado, en palabras del director de proyecto de los MERs, Dr. Steve Squyres. Sin embargo estas afirmaciones fueron cuestionadas posteriormente.

La siguiente misión en llegar al planeta fue el orbitador de 2.200 kilogramos Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), lanzado en agosto de 2005 y que llegó a órbita marciana en marzo de 2006. El objetivo de la misión era proporcionar una topografía marciana superior, para lo cual dispone de la cámara HiRISE que durante una de sus órbitas a finales de septiembre de 2006 fue capaz de detectar incluso  al rover Opportunity. Actualmente la nave sigue siendo operativa, además de utilizarse como radio-enlace de comunicaciones.

Las imágenes de Marte tomadas por la MRO constituyen actualmente, además de su indiscutible carácter científico, las más bellas tomadas del planeta rojo  desde órbita, con una resolución que puede alcanzar hasta los 30 centímetros de resolución (¡!) y que merecen mucho la pena visitar en el website de la misión [8], con 410 Terabits transferidos a fecha de marzo de 2021 (la MGS envió 1.750 Gigabits), así como en la página celebrando sus 15 años de misión por parte de las instalaciones de la DSN en Madrid [9]. Os invito a que disfrutéis de ellas en la website citada.

NASA volvería a intentar aterrizar en Marte en zonas de altas latitudes cercanas al polo, en esta ocasión al polo norte. MPL había fracasado en su intento de 1999, pero los aterrizajes exitosos de los dos MERs y la resolución que se estaba recibiendo por la MRO (NASA)  y Mars Express (ESA) para elegir un lugar de aterrizaje adecuado, permitió que se lanzara en 2007 el aterrizador Phoenix Mars Lander PML (680 Kg), que utilizaría retrocohetes para posarse en mayo de 2008 con la misión de estudiar la evolución geológica que habría marcado la presencia de agua en el pasado y analizar muestras de suelo mediante una pala en unos experimentos -mucho más avanzados tecnológicamente – pero que nos recordaba a los de las Viking de mediados de  los años 70.

La misión estuvo operativa durante 6 meses, pero algunos resultados fueron espectaculares, como anunció NASA en julio de 2008, con el encuentro de hielo de agua en la zona de aterrizaje y seguimiento de un proceso de sublimación del hielo en la zona donde tomaba muestras el brazo robótico.

Como declaró el Dr. W. Boynton (Universidad de Arizona) «es la primera vez que se toca y se prueba el agua marciana». También el análisis de pH situaba el entorno con una acidez muy parecida a las zonas antárticas de la Tierra. En septiembre, la Phoenix  (PML) detectó nieve en la atmósfera marciana, que se sublimaba antes de llegar a la superficie y se originaba a una altura de unos 4 kilómetros de altura. También se detectaron carbonatos cálcicos que implicaban procesos geológicos vinculados al agua.

Hay que decir que 3 años antes, Mars Express (ESA) había hecho pública una espectacular fotografía del interior de un cráter pequeño (35 kilómetros de diámetro y 2 de profundidad) en la zona de Vastitas Boreales que mostraban un fondo helado, que tras el análisis de los especialistas de misión se aseguró que  las imágenes no se correspondía con CO2 helado, si no con agua.

En 2011 se lanzarían 2 misiones a Marte, la Ruso-China Fobos-Grunt compuesta por un orbitador y un ambicioso aterrizador con retorno de muestras, que falló antes de la inserción a la órbita de transferencia, y el lanzamiento de NASA a finales de ese año del MARS SCIENCE LABORATORY (MSL- Curiosity), un nuevo rover mucho más grande, pesado y ambicioso que los MERs, a los que triplica en peso, y también va mucho más allá en presupuesto.

Curiosity es un rover de 900 kilogramos de peso, que aterrizó exitosamente en el cráter Gale (tierras bajas de Elysium Planitia) de 150 Km de diámetro en agosto de 2012. La fuente de energía es en este caso un generador de radioisótopos (RTG), que le garantizan su no dependencia del estado de placas solares durante más de una década (14 años estimados), y su capacidad de análisis  superior gracias a sus múltiples cámaras, sus espectrómetros (a destacar la ChemCam que se ayuda de un láser para vaporizar rocas a 10 metros de distancia), detectores de radiación, estación meteorológicas (REMS de fabricación Española) y su brazo robótico de 30 kilogramos que contiene también un taladro de superficie.

El sistema de aterrizaje que se puso en práctica fue los retrocohetes pero con una nueva maniobra denominada «SkyCrane», un complejo sistema de descenso de los últimos metros (tras las fricción atmosférica y paracaídas) en la que el rover sería soltado mediante unos hilos de la parte superior  del sistema de retrocohetes que después se alejaba de la zona de aterrizaje para no dañarlo. Tenéis una infografía del descenso en la anterior entrada.

