Marte es un planeta polvoriento. Desde pequeños torbellinos de polvo hasta grandes tormentas que envuelven el planeta, el polvo es un desafío constante para las misiones de investigación. Eso fue especialmente cierto para Ingenuity, el helicóptero que desde febrero de 2021 ha estado explorando Marte junto con el rover Perseverance de la NASA. Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología Stevens, el Instituto de Ciencias Espaciales y el Laboratorio de Propulsión a Chorro han completado el primer estudio del mundo real de la dinámica del polvo marciano basado en los primeros vuelos históricos de Ingenuity en el Planeta Rojo, allanando el camino para futuras misiones de helicópteros extraterrestres..
El trabajo, publicado en la edición de diciembre de 2022 de Journal of Geophysical Research: Planets, podría respaldar el Programa de devolución de muestras de Marte de la NASA, que recuperará muestras recolectadas por Perseverance, o la misión Dragonfly que pondrá rumbo a Titán, la luna más grande de Saturno, en 2027..
« Hay una razón por la que los pilotos de helicópteros en la Tierra prefieren aterrizar en helipuertos », dijo Jason Rabinovitch, coautor y profesor asistente en Stevens. « Cuando un helicóptero aterriza en el desierto, su corriente descendente puede levantar suficiente polvo para causar un ‘apagón’ de visibilidad cero, y Marte es efectivamente un gran desierto ».
Rabinovitch ha estado trabajando en el programa Ingenuity desde 2014, se unió al Laboratorio de Propulsión a Chorro poco después de que el concepto se presentó por primera vez a la NASA y creó los primeros modelos teóricos de levantamiento de polvo de helicópteros en los polvorientos entornos marcianos. En Stevens, Rabinovitch continúa trabajando con JPL e investiga las interacciones entre la superficie y la pluma durante el descenso motorizado de una nave espacial. También modela la inflación de paracaídas supersónicos y los fenómenos geofísicos, como las columnas de Encélado.
Estudiar la dinámica del polvo en otro planeta no es fácil, explicó Rabinovitch. « 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 podemos obtener ».
Para superar ese desafío, Rabinovitch y sus colegas en JPL utilizaron técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes para extraer información de seis vuelos de helicópteros, todos videos de baja resolución capturados por Perseverance. Al identificar pequeñas variaciones entre los cuadros de video y la intensidad de la luz de los píxeles individuales, los investigadores pudieron calcular tanto el tamaño como la masa total de las nubes de polvo que se levantaron cuando Ingenuity despegó, se mantuvo en el aire, maniobró y aterrizó.
Los resultados estuvieron a una distancia sorprendente de los modelos de ingeniería de Rabinovitch; en sí mismo un logro notable, dada la información limitada disponible para el equipo allá por 2014, cuando Rabinovitch y sus colegas estaban escribiendo cálculos detallados destinados a respaldar el original. diseño de ingenio.
La investigación muestra que, como se predijo, el polvo es una consideración importante para los helicópteros extraterrestres, y se estima que Ingenuity levantó alrededor de una milésima parte de su propia masa (cuatro libras) en polvo cada vez que voló. Eso es muchas veces más polvo del que generaría un helicóptero equivalente en la Tierra, aunque Rabinovitch advierte que es complicado establecer comparaciones directas.
« Fue emocionante ver el video 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 », dijo Mark Lemmon, científico investigador principal de el Laboratorio de Ciencias de Marte del Instituto de Ciencias Espaciales y primer autor del estudio.
« Cuando piensas en el polvo de Marte, tienes que considerar no solo la gravedad más baja, sino también los efectos de la presión del aire, la temperatura, la densidad del aire; hay muchas cosas que aún no entendemos completamente », dijo Rabinovich. Aún así, agregó, eso es lo que hace que estudiar las nubes de polvo de Ingenuity sea tan emocionante.
Una mejor comprensión de los apagones podría ayudar a la NASA a extender futuras misiones robóticas al mantener los paneles solares operativos durante más tiempo o facilitar el aterrizaje seguro de equipos delicados en la polvorienta superficie marciana. También podría ofrecer nuevos conocimientos sobre el papel del viento y el polvo transportado por el viento en los patrones climáticos y la erosión, tanto en la Tierra como en entornos extremos alrededor del Sistema Solar.
Vídeo : https://youtu.be/MqD5-2buHZE