Ingenio, así es el primer helicóptero marciano

Miguel Artime
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Representación artística de Ingenuity, el dron que muy pronto podrá hacer historia surcando los cielos marcianos. (Imagen Creative Commons - crédito NASA/JPL).
Representación artística de Ingenuity, el dron que muy pronto podrá hacer historia surcando los cielos marcianos. (Imagen Creative Commons - crédito NASA/JPL).

El pasado 18 de febrero, la NASA se volvía a marcar un logro tecnológico impresionante al posar sobre Marte un nuevo rover, de más de una tonelada de peso, llamado Perseverance. En los próximos meses, esta máquina imponente recorrerá la superficie marciana tratando de averiguar si alguna vez existió vida en el antiguo lecho de un mar desecado. Pero antes, mucho antes, el robot rodante dejará en el suelo una joya de la tecnología, ligera como una libélula, destinada a hacer un vuelo que muchos equiparan en importancia histórica al de los hermanos Wright en 1903.

Se llama Ingenuity (que se traduce “ingenio”, no “ingenuidad”) y si todo va bien, será el primer artilugio humano en volar por el cielo de otro planeta. Después del enorme reto que supuso colocar al Perseverance en Marte, habrá quien piense que hacer volar a un pequeño dron en Marte es peccata minuta. Se equivocará, volar en Marte es un asunto extremadamente complejo, después de todo la atmósfera en el planeta rojo es menos del 1% de la terrestre. Como podéis imaginar, los ingenieros de la NASA han estado obsesionados todo el tiempo con una cosa: el peso del helicóptero.

El resultado final es asombroso, un dron con dos rotores (cada uno de los cuales mueve una pala rígida de 120 centímetros de longitud) con un peso total de apenas 1800 gramos. Además, dada la distancia entre la Tierra y Marte, no habrá ningún humano manejando la pequeña aeronave robótica sino que el Ingenuity tomará decisiones de forma autónoma.

Repasemos algunas de las características técnicas de este pequeño dron cuyo presupuesto entre construcción y operación se llevó 80 millones de dólares. (Apenas nada comparado con los 2.700 millones totales de la misión Perseverance, según The Planetary Society).

Esquema del dron bi-rotor Ingenuity. (Crédito imagen NASA).
Esquema del dron bi-rotor Ingenuity. (Crédito imagen NASA).

1 Panel Solar

En lo alto del helicóptero se encuentra una célula solar metamórfica de unión cuádruple que tarda un día en recargar las seis baterías de ion-litio con las que cuenta el dron. Curiosamente, la mayor parte de esa energía se empleará en mantener calientes los componentes electrónicos, ya que hay que recordar que la temperatura media en la superficie marciana es de unos -55ºC. Los paneles están diseñados para absorber toda la energía posible, algo muy necesario ya que al estar Marte más alejado del sol, la producción energética allí se reduce a aproximadamente la mitad que en la Tierra.

2 Antena de Comunicaciones

Como otras sondas, el Ingenio tendrá que llamar a casa de vez en cuando. No lo hará directamente, sino que utilizará al robot Perseverance como centralita. Situada junto a los paneles solares, la antena de comunicaciones tiene un alcance de alrededor de 300 metros. Así pues, los cinco vuelos de prueba que realizará el dron, no podrán exceder esa distancia con respecto al rover si quiere permanecer comunicada.

3 y 5 Rotores superior e inferior

El sistema de rotores es de un tamaño enorme en comparación al resto de componentes del helicóptero robótico. Esto es así debido a la densidad de la atmósfera marciana, que es sumamente baja. Para que os hagáis una idea, en la Tierra tenemos que ascender 35 kilómetros sobre la superficie para encontrarnos una densidad similar a la marciana.

Por ello, para despegar las palas de Ingenuity tienen que girar a 2.800 revoluciones por minuto. Esta frecuencia de giro es 10 veces más rápida que la que necesita un helicóptero terrestre para volar. ¿El resultado? Nuestro dron es sumamente ruidoso, al menos para los estándares de la Tierra.

Los ingenieros han tenido así mismo que evitar que el giro fuera mucho más rápido, ya que querían evitar que los rotores superaran la velocidad del sonido en Marte (apenas 870 kilómetros por hora, es decir un 30% inferior a la terrestre) para no tener que vérselas con la resistencia que se generaría en las puntas de las palas. Cada uno de los dos conjuntos de rotor incluye un motor de propulsión, enlaces de paso, y tres servomotores que deben trabajar juntos para mover al helicóptero hacia su destino.

4 Palas

Las dos palas del dron (una por rotor) miden 120 centímetros de largo y están diseñadas para proporcionar empuje en la atmósfera marciana, que como dije equivale a un 1% de la terrestre. En la Tierra, a medida que las palas rotan tienden a provocar una especie de aleteo arriba y abajo, lo cual interfiere en el control de la aeronave. Afortunadamente la baja densidad del aire marciano y una gravedad equivalente a un 38% la terrestre, evitarán este problema.

6 Patas de aterrizaje

Las cuatro patas de aterrizaje están hechas con fibra de carbono y resina epoxi, lo que les da una ligereza tremenda. Se unen a la placa de aterrizaje con elementos de aluminio deformables en las bisagras, lo que ayuda a amortiguar la fuerza del impacto cuando aterriza, evitando así que el helicóptero rebote. El equipo responsable del diseño del dron las probó en todo tipo de superficies análogas a las marcianas, incluyendo rocas y arena.

7 Fuselaje, contenedor de la electrónica

El fuselaje contiene varios sensores, incluyendo altímetros, inclinómetros, dos IMU (unidad de medición inercial) y elementos que minimizan la vibración del vuelo para proteger la electrónica del dron. Como os comentaba, uno de los mayores retos del Ingenio consistirá en mantener la electrónica a una temperatura lo suficientemente caliente como para que sea operativa. Para ello se han desarrollado varias técnicas como enterrar el conjunto de baterías en lo más profundo de la caja y rodearlas de calentadores y deflectores. Además, la caja está forrada con una película de tungsteno de alta absorción diseñada para recolectar todo el calor natural del sol. En última instancia, los técnicos han inyectado CO2 en el interior del fuselaje, un gas que funciona muy bien como aislante térmico.

En fin, muy pronto espero poder contaros qué tal le ha ido a esta pequeña maravilla en su primer vuelo en Marte. Hay que decir que el sentido de la misión es simplemente probar el concepto, es decir demostrar que se puede volar en Marte. Para ello el conjunto Perseverance e Ingenuity tendrán 30 soles marcianos (cada sol equivale a 24 horas, 39 minutos y 35 segundos terrestres) para realizar una serie de 5 vuelos de prueba.

Cada vuelo durará entre 30 y 90 segundos, y en el primero solo van a intentar que la nave despegue del suelo y mantenga su posición estática a la altura de un primer piso (unos tres metros) durante algo menos de medio minuto, tras lo cual volverá a posarse.

No se vosotros, pero yo estoy deseando ver las imágenes del horizonte marciano que el dron grabará en color con su cámara de 13 megapixels Sony (el robot cuenta con otra cámara en blanco y negro que usa para navegar).

Me enteré leyendo Popular Mechanics

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