Este Rover, actualmente aún operativo, tiene como objetivos primarios la evaluación de procesos geológicos y químicos de la superficie de Marte, determinar posibles entornos en los que sea posible encontrar componentes orgánicos del carbono  e investigar la presencia de los componentes básicos para la vida, como presencia simultánea de carbono, hidrógeno, oxígeno nitrógeno, fósforo y azufre (CHONPS), y naturalmente mejorar la comprensión de la dinámica atmosférica y radiación en superficie, de cara a la futura llegada de tripulaciones al planeta.

Después de más de 3.000 soles en Marte, la cantidad de imágenes, vídeos e información de los kilómetros recogidos por este intrépido rover, que está superando también toda expectativa de vida útil, es brutal. Lo mejor es que echéis una mirada a su website que también merece mucho la pena. [10]

Como anuncia NASA en su página, esta misión se engloba dentro de la hoja de ruta de exploración marciana que se encontraría entre “seguir el agua” y “buscar signos de vida”.

Por cierto, al igual que con el rover Perseverance que ha llegado recientemente a superficie (febrero 2021), también podéis seguir toda la trayectoria de exploración en una especie de «tiempo real» [11]  y retroceder al histórico de sus trabajos y recorridos, además de encontrar mucha información interactiva.

En 2013 dos misiones serían lanzadas sobre Marte, el orbitador  Mars Orbiter Mission (MOM- Mangalyaan) de la Agencia Espacial India (ISRO), para estudios generales de la atmósfera marciana con seis instrumentos científicos, y el orbitador MAVEN de NASA, con ocho instrumentos científicos,  para profundizar en la interacción del viento solar con la atmósfera del planeta. En septiembre de 2014 MOM llegó correctamente a órbita, así como MAVEN. Este último orbitador realizó el primer mapa completo de las corrientes eléctricas que genera el planeta Marte, con su actual débil campo magnético, y como afecta al comportamiento de la atmósfera, gracias a una órbita bastante elíptica en la que se llega a acercar a solo 150 kilómetros de altura sobre la superficie.  Se espera que MAVEN siga operativa hasta 2030. Las conclusiones de la misión intentan explicar por qué Marte perdió su campo magnético y con ello como la atmósfera se fue perdiendo debido a la interacción con el viento solar, lo que impidió que siguiera existiendo agua líquida en el planeta. A este respecto también se pueden encontrar las notas de prensa en la website de la misión. [12]

En 2016 una nueva misión iba a poner rumbo al planeta, la europea-rusa, liderado por ESA, ExoMars 2016 (compuesta por un orbitador  TGO y un aterrizador, Schiaparelli) que llegó a órbita  en octubre de 2016. El orbitador Trace Gas Orbiter (TGO) tenía como misión monitorear los gases traza, especialmente el metano que había sido detectado en dos ocasiones por el rover Curiosity en superficie, como posible indicador de actividad biológica (aunque también podría ser geológica), y el aterrizador Entry Descend and Landing (EDL- Schiaparelli) para practicar el aterrizaje sobre la superficie de Marte.  Mientras que la primera sigue en órbita, un fallo de software parece ser que hizo que se estrellara sobre la superficie el aterrizador EDL.

El año del lanzamiento del Tesla Roadster por Space X con su Falcon 9 Heavy  (2018), fue el año en que la NASA envió un aterrizador para conocer el interior profundo de Marte: la misión InSight (Interior Exploration using Investigations, Geodesy and Heat Transport) con tres instrumentos científicos principales. También le acompañaban 2 cubesats de comunicaciones ya que ninguna de los tres orbitadores MRO, MAVEN o MO2001 podían darle cobertura de su señal. Su lanzamiento había sido previsto para 2016, pero  el sismógrafo francés presentó una falla que obligó a la siguiente ventana de lanzamiento. En el mes de mayo de 2018, InSight partió de la Tierra y aterrizó satisfactoriamente en Marte en noviembre de ese año al oeste de Elysium Planitia.

En diciembre  de 2018 se desplegó el sismómetro mediante un brazo robótico y dos meses después una campana de protección pare evitar interferencias atmosféricas en el registro. También se perforó mediante un taladro para colocar una sonda de temperatura. Sin embargo el instrumento de perforación principal se trabó, y pese a los esfuerzos en intentar recuperarlo (incluso golpeando con el brazo robótico)  se dio por perdido a principios de 2021, pudiendo llegar a apenas el 10% de la profundidad prevista, que era 5 metros de profundidad. La misión pudo  registrar las vibraciones y transformarlas en el sonido del viento en la superficie de Marte (diciembre de 2018). Durante el primer año de funcionamiento se registraron casi 200 eventos sísmicos, unos 20 casi de magnitud 4. También hubo mediciones anómalas de la intensidad del campo magnético (hasta 10 veces mayor de lo estimado desde órbita) que no han podido ser explicadas satisfactoriamente.

