Un aterrizaje en Marte es el aterrizaje de una nave espacial en la superficie de Marte . De los múltiples intentos de aterrizaje en Marte por parte de naves espaciales robóticas no tripuladas, diez han tenido aterrizajes suaves y exitosos. También se han realizado estudios para una posible misión humana a Marte que incluya un aterrizaje, pero no se ha intentado ninguno.
A partir de 2023, la Unión Soviética , Estados Unidos y China han realizado aterrizajes en Marte con éxito. [1] La sonda soviética Mars 3 , que aterrizó en 1971, fue el primer aterrizaje exitoso en Marte, aunque la nave espacial falló después de 110 segundos en la superficie. Todos los demás intentos soviéticos de aterrizaje en Marte fracasaron. [2] Viking 1 y Viking 2 fueron los primeros aterrizadores exitosos de la NASA, lanzados en 1975. El Mars Pathfinder de la NASA , lanzado en 1996, entregó con éxito el primer rover de Marte , Sojourner . En 2021, el primer módulo de aterrizaje y rover chino, Tianwen 1 , aterrizó con éxito en Marte.
A partir de 2021, todos los métodos de aterrizaje en Marte han utilizado una secuencia de paracaídas y carcasa aerodinámica para la entrada y el descenso en la atmósfera de Marte, pero una vez que se desmonta el paracaídas, hay tres opciones. Un módulo de aterrizaje estacionario puede descender desde la carcasa trasera del paracaídas y viajar en retrocohetes hasta el fondo, pero un explorador no puede cargar cohetes que no sirven para nada después del aterrizaje.
Un método para los rovers más ligeros es encerrarlos en una estructura tetraédrica que, a su vez, está encerrada en bolsas de aire . Después de que se desprenda la cubierta aerodinámica, el tetraedro se baja del paracaídas posterior con una correa para que las bolsas de aire se puedan inflar. Los retrocohetes en la cubierta posterior pueden ralentizar el descenso. Cuando se acerca al suelo, el tetraedro se libera para caer al suelo, utilizando las bolsas de aire como amortiguadores . Cuando se detiene, el tetraedro se abre para exponer el rover.
Si un rover es demasiado pesado para usar bolsas de aire, los retrocohetes se pueden montar en una grúa aérea . La grúa aérea cae desde la carcasa trasera del paracaídas y, a medida que se acerca al suelo, el rover se baja con una correa. Cuando el rover toca el suelo, corta la correa para que la grúa aérea (con sus cohetes aún en funcionamiento) se estrelle bien lejos del rover. Tanto Curiosity como Perseverance utilizaron una grúa aérea para aterrizar. [3]
Para los módulos de aterrizaje que sean incluso más pesados que el rover Curiosity (que requería una cubierta aerodinámica de 4,5 metros de diámetro), los ingenieros están desarrollando una combinación de desacelerador supersónico de baja densidad , rígido e inflable , que podría tener 8 metros de diámetro. Tendría que estar acompañado por un paracaídas proporcionalmente más grande. [4]
El aterrizaje de naves espaciales robóticas , y posiblemente algún día de seres humanos, en Marte es un desafío tecnológico. Para lograr un aterrizaje favorable, el módulo de aterrizaje debe abordar estos problemas: [5] [6]
En 2018, la NASA logró aterrizar con éxito el módulo de aterrizaje InSight en la superficie de Marte, reutilizando la tecnología de la era Viking . [7] Pero esta tecnología no puede permitirse el lujo de poder aterrizar una gran cantidad de cargas, hábitats, vehículos de ascenso y humanos en caso de misiones tripuladas a Marte en un futuro cercano. Para mejorar y lograr este objetivo, es necesario actualizar las tecnologías y los vehículos de lanzamiento . Algunos de los criterios para que un módulo de aterrizaje realice un aterrizaje suave con éxito utilizando la tecnología actual son los siguientes: [8] [5]
