Cada vez más parece que el futuro de la exploración espacial podría involucrar a los drones a lo grande.
Ya lo hemos visto aquí en la Tierra, donde todo tipo de drones voladores son utilizados por todo tipo de personas para todo tipo de cosas. Los drones son particularmente útiles en el desarrollo de recursos, exploración, imágenes y teledetección.
¿Podría el futuro ver aviones no tripulados volando en la delgada atmósfera marciana?
La NASA ha otorgado # 3,1 millones a un grupo de la Laboratorio planetario y lunar (LPL) en la Universidad de Arizona para ver si pueden hacer realidad ese futuro. El grupo está dirigido por Christopher Hamilton, profesor asociado de la LPL. Hamilton se especializa en vulcanología y flujos de lava, cosas que ocupan un lugar destacado en la superficie marciana.
En Marte, los drones podrían proporcionar un apoyo crítico a un rover o módulo de aterrizaje y mejorar los resultados de la misión por un costo adicional mínimo, en relación con el costo de una misión rover. Podrían explorar áreas inaccesibles para los rovers, identificar objetivos de interés y ayudar a encontrar caminos a través de terrenos difíciles. Los drones podrían incluso recolectar muestras. El equipo de Hamilton está llamando a la idea Rover - Redes de exploración de vehículos aéreos, o RAVEN.
Los campos de lava de Holuhraun con vapor en aumento. Crédito de la imagen: Christopher Hamilton.
RAVEN representa un cambio en cómo la NASA ha abordado históricamente la exploración de otros mundos. Según Hamilton, la exploración ha seguido un proceso de cuatro pasos hasta ahora: sobrevuelo, orbitador, módulo de aterrizaje y luego un rover. Así es más o menos cómo se ha desarrollado la exploración de Marte. Primero, una serie de sondas Mariner hicieron sobrevuelos para recopilar información, luego Programa vikingo puso una nave espacial en órbita alrededor de Marte y un módulo de aterrizaje en la superficie. Luego, la misión Pathfinder entregó la pequeña Enviar rover a la superficie de Marte. Actualmente, hay varios orbitadores alrededor de Marte, un módulo de aterrizaje y un rover en la superficie con más en camino.
Pero con RAVEN, las cosas se verían un poco diferentes.
'Con RAVEN, estamos agregando 'volar' a esa lista', dijo Hamilton. “Y no solo eso, todo el concepto está realmente orientado a construir nuevas tecnologías y procedimientos para que dos robots trabajen juntos en un cuerpo extraterrestre. Vamos a ver cómo un rover y un dron pueden trabajar juntos para maximizar el resultado científico de tal misión ”.
Christopher Hamilton, del Laboratorio Lunar y Planetario, lanza un dron durante las pruebas de vuelo en el campo de flujo de lava de Holuhraun. Crédito de la imagen: Christopher Hamilton
RAVEN se basará en el trabajo realizado con el Perseverance Rover. Cuando Perseverance aterrice en Marte en aproximadamente un mes, llevará el pequeño Helicóptero de ingenio con eso. El ingenio es una misión de demostración de tecnología y se adjuntará al vientre del rover Perseverance. La NASA espera que el diminuto helicóptero realice uno o más vuelos durante su misión de treinta días.
Hamilton es el investigador principal del grupo que estudia la viabilidad del concepto de dron y rover. Fueron a Islandia para trabajar en el concepto en el Campo de flujo de lava de Holuhraun . Grandes porciones de la superficie marciana están cubiertas de campos de lava, lo que hace que el área de Holuhraun sea un análogo deseable.
'Es una de las propiedades inmobiliarias más nuevas del mundo', dijo Hamilton sobre los campos de lava yermos. 'Lo que nos hace especialmente interesante es que la lava se colocó en un área arenosa, que es muy similar a lo que parecen algunos terrenos marcianos'.
Obviamente, volar en la densa atmósfera de la Tierra es un mundo más que volar en la delgada atmósfera de Marte. Pero probar RAVEN sobre los campos de lava en Islandia aún arrojará información y conocimientos útiles. Es una excelente oportunidad para probar instrumentación para estudiar campos de lava.
'Los terrenos volcánicos ofrecen objetivos interesantes para la exploración debido a su potencial para generar sistemas hidrotermales habitables, que podrían sustentar o preservar la vida microbiana'.
Christopher Hamilton, laboratorio lunar y planetario
El uso de ubicaciones en la Tierra como análogos de Marte no es nuevo. Es una forma estándar de probar tecnologías y entrenamiento de astronautas . Las tierras altas de Islandia se han utilizado antes, y los astronautas del Apolo se entrenaron allí antes de caminar sobre la Luna.