La estación meteorológica TWINS de InSight  se convirtió en la segunda estación activa sobre el planeta, desarrollada íntegramente en España (Centro de Astrobiología de Madrid-CAB-, CSIC, principalmente).

Recientemente, con la llegada del invierno a la zona del aterrizaje, los instrumentos en funcionamiento han sido puestos en hibernación pues sus paneles solares han sido cubiertos por bastante cantidad de polvo, y aunque se planea que siga operativo hasta 2022 o 2023, dependerá de que el viento limpie de polvo marciano los paneles (como sucedió en los MER’s) y de la insolación solar recibida cuando pase el invierno. Hasta la fecha, se han registrado casi 500 sismos.

Y llegamos a 2020, el año más histórico en la exploración del planeta rojo, por varios motivos. En la ventana de lanzamiento del pasado verano estaba previsto que nada menos 4 misiones de exploración partieran hacía Marte. Debido a la pandemia de la Covid19 declarada a principios del año pasado, la EXOMARS 2020 liderada por la ESA y con la colaboración de la Agencia Espacial Rusa, no pudo completar los plazos para el lanzamiento. Este aterrizador y rover se lanzarán en la ventana de 2022. Sin embargo las otras 3 misiones sí partieron hacia el planeta Marte enviadas por la Agencia Espacial de la India (orbitador), Agencia Espacial China (orbitador, aterrizador y un rover de 200 kg) y Agencia Espacial Estadounidense (rover).

Las dos primeras, Hope y  Tianwen 1 ingresaron exitosamente en órbita marciana con pocas horas de diferencia a principios de febrero de 2021.  China se convertía en el sexto país en llegar a órbita marciana. El rover de NASA, Perseverance, aterrizó con éxito, envuelto en gran expectación mediática, en el cráter Jezero de 50 kilómetros de diámetro, el 18 de febrero de 2021, mediante un sistema mejorado del utilizado por el anterior rover Curiosity (900 Kg) en 2012, es decir, aerofrenado con escudo térmico, paracaídas y maniobra con retrocohetes «Skycrane». Esta maniobra se encuentra descrita en una infografía de la primera entrega de esta serie.

El rover Perseverance es actualmente noticia en todos los medios, y en la website de NASA [13]  tenemos abundante información de toda la misión y los ambiciosos objetivos: buscar vida pasada o presente en el planeta. El aterrizaje de este rover  de más de 1000 Kg de peso (el más pesado y completo enviado jamás) tenía como destino  el cráter Jerezo, un cráter de impacto que presenta un antiguo delta donde desembocaba un rio. El cráter estuvo lleno de agua probablemente durante cientos de miles de años.

La precisión del aterrizaje fue la más alta hasta el momento, con un error de dispersión de solo 8×7 kilómetros, decidiendo el vehículo donde posarse mediante un sistema de decisión propia conocida como LVS (Lander Vision System) que se basa en la toma de imágenes durante el descenso y la comparación con una base de datos del ordenador de a bordo para decidir hacia dónde dirigirse en el aterrizaje. Este sistema, totalmente nuevo para NASA, se ha empleado en las misiones chinas recientes a la Luna, aunque desconocemos su grado de similitud.

Hay que tener en cuenta que todas las misiones a Marte sufren una latencia de señal de más de 10 minutos, por lo que en estos llamados «7 minutos de terror» desde la llegada al planeta en órbita interplanetaria (20.000 Km /h) hasta su descenso sobre la superficie (<3 Km/h) debe hacerse en modo completamente automático sin posibilidad de interacción con la sala de control.

Perseverance,  además de 23 cámaras y 2 micrófonos para grabar el auténtico sonido directo de Marte, lleva siete instrumentos científicos principales: MastcamZ (sistema de cámaras para imágenes panorámicas, estereoscópicas y por primera vez con zoom), SuperCam (cámara dotada de espectrómetros y láser para examinar la naturaleza de pequeños cuerpos a 7 metros de distancia)  , SHERLOC (cámara y espectrómetro  con láser para detectar compuestos orgánicos), PIXL (espectrómetro de rayos X), RIMFAX (radar de superficie), MOXIE (experimento de producción de O2 a partir de CO2 atmosférico) y MEDA (estación meteorológica). Decir que esta última, MEDA, ya en funcionamiento, constituye la tercera estación funcionando sobre el planeta con diseño completamente español. Pero es importante decir que en otros instrumentos también han participado investigadores españoles, como es en la MastcamZ y en la antena de alta ganancia que lleva el rover para comunicarse con la Tierra. Además muchos españoles a través del propio JPL y otras entidades internacionales, participan del proyecto, es por ello que por primera vez en su historia, NASA retransmitió el evento del aterrizaje también en español.

