Planetas
Marte

Uno de los programas más relevantes, EXOMARS, proyecto conjunto de la ESA y Roscosmos citado en el apartado anterior tenía como segunda fase, tras la exitosa Trace Gas Orbiter, la misión Rosalind Franklin¹ – 2020. Sin embargo, debido a la invasión de Ucrania por parte de Rusia, se descartó toda colaboración con la agencia rusa y, por lo tanto, fue suspendida.

Tras varios aplazamientos tenía estimado el lanzamiento en 2022. Contaba con un aterrizador, a cargo de Roscosmos, llamado Kazachok («pequeño cosaco», en referencia a una danza folclórica), que trabajaría fijo en la superficie, y un róver diseñado por la ESA. La idea era, a semejanza del Perseverance, la toma de muestras, perforando hasta dos metros bajo la superficie en busca de evidencia de vida.

Tras la cancelación el 17 de marzo de 2022 por parte de la ESA, la agencia europea recibió el 23 de noviembre de 2022 un impulso económico de los 22 países que la integran, incrementando el presupuesto destinado a la exploración espacial en un 17% para 2023, 2024 y 2025. Por ello el director de la ESA confirmó esa misma noche la reanudación de la misión si bien no se prevé el lanzamiento finales de 2028, el cual correría a cargo de NASA.

Todos los elementos rusos fueron desmontados y devueltos, de modo que se estudia sustituir el espectrómetro de infrarrojos por uno europeo, mientras que el espectrómetro de neutrones no será reemplazado.

La misión constará de un aterrizador no ruso y el róver Rosalind Franklin, que amartizaría en el cuadrilátero Oxia Palus en 2030. El vehículo está dotado con un taladro y un laboratorio que le confieren al vehículo un gran potencial para buscar evidencia de vida pasada. El taladro será capaz de perforar dos metros en la superficie del planeta, hecho hasta ahora no llevado a cabo en los róveres en Marte. El vehículo tiene un 60% más masa que los róveres Spirit y Opportunity y algo menos que los más recientes Curiosity y Perseverance

El róver Rosalind Franklin se ha diseñado para tomar su energía de paneles solares, pero también requerirá de calentadores de radioisótopos que lo protejan de las gélidas noches marcianas. Según se puede leer en SpaceNews, estos calentadores utilizan plutonio-238 que Europa no tiene y necesita que se lo suministre Estados Unidos. Sin embargo la normativa norteamericana prohíbe la exportación de elementos radioisótopos, por lo que el rover deberá ser lanzado desde territorio estadounidense por un cohete estadounidense. Por ello la colaboración de la NASA, no solo tecnológica, es básica para la culminación del proyecto.

Para lograr el lanzamiento en 2028, se simplificó el diseño del módulo de aterrizaje y de modo que la plataforma de aterrizaje tendrá como úica función llevar el rover a Marte y permitir su despliegue y salida, aunque nuevo módulo de entrada, descenso y aterrizaje llevará sensores de ingeniería y algunas cámaras para validar la tecnología europea de aterrizaje en Marte. Por tanto, la nueva plataforma de aterrizaje no llevará paneles solares ni complemento científico alguno. El módulo de aterrizaje dejará de funcionar unos pocos soles después del aterrizaje, una vez que el rover haya asegurado el despliegue de sus paneles solares y la comunicación con la Tierra.

El TGO será el orbitador usado para dar cobertura al róver Rosalid Franklin. En sus tanques hay suficiente propelente para continuar su empleo como servidor de datos de las misiones actuales (Curiosity y Perseverance) y futuras (rover Rosalind Franklin y Mars Sample Return) unas tres décadas.

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Japón sigue trabajando en misiones con destino a Marte. Así, el Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones de Japón (NICT) y el Laboratorio de Sistemas Espaciales Inteligentes (ISSL) de la Universidad de Tokio están desarrollando la misión TEREX (Tera-hertz Explorer), que consta de un orbitador (TEREX-2) y un módulo de aterrizaje (TEREX-1), un pequeño cubo de medio metro de lado.

