Aparcar en Marte (II)

Decíamos, ejem, ayer

La herencia Viking

¿Cómo se aterriza en Marte? JPL nos lo resume en un minuto. A grandes rasgos, paracaídas y luego airbag o cohetes:

El vídeo viene del canal de JPL en Youtube, que tiene un poco de todo, incluyendo explicaciones de cómo se planean las misiones, detalles técnicos, resúmenes de los datos que mandan las sondas o un homenaje a Ray Bradbury.

La NASA empieza a plantearse enviar cosas a Marte en 1968, en el programa Voyager, que se reconvertiría posteriormente en el programa Viking. En 1975 salen dos cohetes, cada uno con dos módulos: uno que quedaría en órbita, otro que bajaría al planeta. El diseño sigue el segundo método en el vídeo anterior, es decir, paracaídas primero, cohetes para acabar de frenar. Frente a lo que podría pensarse, el paracaídas supuso la mayor dificultad.

Los paracaídas

Cuando un fluido, léase el aire o el agua, se mueve despacito se comporta como uno espera. Por ejemplo, si tenemos una cantidad de aire determinada pasando por un tubo, y tapamos la mitad del tubo, de forma que tenga que salir la misma cantidad de aire, el aire tendrá que pasar más rápido.

Cuando un fluido, léase el aire (es complicado acelerar tanto un líquido) va muy muy rápido, más rápido que la velocidad del sonido, empieza a hacer cosas raras. Por ejemplo, si llega a una estrechez en un tubo, frena. Si llega a una apertura, acelera. La densidad puede cambiar. Aparecen ondas de choque, cambios de presión. Cosas muy feas.

Cuando algo, pongamos un avión o una nave espacial, se mueve a velocidad supersónica dentro de un fluido, los problemas son básicamente los mismos: el fluido que le rodea hace cosas muy raras.

Como hemos comentado, la atmósfera marciana frena poco y mal, así que los paracaídas de los Viking tenían que abrirse cuando la velocidad era supersónica. Nadie tenía mucha idea de cómo se iba a comportar un paracaídas en esas condiciones, dado que no es un problema al que se enfrenten habitualmente los fabricantes de paracaídas. La opción de volar hasta Marte para probar el método que se usa para aterrizar en Marte, aunque sin duda la más directa, no parecía muy astuta; todo el mundo prefería hacer los experimentos en la Tierra y ahorrarse el viaje espacial.

Carl Sagan junto a un modelo del Viking. Dejar semejante bicho en el suelo marciano sin estrellarlo en el proceso no sólo parece difícil, sino que lo es.

La solución: las condiciones atmosféricas al entrar en Marte no son excesivamente diferentes de las que hay en la atmósfera terrestre a unos 40 km de altitud, que por dar referencias es unas cuatro veces la altitud a la que vuela un 747. Es decir, se pueden hacer experimentos, pero no es una cosa trivial.

El primer resultado: experimentos seleccionando el mejor paracaídas y validando su rendimiento, con sus 140 páginas de informe.

El segundo resultado: una factura muy millonaria.

El tercer resultado: la herencia Viking, sección paracaídas. Dado lo que había costado la broma, se decide usar el mismo diseño en todas las misiones futuras.

Efectivamente, la nueva filigrana camino de Marte desplegará un paracaídas diseñado según un patrón de los años 60.

Estirando los límites

Los experimentos se hicieron con visión de futuro, así que cubrían condiciones bastante más extremas que las del Viking, lo que daba bastante margen para el diseño de futuras misiones. Con el tiempo se necesitaron paracaídas más grandes, que se abrían un poco antes (es decir, con la nave cayendo a más velocidad) y tenían que hacer frente a más presión. Poco a poco el margen fue desapareciendo. El Mars Science Laboratory está, así a ojo, en el límite de lo que pueden dar de sí los paracaídas del Viking. En estos casos, siempre viene bien tener un poco de seguridad extra. Ahí entran en juego las simulaciones, por ejemplo las que hace el español Carlos Pantano en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Las simulaciones de un paracaídas supersónico son, a varios niveles, un infierno. El comportamiento del fluido es un horror. El material es muy blando, se mueve mucho, se toca a sí mismo varias veces. Hay que simular todo el proceso, no sólo una parte. Hay que repetir la simulación varias veces cambiando ligeramente las condiciones, por si el paracaídas sale un poco torcido. No basta por tanto con meter numeritos en el ordenador, esperar a que el ordenador haga muchas cuentas, ver los numeritos que salen y pintarlos en grafiquitas de muchos colores. Primero, hay que estar seguro de que no se ha cometido ninguna cagada en el modelo, que es generalmente la parte más complicada. Para eso se estudian casos de los que ya se sepa la solución: si el modelo da lo mismo, vamos bien; si no, malamente.

Simulación con paracaídas supersónico. Al final todo se queda en un dibujito con muchos colorines.

Una vez hay confianza en el modelo, entonces se puede empezar a usar para predecir casos nuevos. Hay que reconocer que, incluso así, muchas veces se sigue desconfiando de las simulaciones (¿y si ha funcionado para el caso anterior, pero no para este?), y los resultados se usan muchas veces de forma orientativa, de forma que a la hora de la verdad hay que pasar por el aro de los experimentos. Por eso es muy probable que, si algún día aterriza en Marte algo mucho más grande que el MSL, haya hecho falta una nueva serie de experimentos para validar los correspondientes paracaídas.

Todo esto se resume con una de las máximas que rigen el mundo de la ciencia, y que dice más o menos así: las simulaciones se las cree sólo el que las hace, los experimentos se los cree todo el mundo menos el que los hace.

One Response to “Aparcar en Marte (II)”

  1. Lenteja Says:

    A la espera de que hagas un post oportuno sólo decir que me alegro un montón de que haya llegado el robotito!

    Se podía haber perdido una fortuna si se estrellaba y ahora dicen que tienen que limitar los recursos en la investigación mientras está ahí. Ahora que por fin ya lo tienen allí. No me parece muy lógico pero bueno.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


%d bloggers like this: