ESCAPADAMOS: los pequeños orbitadores de bajo costo de la NASA explorarán la atmósfera de Marte

Imagine un momento en el que cientos de naves espaciales exploren el sistema solar y más allá. Ese es el futuro que la misión ESCAPADE de la NASA, o Escape and Acceleration and Plasma Dynamics Explorers, ayudará a desatar: uno en el que naves espaciales pequeñas y económicas permitan a los investigadores aprender, iterar y hacer avanzar la tecnología y la ciencia rápidamente.

La misión ESCAPADE se lanzará a mediados de noviembre de 2025 en un cohete Blue Origin New Glenn y enviará dos pequeños orbitadores a Marte para estudiar su atmósfera. Como ingenieros aeroespaciales, estamos entusiasmados con esta misión porque no solo hará gran ciencia al mismo tiempo que mejorará las capacidades de las naves espaciales pequeñas, sino que también viajará al planeta rojo en una nueva e innovadora trayectoria.

La misión ESCAPADE consta en realidad de dos naves espaciales en lugar de una. Dos naves espaciales idénticas realizarán mediciones simultáneas, lo que dará como resultado una mejor ciencia. Estas naves espaciales son más pequeñas que las utilizadas en el pasado, cada una del tamaño de una fotocopiadora, lo que es posible en parte gracias a la actual tendencia a la miniaturización en la industria espacial. Hacer más con menos es muy importante para la exploración espacial, ya que la mayor parte de la masa de la nave espacial generalmente se necesita simplemente para transportarla a donde quieres que vaya.

El logotipo de la misión ESCAPADE representa los orbitadores gemelos. TRAX Internacional/Kristen Perrin

Tener dos naves espaciales también actúa como una póliza de seguro en caso de que una de ellas no funcione según lo previsto. Incluso si uno falla por completo, los investigadores aún pueden hacer ciencia con una nave espacial en funcionamiento. Esta redundancia permite que cada nave espacial se construya de manera más asequible que en el pasado, ya que las copias permiten una mayor aceptación de riesgos.

Estudiando la historia de Marte

Mucho antes de que las naves espaciales gemelas ESCAPADE Blue y Gold estuvieran listas para ir al espacio (hace miles de millones de años, para ser exactos), Marte tenía una atmósfera mucho más densa que ahora. Esta atmósfera habría permitido que los líquidos fluyeran por su superficie, creando canales y barrancos que los científicos aún pueden observar hoy.

Pero ¿adónde se ha ido la mayor parte de esta atmósfera? Su pérdida convirtió a Marte en el mundo frío y seco que es hoy, con una presión del aire en la superficie inferior al 1% de la de la Tierra.

Marte también tuvo alguna vez un campo magnético, como el de la Tierra, que ayudó a proteger su atmósfera. Esa atmósfera y ese campo magnético habrían sido fundamentales para cualquier vida que pudiera haber existido en el Marte primitivo.

Hoy, la atmósfera de Marte es muy fina. Hace unos miles de millones de años, era mucho más espesa. ©UAESA/MBRSC/HopeMarsMission/EKSI/AndreaLuck, CC BI-ND

ESCAPADE medirá restos de este campo magnético conservados en rocas antiguas y estudiará el flujo y la energía de la atmósfera marciana y cómo interactúa con el viento solar, el flujo de partículas que emite el Sol junto con la luz. Estas mediciones ayudarán a revelar dónde se fue la atmósfera y qué tan rápido Marte todavía la está perdiendo hoy.

Espacio para las condiciones climáticas con un presupuesto

El espacio no es un lugar amigable. La mayor parte es vacío, es decir, prácticamente vacío, sin moléculas de gas que creen presión y permitan respirar o transferir calor. Estas moléculas evitan que las cosas se calienten o enfríen demasiado. En el espacio, sin presurización, una nave espacial puede fácilmente calentarse o enfriarse demasiado, dependiendo de si está a la luz del sol o a la sombra.

Además, el Sol y otros objetos astronómicos más distantes emiten radiación que los seres vivos de la Tierra no experimentan. El campo magnético de la Tierra te protege de las peores radiaciones. Entonces, cuando los humanos o nuestros representantes robóticos abandonen la Tierra, nuestra nave espacial debe sobrevivir en este entorno extremo que no existe en la Tierra.