Esta nave portará un sensor de terahercios para medir, desde la superficie marciana, la proporción de algunos isótopos del oxígeno para entender mejor las reacciones químicas que allí suceden, en especial las que reabastecen a la atmósfera de dióxido de carbono.

Tras algunos retrasos, aún no esta´decidida la fecha de lanzamiento, que será a mediados de la década de 2020.

Otro proyecto japonés con destino a Marte es la misión MMX (Mars Moon eXploration, «exploración de lunas marcianas»), y aunque su principal objetivo está en los satélites (conocer su origen y superficie, de donde tomarán muestras para estudiar en la Tierra), también se propone adquirir mayores conocimientos sobre el proceso de formación de Marte y los planetas terrestres y la evolución de la superficie del planeta rojo a partir de la observación de sus lunas. El lanzamiento no será anterior al 2026. Este proyecto se expone con mayor amplitud en el apartado «Misiones propuestas» del subcapítulo «Satélites naturales de Marte»

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Fijado inicialmente para 2020 y postergado a 2024 la ISRO (Organización de Investigación Espacial de la India) tiene previsto lanzar la Mangalyaan 2, la que sería la Mars Orbiter Mission 2 (MOM 2).llevará a cabo su primera misión a Marte. De momento se sabe que llevará como componente principal un orbitador. A priori se valoró incluir un módulo de aterrizaje y un rover en el proyecto, pero parece que se descartan ambas opciones.

Mangalyaan-2, estará equipada con cuatro cargas útiles: el Experimento de Polvo en la Órbita de Marte (MODEX), el experimento de Ocultación de Radio (RO), el Espectrómetro de Iones Energéticos (EIS) y el Experimento de Sonda de Langmuir y Campo Eléctrico (LPEX). Estos cuatro instrumentos científicos permitirán a la misión recolectar datos valiosos y realizar experimentos para comprender mejor el planeta rojo.

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Tras la llegada a la superficie marciana parece obvio el planteamiento del retorno de muestras a la Tierra para su estudio en profundidad. Para ello varios países ya están diseñando sus próximas misiones con tal fin.

Así, las agencias espaciales de Europa y Estados Unidos (ESA y NASA) han planificado la operación llamada Mars Sample Return, que pretende estudiar en la Tierra muestras tomadas en Marte; de este modo pueden ser analizados por los equipos y técnicas más sofisticados. Además, según se realicen nuevos avances y mejoren los equipos se podrán colver a analizar las muestras, como sucede con las lunares traídas a la Tierra en las décadas de 1960 y 1970. Con ese fin debe llevar a cabo las fases de aterrizaje, recolección, almacenamiento y búsqueda de muestras almacenadas y su envío a la Tierra.

En un principio la idea era lanzar un módulo de aterrizaje de recuperación de muestras, de la NASA, y un orbitador de retorno a la Tierra, de ESA, en 2026. El módulo de aterrizaje albergaba un rover (llamado Sample Fetch Rover), construido por la ESA, que era el encargado de recolectar las muestras almacenadas en caché por Perseverance, cargándolas en un cohete (MAV), que los pondría en órbita. El orbitador, por medio de un sistema de recolección proporcionado por la NASA, recogería las muestras y las devolvería a la Tierra en 2031. Sin embargo, en noviembre 2020 se recomendó tras una revisión del sistema, que la nave espacial debía desdoblarse en dos módulos de aterrizaje separados, uno con el rover de búsqueda y el otro con el MAV, además de aconsejar, igualmente, el retraso de la misión a 2027 o 2028. El riesgo del plan de un único módulo era alto ya que la carga útil era demasido pesada y, además, se necesitaría un escudo térmico muy grande. Se valoró el alto riesgo que se asumía.

La idea principal seguía siendo la misma, salvo que el rover de búsqueda encargado de recoger las muestras viajaría en un aterrizador y las llevaría a un segudo módulo de aterrizaje, que contenía el cohete MAV.