Además de todo ello, Perseverance incluye un sistema de encapsulado de muestras (30) para futuro retorno a la Tierra (proyecto en estudio por ESA/NASA) y un pequeño helicóptero de 1,8 Kg, el INGENUITY, que hará vuelos de hasta 15 metros de altura y 90 segundos de duración que servirá como prueba tecnológica y de ayuda a la trayectoria de Perseverance. Ingenuity será la primera nave en «volar» en otro mundo, si todo va bien. Sus hélices se moverán a la friolera de 2.500 rpm (revoluciones por minuto) para que sus aspas de 1 metro le den sustentación en la tenue atmósfera marciana, con el 1% de densidad atmosférica respecto a la de la Tierra.

Algo emociónate está esperando ser descubierto en algún lugar de Marte.

Mientras tanto, la Agencia Espacial China hace por fin público recientemente el lugar de aterrizaje de su rover, maniobra que se realizará desde la órbita marciana durante el próximo mes de mayo de 2021. ¿Tendrá el mismo éxito que Perseverance? En todo caso, es evidente que el gigante asiático está desarrollando una carrera por el espacio de una forma mucho más rápida y sorprendente de lo que pensábamos hace escasamente una década, y muchas veces se suele citar que está consiguiendo éxitos que NASA o ROSCOSMOS (como heredera de la Agencia Espacial de la antigua URSS) tardó décadas en alcanzar. Respecto a este último apunte, no lo comparto del todo pues pienso que no se pueden comparar éxitos espaciales en décadas diferentes con tecnologías mucho más avanzadas.

Se suele citar que aproximadamente la mitad de las naves enviadas al planeta rojo han fracasado, y especialmente la antigua Unión Soviética URSS/ Rusia es la que peor parte se ha llevado en estos fracasos.

Por cierto, China ha sido la sexta potencia en llegar a Marte, y hemos hablado de EE.UU, Rusia (consideremos heredera de la extinta URSS), ESA (consideramos Europa como un único país a nivel de exploración espacial bajo la bandera de ESA), India y Emiratos Árabes Unidos (llegó a órbita horas antes que China),  ¿hemos hecho las cuentas bien o nos hemos dejado a alguien por el camino? ¿Cuál es el motivo de ello?

Te lo propongo como acertijo si eres un o una astrotrastornad@ de la exploración espacial.

Y esto, esto es todo, amig@s,…de momento. Espero que si has llegado hasta el final, hayas disfrutado, y como regalo de perseverancia, échale una mirada a este enlace (por si no lo conoces aún), seguro que juegas con él un rato.

https://mars.nasa.gov/explore/mars-now/

¡A cuidarse mucho!

Referencias del texto:

[4] https://www.jpl.nasa.gov/missions/mariner-9-mariner-i

[5] https://space.skyrocket.de/doc_sat/ip_probe.htm

[6] https://apod.nasa.gov/apod/image/0401/marsapan_spirit_big.jpg

[7] https://mars.nasa.gov/mer/index.cfm

[8] https://mars.nasa.gov/mro/

[9] https://www.mdscc.nasa.gov/index.php/2020/08/13/imagenes-de-mars-reconnaissance-orbiter-en-su-15o-aniversario/

[10] https://mars.nasa.gov/msl/home/

[11] https://mars.nasa.gov/msl/mission/where-is-the-rover/

[12] https://www.nasa.gov/mission_pages/maven/main/index.html

[13] https://www.nasa.gov/perseverance

4 comentarios en “Marzo Marciano (II): Las 10 cosas imprescindibles que debes saber sobre Marte

  1. Wow, (que no la señal 😂)! Menudo trabajo de documentación y redacción hay detrás del artículo. Es sorprendente la evolución tecnológica de las últimas décadas, aunque sería más justo decir que es sorprendente lo que el ser humano es capaz de conseguir.
    De todas maneras no puedo dejar de pensar que toda esta maquinaria tiene tan solo, a día de hoy, billete de ida. Es decir que se quedará allí por siglos o más. Vale, podríamos decir que sería como si en la Tierra solo hubiese 5 coches (por poner un ejemplo exagerado). Me “divierte” pensar que si la raza humana se extingue y algun otro ser inteligente llega se encontrará en Marte con unos “aparatos” incomprensibles y puede que no sepam ni de su origen ni temporalidad.
    Un saludo!

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