Hubo erupciones en el área de Holuhraun hace tan solo cinco años, lo que lo convierte en un terreno extremadamente joven. Si bien la mayor parte de la actividad volcánica en Marte probablemente terminó hace mucho tiempo, los campos de lava en ese planeta son algunas de las características del terreno más jóvenes allí. Los científicos quieren estudiarlos por diversas razones. Algunos científicos piensan que todavía puede haber algo de vulcanismo en Marte. Si lo hay, puede haber sistemas de respiraderos hidrotermales subterráneos.
'Los terrenos volcánicos ofrecen objetivos interesantes para la exploración debido a su potencial para generar sistemas hidrotermales habitables, que podrían sustentar o preservar la vida microbiana', dijo Hamilton. 'RAVEN haría que esos lugares fueran accesibles por primera vez'.
Un mapa geológico de Marte que muestra todos los diferentes tipos de terreno. Click para agrandar. Crédito de la imagen: Por Patrick Zasada - VSWD Wiss. Kolloq (20.9.2013) Resumen, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30473118
Los campos de lava son una superficie demasiado accidentada y desigual para que los atraviese un rover con ruedas. No solo en Islandia, sino también en Marte. Entonces, desarrollar un dron es la solución lógica al problema de explorar los campos. De hecho, los drones pueden convertirse en adiciones deseables a los rovers en todos los demás mundos, simplemente porque volar es mejor que conducir en muchos casos.
La NASA lo sabe y esperan aprender más sobre las operaciones de drones durante los tres años de funcionamiento de RAVEN. RAVEN no se trata tanto de probar las capacidades de vuelo del dron, ya que volar en Marte es muy diferente de volar en la Tierra. En su lugar, esperan aprender más sobre las posibilidades de adquisición de muestras y la navegación basada en modelos de terreno informáticos en 3D. Cuando se combinan con los resultados del helicóptero ingenio del Perseverance Rover, los resultados de RAVEN deberían proporcionar una base sólida para desarrollar futuros drones que funcionen de la mano con los rovers.
Características del flujo de lava de diferentes edades en la región de Daedalia Planum en Marte. La imagen de la derecha es topográfica. El campo de color azul de la izquierda es mucho más antiguo que el de la derecha. El más viejo de la izquierda es mucho más suave, mientras que el rosa más joven de la derecha es mucho más áspero. Un dron volador permitiría la exploración de superficies rugosas como este campo de lava. Crédito de la imagen: ESA / DLR / FU Berlin, CC BY-SA 3.0 OIG
“Una vez que Mars Helicopter demuestre la capacidad de volar en Marte, diseñaríamos las capacidades del sistema de próxima generación”, dijo Hamilton. 'Específicamente, estaríamos viendo lo que haría con la arquitectura de próxima generación'.
RAVEN probará varias cargas útiles, incluidas liderar , imagen hiperespectral y tecnología de perforación. El OSIRIS-Rex de la NASA usó lidar para navegar hasta la superficie del asteroide Bennu y recolectar muestras. Las mejoras en los sistemas LIDAR darán a los futuros drones potentes capacidades de navegación autónoma. Las imágenes hiperespectrales permiten a RAVEN tomar imágenes a través del espectro electromagnético a la vez, lo que aumenta la cantidad de datos recopilados durante cada vuelo.
RAVEN también cuenta con un prototipo de garra. La garra se puede usar para recolectar muestras de rocas e incluso bolas de arena. Entonces puede devolver las muestras a su móvil.
'... este proyecto es parte de la visión audaz de llevar humanos a Marte en un futuro no muy lejano'.
Robert Robbins, presidente de la Universidad de Arizona.
La NASA tiene una relación de larga data con la Universidad de Arizona y el Laboratorio Lunar y Planetario. La LPL gestionó el diseño y la construcción de la cámara HiRISE (Experimento científico de imágenes de alta resolución) en el Mars Reconnaissance Orbiter. Ese instrumento está haciendo una enorme contribución al estudio de Marte. La U of A también está muy involucrada en la misión OSIRIS-Rex, y el investigador principal es de la LPL de la Universidad.
“Es un testimonio del historial de larga data de la Universidad de Arizona en exploración planetaria que la NASA continúe confiando en nuestros expertos para encontrar soluciones a algunos de nuestros mayores desafíos”, dijo el presidente de la Universidad de Arizona, Robert C. Robbins. “RAVEN no es una excepción, ya que este proyecto es parte de la visión audaz de llevar humanos a Marte en un futuro no muy lejano. Estoy emocionado de ver a dónde conducirá este proyecto '.