A partir del programa Viking, [a] todos los módulos de aterrizaje en la superficie de Marte han utilizado naves espaciales en órbita como satélites de comunicaciones para transmitir sus datos a la Tierra. Los módulos de aterrizaje utilizan transmisores UHF para enviar sus datos a los orbitadores, que luego los transmiten a la Tierra utilizando frecuencias de banda X o banda Ka . Estas frecuencias más altas, junto con transmisores más potentes y reflectores parabólicos más grandes , permiten a los orbitadores enviar los datos mucho más rápido de lo que los módulos de aterrizaje podrían lograr transmitiendo directamente a la Tierra, lo que ahorra un tiempo valioso en las antenas receptoras . [9]
En la década de 1970, varias sondas soviéticas intentaron sin éxito aterrizar en Marte. La sonda Mars 3 aterrizó con éxito en 1971, pero fracasó poco después. Sin embargo, las sondas estadounidenses Viking llegaron a la superficie y proporcionaron varios años de imágenes y datos. Sin embargo, el siguiente aterrizaje exitoso en Marte no se produjo hasta 1997, cuando aterrizó la sonda Mars Pathfinder . [10] En el siglo XXI ha habido varios aterrizajes exitosos, pero también ha habido muchos accidentes. [10]
La primera sonda destinada a ser una sonda de impacto en Marte fue la soviética Mars 1962B , lanzada sin éxito en 1962. [11]
En 1970, la Unión Soviética comenzó a diseñar las misiones Mars 4NM y Mars 5NM con naves espaciales marcianas superpesadas sin tripulación. La primera fue Marsokhod , con una fecha prevista para principios de 1973, y la segunda fue la misión de retorno de muestras de Marte prevista para 1975. Ambas naves espaciales estaban destinadas a ser lanzadas en el cohete N1 , pero este cohete nunca voló con éxito y los proyectos Mars 4NM y Mars 5NM fueron cancelados. [12]
En 1971, la Unión Soviética envió las sondas Mars 2 y Mars 3 , cada una con un módulo de aterrizaje, como parte del programa de sondas M-71. El módulo de aterrizaje Mars 2 no logró aterrizar y se estrelló contra Marte. El módulo de aterrizaje Mars 3 se convirtió en la primera sonda en aterrizar suavemente con éxito en Marte, pero su recopilación de datos tuvo menos éxito. El módulo de aterrizaje comenzó a transmitir al orbitador Mars 3 90 segundos después del aterrizaje, pero después de 14,5 segundos, la transmisión cesó por razones desconocidas. La causa del fallo puede haber estado relacionada con la tormenta de polvo marciana extremadamente poderosa que se estaba produciendo en ese momento. Cada una de estas sondas espaciales contenía un explorador de Marte, PrOP-M , aunque nunca se desplegaron.
En 1973, la Unión Soviética envió dos módulos de aterrizaje más a Marte, el Mars 6 y el Mars 7. El módulo de aterrizaje Mars 6 transmitió datos durante el descenso, pero falló en el momento del impacto. La sonda Mars 7 se separó prematuramente del vehículo portador debido a un problema en el funcionamiento de uno de los sistemas de a bordo ( control de actitud o retrocohetes) y se desvió del planeta a 1.300 km (810 mi).
La misión de retorno de muestras Mars 5M (Mars-79) de doble lanzamiento estaba prevista para 1979, pero se canceló debido a la complejidad y a problemas técnicos. [ cita requerida ]
En 1976, dos sondas estadounidenses Viking entraron en órbita alrededor de Marte y cada una de ellas liberó un módulo de aterrizaje que realizó un aterrizaje suave y exitoso en la superficie del planeta. Posteriormente, tuvieron la primera transmisión exitosa de grandes volúmenes de datos, incluidas las primeras fotografías en color e información científica extensa. Las temperaturas medidas en los lugares de aterrizaje oscilaron entre 150 y 250 K (-123 a -23 °C; -190 a -10 °F), con una variación a lo largo de un día determinado de 35 a 50 °C (95 a 122 °F). Se observaron tormentas de polvo estacionales, cambios de presión y movimiento de gases atmosféricos entre los casquetes polares. Un experimento biológico produjo posibles pruebas de vida, pero no fue corroborado por otros experimentos a bordo.