Pero en junio de 2022 se anunciaba que la misión se simplificaba: en el nuevo diseño se prescindía del vehículo de búsqueda y su módulo de aterrizaje, usando al propio Perseverance para llevar las muestras al módulo de aterrizaje con el MAV. Un brazo robótico proporcionado por la ESA transferirá las muestras del Perseverance al MAV.

Como respaldo, el módulo de aterrizaje llevaría a Marte dos helicópteros similares al Ingenuity, aunque con algunas diferencias: serían un poco más pesados ​​que el Ingenuity, portarían brazos robóticos (para agarrar los tubos de muestra) y tendrían ruedas en sus patas de aterrizaje con el fin de permitir a los los Sample Recovery Helicopters rodar hasta el tubo tras aterrizar en sus proximidades. Luego, los helicópteros volarían de regreso al módulo de aterrizaje y se acercarían a él. Los helicópteros se usarían como respaldo para llevar los tubos de regreso al módulo de aterrizaje y también tednría la capacidad de llevar a cabo otras funciones, como observar el área alrededor del módulo de aterrizaje y fotografiar el lanzamiento del MAV.

Esta nueva organización de la misión resultaba más sencilla, aumentando las posibilidades de éxito y reduciendo los costes al eliminar un aterrizador y el róver de búsqueda

Iniciado 2024, la misión quedó establecida como sigue, susceptible de nuevas modificaciones:

1. La misión Mars 2020 Perseverance de la NASA ya está recolectando y archivando muestras desde 2020. Para más información visitar el apartado «Sondas de EE. UU. (década 2020)».
2. El Earth Return Orbiter —ERO— («orbitador de retorno a la Tierra») de la ESA, cuyo lanzamiento se esperaba para 2030 (inicialmente era 2027), sería la segúnda misión, que al llegar a Marte se quedaría orbitándolo a la espera del SRL. Con ella se capturaría el contenedor de muestras OS (del tamaño de una pelota de baloncesto) que el SRL pocría en órbita Marte. El sellado de muestras está planificado por biocontención (para evitar la contaminación de la Tierra con material no esterilizado) antes de trasladarlas a una cápsula de entrada a la Tierra. Luego, la nave espacial regresaría a la Tierra para liberar la cápsula de entrada, trasladándose las muestras a la instalación correspondiente.
3. La misión Sample Retrieval Lander —SRL— («módulo de aterrizaje de recuperación de muestras») sería lanzada, previsiblemente en 2035 (varios años más tarde de lo planeado en principio), por la NASA, que aterrizaría cerca de Mars 2020 (en el Cráter Jezero). En él se acoplarían los tubos de muestras (unos 30) almacenados por Perseverance, y se depositarían en un elemento de contención preparado para orbitar denominado Orbiting Sample Container —OSC— («contenedor de muestras en órbita») que se cargaría a bordo del Mars Ascent Vehicle —MAV— («vehículo de ascenso a Marte»). El MAV realizará el primer despegue desde Marte, evviando el contenedor de muestras a la órbita de Marte. Las muestras las entregaría el propio Perseverance, si siguiera funcionando entonces, o las recogerían los dos helicópteros citados anteriormente, que viajarían en el SRL.

El cronograma de los momentos claves de la misión tras los lanzamientos sería:

• 2020: lanzamiento de Mars 2020 Perseverance Rover.
• 2021: aterrizaje de Perseverance en Marte.
• 2030: lanzamiento del ERO.
• 2035: lanzamiento del SRL.
• 2040: llegada de las muestras a la Tierra.

Sin embargo el elevado coste, incluso tras los ajustes de planificación, que asciende a 11.000 millones de dólares, y la dilatación de la misión en el tiempo debido a estas estimaciones presupuestarias, han llevado a la agencia espacial estadounidense a publicar un SOS el 15 de abril de 2024, en la búsqueda en el sector privado de diseños innovadores que reduzcan el costo, el riesgo y la complejidad de la misión. Se pretende un programa realista, compatible económicamente con las capacidades presupuestarias y con el objetivo de devolver muestras a la Tierra en la década de 2030, cosa inviable con el plan relatado en los párrafos anteriores, que no lograría traer muestras nates de la década de 2040, momento en que se pensaba que ya habría alcanzado el hombre el suelo marciano.