ESCAPADE superará estos desafíos con un presupuesto ajustado de 80 millones de dólares. Es mucho dinero, pero para una misión a otro planeta es barato. Ha mantenido los costos bajos mediante el uso de tecnologías comerciales para la exploración del espacio profundo, lo que ahora es posible gracias a inversiones anteriores en investigación fundamental.

Por ejemplo, la misión GRAIL, lanzada en 2011, utilizó anteriormente dos naves espaciales, Ebb y Flow, para mapear los campos gravitacionales de la Luna. ESCAPADE lleva este concepto a otro mundo, Marte, y cuesta una fracción de lo que cuesta GRAIL.

Dirigida por Rob Lillis del Laboratorio de Ciencias Espaciales de UC Berkeley, esta colaboración entre el fabricante de naves espaciales Rocket Lab, el especialista en trayectorias Advanced Space LLC y el proveedor de lanzamientos Blue Origin (todos socios comerciales financiados por la NASA) tiene como objetivo demostrar que la exploración del espacio profundo es ahora más rápida, más ágil y más asequible que nunca.

NASA ESCAPADE es una asociación entre universidades, empresas comerciales y el gobierno. ¿Cómo llegará ESCAPADE a Marte?

ESCAPADE también utilizará una nueva trayectoria para llegar a Marte. Imagina que eres un arquero en los Juegos Olímpicos. Para golpear una manzana, debes disparar una flecha a través de un círculo de 15 pulgadas – 40 centímetros desde una distancia de 300 pies o 90 metros. Ahora imagina que la manzana representa Marte. Para golpearlo desde la Tierra, tendrías que disparar una flecha a través de la misma manzana de 15 pulgadas a una distancia de más de 13 millas o 22 kilómetros. También tendrías que disparar la flecha en una trayectoria curva para que gire alrededor del Sol.

No sólo eso, sino que Marte no estará en el objetivo en el momento en que dispares la flecha. Tienes que filmar donde estará Marte dentro de 10 meses. Este es el problema al que se enfrentaron los diseñadores de la misión ESCAPADE. Lo sorprendente es que las leyes físicas y las fuerzas de la naturaleza son tan predecibles que éste ni siquiera fue el problema más difícil de resolver para la misión ESCAPADE.

Se necesita energía para ir de un lugar a otro. Para ir de la Tierra a Marte, la nave espacial debe transportar la energía necesaria, en forma de combustible para cohetes, de forma muy parecida a la gasolina de un automóvil. Como resultado, un alto porcentaje de la masa total del lanzamiento debe ser combustible para el viaje.

Cuando se entra en la órbita de Marte desde la órbita terrestre, entre el 80% y el 85% de la masa de la nave espacial tiene que ser propulsor, lo que significa que no se dedica mucha masa a la parte de la nave espacial que realiza todos los experimentos. Este problema hace que sea importante incluir tantas funciones como sea posible en el resto de la nave espacial. Para ESCAPADE, el propulsor es sólo alrededor del 65% de la masa de la nave espacial.

La ruta de ESCAPADE es particularmente frugal. Primero, Azul y Dorado irán al punto L2 de Lagrange, uno de los cinco lugares donde se cancelan las fuerzas gravitacionales del Sol y la Tierra. Luego, después de aproximadamente un año, durante el cual recopilarán datos mediante la observación del Sol, volarán cerca de la Tierra, utilizando su campo gravitacional para obtener un impulso. De esta forma llegarán a Marte en unos 10 meses.

Este nuevo enfoque tiene otra ventaja además de la necesidad de transportar menos combustible: los viajes de la Tierra a Marte suelen ser de bajo consumo cada 26 meses debido a las posiciones relativas de los dos planetas. Sin embargo, esta nueva ruta flexibiliza los horarios de salida. Futuras misiones de carga y humanas podrían utilizar una trayectoria similar para viajes a Marte más frecuentes y de menor duración.

ESCAPADE será un testimonio de una nueva era en los vuelos espaciales. Para una nueva generación de científicos e ingenieros, ESCAPADE no es sólo una misión: es un modelo para una nueva era de investigación y descubrimiento colaborativos.