Mientras buscaba un lugar de aterrizaje adecuado para el módulo de aterrizaje de la Viking 2 , el orbitador Viking 1 fotografió el accidente geográfico que constituye la llamada " Cara de Marte " el 25 de julio de 1976.
El programa Viking fue un descendiente del programa cancelado Voyager , cuyo nombre fue posteriormente reutilizado para un par de sondas del sistema solar exterior.
La sonda espacial Mars Pathfinder de la NASA , con la ayuda del orbitador Mars Global Surveyor , aterrizó el 4 de julio de 1997. Su lugar de aterrizaje fue una antigua llanura aluvial en el hemisferio norte de Marte llamada Ares Vallis , que se encuentra entre las partes más rocosas de Marte. Llevaba un pequeño explorador controlado a distancia llamado Sojourner , el primer explorador marciano exitoso , que viajó unos metros alrededor del lugar de aterrizaje, explorando las condiciones y tomando muestras de las rocas a su alrededor. Los periódicos de todo el mundo publicaron imágenes del módulo de aterrizaje enviando al explorador a explorar la superficie de Marte de una manera nunca antes lograda.
Hasta la transmisión final de datos el 27 de septiembre de 1997, Mars Pathfinder envió 16.500 imágenes desde el módulo de aterrizaje y 550 imágenes desde el explorador, así como más de 15 análisis químicos de rocas y suelos y datos extensos sobre vientos y otros factores meteorológicos. Los hallazgos de las investigaciones realizadas por los instrumentos científicos tanto del módulo de aterrizaje como del explorador sugieren que en el pasado Marte ha sido cálido y húmedo, con agua líquida y una atmósfera más densa. El sitio web de la misión fue el más visitado hasta ese momento.
Mars 96 , un orbitador lanzado el 16 de noviembre de 1996 por Rusia, falló cuando el segundo encendido planeado de la cuarta etapa del Bloque D-2 no ocurrió. Después del éxito de Global Surveyor y Pathfinder, otra serie de fracasos ocurrió en 1998 y 1999, con elorbitador japonés Nozomi y los penetradores Mars Climate Orbiter , Mars Polar Lander y Deep Space 2 de la NASA sufriendo varios errores terminales. Mars Climate Orbiter es tristemente célebre porque los ingenieros de Lockheed Martin confundieron el uso de unidades habituales de EE. UU. con unidades métricas , lo que provocó que el orbitador se quemara al entrar en la atmósfera de Marte. De 5 o 6 misiones de la NASA en la década de 1990, solo 2 funcionaron: Mars Pathfinder y Mars Global Surveyor, lo que convirtió a Mars Pathfinder y su rover en el único aterrizaje exitoso en Marte en la década de 1990.
El 2 de junio de 2003, la sonda Mars Express de la Agencia Espacial Europea despegó del cosmódromo de Baikonur con destino a Marte. La sonda Mars Express estaba formada por el orbitador Mars Express y el módulo de aterrizaje Beagle 2. Aunque la sonda de aterrizaje no estaba diseñada para desplazarse, llevaba un dispositivo de excavación y el espectrómetro menos masivo creado hasta la fecha, así como una serie de otros dispositivos, en un brazo robótico para analizar con precisión el suelo bajo la superficie polvorienta.
El orbitador entró en la órbita de Marte el 25 de diciembre de 2003, y el Beagle 2 debería haber entrado en la atmósfera de Marte el mismo día. Sin embargo, los intentos de contactar con el módulo de aterrizaje fracasaron. Los intentos de comunicación continuaron durante todo enero, pero el Beagle 2 fue declarado perdido a mediados de febrero, y el Reino Unido y la ESA iniciaron una investigación conjunta que culpó a la mala gestión del proyecto del investigador principal, Colin Pillinger . No obstante, el Mars Express Orbiter confirmó la presencia de hielo de agua y hielo de dióxido de carbono en el polo sur del planeta. La NASA había confirmado previamente su presencia en el polo norte de Marte.