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La Administración Nacional del Espacio de China (CNSA) planea actualmente una misión de regreso a Marte en 2030 con el mismo fin: traer de regreso muestras recolectadas por la misión Tianwen-1. La misión, llamada Tianwen-3, se iniciaría en 2028, haciendo retornar las muestras a la Tierra en julio de 2031, con lo que se convertiría en la primera en traer muestras de Marte a la Tierra, dos años antes que lo previsto para la misión Mars Sample Return de ESA-NASA. Sería un lanzamiento doble, ya que requiere dos naves espaciales: una para aterrizar y recolectar, y otra para orbitar y devolver muestras. Cada una se lanzaría por sendos cohetes Larga Marcha 5, el mismo tipo de vehículo de lanzamiento usado para Tianwen-1 y Chang'e-5.

Aunque aún se está valorando el orden en que orbitador y módulo de aterrizaje serán lanzados (ambas opciones tienen sus pros y sus contras), la misión tiene grandes semejanzas con la misión de la ESA-NASA Mars Sample Return en cuanto a la forma de llavarse a cabo: el módulo aterrizaría en Marte para recolectar muestras y portaría un vehículo de ascenso que las enviaría al espacio. El vehículo de ascenso se acoplaría con el orbitador, el cual traería las muestras de regreso a la Tierra. Las muestras entrarían en la atmósfera a bordo de una cápsula de retorno adecuada para soportar las condiciones de frcción del descenso.

Parece que una diferencia significativa es que, en el caso de china no habría rover, si bien en la modificación de 2022 de MSR tamoco (serían sustituidos por helicópteros). En cualquier caso todas las opciones están aún sobre la mesa, y China aún no ha descartado el uso de un vehículo, en este caso con cuatro patas, o incluso un helicóptero, para poder alcazar material más alejado del aterrizador.

Lo que sí parece muy probable, aunque la CNSA aún no lo ha confirmado, es que el lugar de aterrizaje será el mismo que el de Tianwen-1: Utopia Planitia.

Tras los problemas de la misión MSR de NASA-ESA, parece que la delantera se decanta hacia el programa de retorno de muestras del planeta rojo del gigante asiático.

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Por su parte, Rusia contaba también con un proyecto de recogida de muestras marcianas y traslado a la Tierra de las mismas. La misión llevaba el nombre Ekspeditsia-M («expedición-M», «M» de Marte), basada en el diseño de ExoMars. En una fase inicial, despegaría una primera sonda de peditsia-M, una nave de 4.100 kg que se posaría en la superficie de Marte que recogería medio kilogramo de muestras del suelo marciano con un taladro (parecido al usado por la Luna 24) y las metería en el interior de un contenedor situado encima de un pequeño cohete. Una vez concluida la misión, el cohete despegaría situando los 500 gramos de muestras en órbita marciana.

Dos años más tarde se enviaría la segunda nave del proyecto Ekspedition-M, una variante de la fracasada Fobos-Grunt/Bumerang, que se acoplaría en órbita de Marte con la nave que contiene las muestras, las recogería y volvería a la Tierra con ellas, aterrizando en una cápsula de 105 kg sin paracaídas. Obviamente la ruptura de acuerdos con la ESA y, posiblemente, la caída de la economía rusa por las sanciones, hicieron que que esta misión quedase en estado latente, pero finalmente logró sobrevivir a los recortes presupuestarios y se aprobó en 2015, pero transformada en la misión de recogida de muestras de la luna fobos, si bien puede servir para una futura misión de recuperación de muestras del planeta.

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Además de estás espectaculares (y costosas) misiones citadas, se usarán naves más pequeñas y baratas para recabar información de Marte y su atmósfera. Así, tenemos las pequeñas sondas espaciales MetNet, de unos 20 kg, con el objetivo de estudiar la atmósfera de Marte, su meteorología, distribución del agua, datos sísmicos y magnéticos, etc. Tras su aterrizaje sobre el planeta tendrían una vida útil de unos dos años marcianos ampliable a otros dos. Su construcción se lleva a cabo por parte del Instituto Meteorológico Finlandés, con la participación del Instituto de Investigación Espacial (IKI) de la Academia de Ciencias de Rusia y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) de España.

Los MelNet están dotados con 14 instrumentos científicos, con 2 kg de peso total. Las misiónes NelNet están integradas por el orbitador (MetNet Orbiter), que recogerá información de la atmósfera marciana, y por el aterrizador, que usará sus instrumentos externos (cámara, termómetro y barómetro) durante el descenso, y el resto de elementos científicos tras tocar la superficie del planeta rojo.

La NASA también empleará pequeñas sondas para completar el estudio de Marte. En el programa SIMPLEx (Small Innovative Missions for Planetary Exploration —«pequeñas misiones innovadoras para la exploración planetaria»—) se estudian y aprueban, en su caso, misiones inetgradas por pequeñas naves (de un peso menor a 180 kg) con cargas útiles secundarias. Las dos primeras fueron cubesats: Q-PACE, lanzada en enero de 2021 en el LauncherOne de Virgin Orbit, para el estudio de discos protoplanetarios primitivos, y LunaH-Map, lanzada en noviembre de 2022 a ordo de Artemis-1. Ambas fracasaron.

En una segunda «ronda» se aprobaron tres nuevas misiones (SIMPLEx-2) del programa. Una era Janus, que iba a enviarse con la nave Psyche para el estudio de varios asteroides binarios pero se descartó por no ser válida la trayectoria de la misión principal; de momento está en espera. Otra es Lunar Trailblazer («pionero lunar»), que irá, previsiblemente en la misión IM-2 (de Intuitive Machines) a finales de 2024. Y, por fin, la tercera, que es la que importa en esta sección de misiones a Marte, es la llamada ESCAPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers, —«Exploradores de dinámica y aceleración de escape y plasma»—), construida por Rocket Lab, que constade dos naves (Blue and Gold, —azul y oro—) para el estudio de la energía eólica solar y el impulso a través de la magnetosfera híbrida única de Marte. Se había planeado enviarla a bordo del cohete New Glenn de Blue Origin en octubre de 2024, pero el 6 de septiembre, apenas un mes antes, la NASA anunció que cancelaba el lanzamiento de la misión en ese lanzamiento. La agencia norteamericana no abasteció de combustible a las dos naves espaciales ESCAPADE en este momento, renunciando así a esa ventana de lanzamiento.

La causa de la decisión fue el posible retraso del lanzamiento del cohete, lo que hubiera supuesto importantes desafíos técnicos, de cronograma y de costos asociados a la probable eliminación de combustible por dicho retraso. La NASA y Blue Origin están discutiendo una oportunidad adicional para lanzar la nave espacial a Marte no antes de la primavera de 2025.

Cada una de las dos naves de ESCAPADE pesa unos 200 kg «en seco». El bus mide aproximadamente 60 x 70 x 90 cm. La nave lleva dos alas de paneles solares de 480 x 70 cm. La idea es que ambas sondas alcancen Marte a principios de septiembre de 2025 y entren en una órbita altamente elíptica, que se irá reduciendo en los siguientes seis meses hasta redondearse y alcanzar la órbita científica nominal. Los objetivos de la misión son, resumiendo, comprender como son los procesos que controlan la magnetosfera híbrida de Marte, cómo se transporta la energía desde el viento solar a través de la magnetosfera de Marte y cómo son los procesos que controlan el flujo de energía y materia dentro y fuera de la atmósfera de colisión.

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La idea final es poder llevar humanos al planeta rojo y, más adelante, crear una colonia estable allí.

La agencia espacial estadounidense pretende enviar astronautas a Marte en algún momento de la década de 2030, pero no hasta que se conozcan mejor los efectos de los viajes espaciales de larga duración y se disponga de la infraestructura necesaria para las misiones al espacio profundo.