En 2013, la cámara HiRISE del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA detectó señales del módulo de aterrizaje Beagle 2 , y la presencia del módulo de aterrizaje se confirmó en enero de 2015, varios meses después de la muerte de Pillinger. El módulo de aterrizaje parece haber aterrizado con éxito, pero no ha desplegado todos sus paneles de energía y comunicaciones.
Poco después del lanzamiento de la Mars Express, la NASA envió un par de rovers gemelos hacia el planeta como parte de la misión Mars Exploration Rover . El 10 de junio de 2003, se lanzó el rover de exploración de Marte MER-A (Spirit) de la NASA . Aterrizó con éxito en el cráter Gusev (que se cree que alguna vez fue un lago de cráter) el 3 de enero de 2004. Examinó la roca y el suelo en busca de evidencia de la historia de agua en el área. El 7 de julio de 2003, se lanzó un segundo rover, MER-B (Opportunity) . Aterrizó el 24 de enero de 2004 en Meridiani Planum (donde hay grandes depósitos de hematita , lo que indica la presencia de agua en el pasado) para realizar un trabajo geológico similar.
A pesar de que una pérdida temporal de comunicación con el rover Spirit (causada por una anomalía en el sistema de archivos [13] ) retrasó la exploración durante varios días, ambos rovers finalmente comenzaron a explorar sus sitios de aterrizaje. El rover Opportunity aterrizó en un lugar particularmente interesante, un cráter con afloramientos de roca madre. En rápida sucesión, los miembros del equipo de la misión anunciaron el 2 de marzo que los datos obtenidos por el rover mostraban que estas rocas alguna vez estuvieron "empapadas en agua", y el 23 de marzo que se concluyó que se depositaron bajo el agua en un mar salado. Esto representó la primera evidencia directa y sólida de agua líquida en Marte en algún momento del pasado.
A finales de julio de 2005, el Sunday Times informó de que los vehículos exploradores podrían haber llevado a Marte la bacteria Bacillus safensis . Según un microbiólogo de la NASA, esta bacteria podría sobrevivir tanto al viaje como a las condiciones de Marte. A pesar de los esfuerzos por esterilizar ambos módulos, no se pudo garantizar que ninguno de ellos fuera completamente estéril. [14]
Al haber sido diseñados para misiones de solo tres meses, ambos rovers duraron mucho más de lo planeado. Spirit perdió contacto con la Tierra en marzo de 2010, 74 meses después de comenzar la exploración. Opportunity , sin embargo, continuó realizando estudios del planeta, superando los 45 km (28 mi) en su odómetro cuando se perdió la comunicación con él en junio de 2018, 173 meses después de su inicio. [15] [16] Estos rovers han descubierto muchas cosas nuevas, incluido Heat Shield Rock , el primer meteorito descubierto en otro planeta.