Roscosmos, por su parte, planea situar rusos en Marte entre 2040 y 2045.

También las empresas privadas están interesadas en el planeta rojo. Aunque el objetivo es complejo, como lo demuestra la quiebra de Mars One, una pequeña empresa holandesa que pretendía situar humanos en Marte, hay avances significativos. Este es el caso de la compañía privada SpaceX, con la que su dueño, Elon Musk, pretende llevar seres humanos a Marte antes de acabar la decada de 2020 (Musk cita concretamente el año 2029), siendo su primera fase Cargo Missions:, una nave de carga que saldría hacia el planeta rojo en 2024.

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En cuanto a vehículos exploradores, ingenieros del JPL, el Centro de Investigación Ames de la NASA y AeroVironment están trabajado en el diseño del futuro helicóptero. Uno de los posibles sucesores de Ingenuity es Mars Science Helicopter. Sería un hexacóptero, o helicóptero de seis rotores, de unos 30 kg (15 veces más pesado que Ingenuity, de 1,8 kg). Mars Science Helicopter podría transportar hasta 5 kg de cargas científicas y recorrer hasta 10 km en cada vuelo.

Este helicóptero no sería parte de misiones, como el ingenuity, sino que será una misión científica en sí misma. Contará con varios instrumentos: una cámara infrarroja, una estación meteorológica y un espectrómetro de neutrones.

De momento, concluyendo 2023, La NASA diseñó un rotor supersónico para los próximos helicópteros de Marte. Alcanza una velocidad de giro de 0.95 Mach, lo que ofrece hasta 3.500 revoluciones por minuto (Ingenuity tiene un límite de 2.800 rpm). Las palas, fabricadas con fibra de carbono, son hasta 10 centímetros más largas que las del Ingenuity. Esto permitirá helico´pteros de mayor tamaño que puedan llevar a cabo misiones complejas.

Sin embargo, algunas fuentes apuntan al final de los róveres. Las ruedas plantean problemas de movilidad, como se ha podido ver en misiones clausuradas por haber quedado embaradas (recuérdese el fin de la misión Spirit y lo cerca que estuvo Opportunity de correr la misma suerte). Además limitan el acceso a determinados terrenos, ya sea por su composición demasiado blanda que impide el desplazamiento, por sus relieves escarpados e irregulares o por sus elevadas pendientes.

Por otro lado, mientras que la velocidad de los vehículos sobre ruedas tienen una velocidad máxima sobre Marte de unos 0,2 km/h, robots como el llamado "Spot" alcanzaría con facilidad los 5,8 km/h. Estos perros robot pueden soportar un rango amplio de temperaturas (de -20 °C a 45 °C) y están capacitados para transportar pesos de hasta 14 kg

Actualmente, la NASA y la empresa Boston Dynamics ya trabajan en robots andantes que podrían ser usados en Marte en un futuro no muy lejano. Estos robot cuentan además con otra ventaja destacable: una inteligencia artificial muy avanzada gracias a la que pueden ser autónomos en sus movimientos y decisiones, lo que les convierte en vehçículos idóneos ya que la distancia no permite controlar los robots desde la Tierra de forma inmediata. Gracias a sus cámaras generan imágenes en 3D para elegir la mejor forma de acceder a su objetivo. Puede controlar su movimiento si está en equiibrio inestable, resbalando o cayemdo. Incluso puede levantarse y recuperar su posición cuadrúpeda incluso tras volcar sobre su dorso.

SpaceX ya los está empezando a emplear; Elon Musk incluso le ha puesto nombre al primero de los que adquirió: Zeus. Tiene pensado emplearlos en la recogida de datos en la base espacial de Texas cuando los lanzamientos impidan aproximarse a operarios humanos. Incluso parece plantearse su envío en las misiones que tiene planificadas a Marte con las que crearía la base en las que, finalmente, se alojarían los humanos. Estos robot prepararían estas bases para su uso por las personas que se trasleden al planeta vecino.