La sonda Phoenix fue lanzada el 4 de agosto de 2007 y aterrizó en la región polar norte de Marte el 25 de mayo de 2008. Es famosa por haber sido fotografiada con éxito durante su aterrizaje, ya que fue la primera vez que una nave espacial capturó el aterrizaje de otra nave espacial en un planeta. [17]
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El Laboratorio Científico de Marte (MSL) (y el rover Curiosity ), lanzado en noviembre de 2011, aterrizó en un lugar que ahora se llama " Aterrizaje Bradbury ", en Aeolis Palus , entre Peace Vallis y Aeolis Mons ("Monte Sharp") , en el cráter Gale en Marte el 6 de agosto de 2012, 05:17 UTC. [18] [19] El lugar de aterrizaje fue en Quad 51 ("Yellowknife") [20] [21] [22] [23] de Aeolis Palus cerca de la base de Aeolis Mons . El lugar de aterrizaje [24] estaba a menos de 2,4 km (1,5 mi) del centro del sitio objetivo planificado del rover después de un viaje de 563 000 000 km (350 000 000 mi). [25] La NASA bautizó el lugar de aterrizaje como « Bradbury Landing », en honor al autor Ray Bradbury , el 22 de agosto de 2012. [24]
El módulo de aterrizaje Schiaparelli tenía como objetivo probar la tecnología para futuros aterrizajes suaves en la superficie de Marte como parte del proyecto ExoMars . Fue construido en Italia por la Agencia Espacial Europea (ESA) y Roscosmos . Fue lanzado junto con el ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) el 14 de marzo de 2016 e intentó aterrizar el 19 de octubre de 2016. La telemetría se perdió aproximadamente un minuto antes de la hora de aterrizaje programada, [26] pero confirmó que la mayoría de los elementos del plan de aterrizaje, incluida la operación del escudo térmico, el despliegue del paracaídas y la activación del cohete, habían sido exitosos. [27] El Mars Reconnaissance Orbiter capturó más tarde imágenes que muestran lo que parece ser el lugar del accidente de Schiaparelli. [28]
El módulo de aterrizaje InSight de la NASA , diseñado para estudiar la sismología y el flujo de calor del interior profundo de Marte, se lanzó el 5 de mayo de 2018. Aterrizó con éxito en Elysium Planitia de Marte el 26 de noviembre de 2018. [29]
El Mars 2020 de la NASA y el Tianwen-1 de la CNSA se lanzaron en la ventana de julio de 2020. El rover Perseverance de Mars 2020 aterrizó con éxito, en un lugar que ahora se llama " Aterrizaje Octavia E. Butler ", en el cráter Jezero el 18 de febrero de 2021, [30] Se desplegó el helicóptero Ingenuity y realizó vuelos posteriores en abril. [31] El módulo de aterrizaje de Tianwen -1 y el rover Zhurong aterrizaron en Utopia Planitia el 14 de mayo de 2021 y el rover se desplegó el 22 de mayo de 2021 y dejó caer una cámara selfie remota el 1 de junio de 2021. [32]
El lanzamiento de la sonda Rosalind Franklin de la ESA está previsto para finales de la década de 2020 y recogería muestras de suelo de hasta 2 metros de profundidad y realizaría una búsqueda exhaustiva de biofirmas y biomoléculas . También existe una propuesta de la ESA y la NASA para una misión de retorno de muestras de Marte , que se lanzaría en 2024 o más tarde. Esta misión formaría parte del Programa Europeo Aurora . [ cita requerida ]
La Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) ha propuesto incluir el aterrizaje de un rover y un Marsplane en su Misión de Aterrizaje en Marte alrededor de 2030 cerca de la cuenca de Eridania . [33]
A medida que un módulo de aterrizaje en Marte se acerca a la superficie, identificar un lugar de aterrizaje seguro es una preocupación. [34]
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En el período previo al aterrizaje exitoso de la NASA en Marte en 2020, el ex científico planetario y cineasta Christopher Riley trazó un mapa de las ubicaciones de los ocho sitios de aterrizaje exitosos de la NASA en Marte en sus lugares equivalentes en la Tierra, en términos de latitudes y longitudes; presentando pares de fotografías de cada ubicación interplanetaria hermanada en la Tierra y Marte para llamar la atención sobre el cambio climático. [35] Tras el exitoso aterrizaje del rover Perseverance de la NASA el 18 de febrero de 2021, Riley pidió voluntarios para viajar y fotografiar su ubicación hermanada en la Tierra en Andegaon Wadi, Sawali, en el estado de Maharashtra, en el centro de la India (18.445° N, 77.451° E). [36] [37] [38] Finalmente, el oyente del programa de radio Digital Planet de la BBC World Service, Gowri Abhiram, de Hyderabad , aceptó el desafío y viajó allí el 22 de enero de 2022, convirtiéndose en la primera persona en llegar conscientemente a un lugar en la Tierra que coincide con la latitud y longitud de una presencia robótica en la superficie de otro mundo. [39] El sitio de aterrizaje de la Tianwen-1 de China se ubica en un área en el sur de China, a 40 kilómetros al suroeste de Guilin y aún no ha sido fotografiado para el proyecto. [37]
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