La NASA prepara helicópteros para Marte: cómo buscarán hielo bajo la superficie

La NASA prepara sus helicópteros SkyFall para Marte y apunta a localizar hielo a poca profundidad en el planeta rojo. Las aeronaves estarán equipadas con una antena revolucionaria de radar.

El sistema ya superó una primera campaña de ensayos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro y, según el comunicado difundido por la agencia, resistió el doble de aterrizajes previstos para la misión principal: 200 sin pérdida de señal. SkyFall está previsto para despegar a finales de 2028 a bordo de Space Reactor-1 Freedom, la primera misión interplanetaria impulsada por energía nuclear.

La misión enviará tres helicópteros, uno de mayor tamaño y dos más pequeños, para sobrevolar la superficie marciana y emitir señales de radar de penetración terrestre. Esa combinación busca resolver un problema que los satélites no pueden abordar con eficacia: detectar depósitos de hielo poco profundos, situados a unos 5 m (16 pies) bajo la superficie.

Según el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, las longitudes de onda más largas de ese rango pueden penetrar varios metros, mientras que las más cortas ofrecen una lectura más detallada de las capas superficiales. Los satélites sí pueden cartografiar grandes depósitos a varias decenas de metros de profundidad, pero no esos reservorios cercanos a la superficie que serían más útiles para astronautas.

El radar fue diseñado para volar a 15 centímetros del suelo marciano

El elemento central del sistema es una antena flexible de tela que cuelga bajo cada helicóptero y fue desarrollada específicamente para no interferir con los aterrizajes ni romperse al tocar el suelo. La distancia mínima entre la aeronave y la superficie será de apenas 15 cm (6 pulgadas), una condición que volvió inviables las antenas tradicionales para ese tramo del espectro.

Adrian Tang, científico principal del instrumento de radar de penetración terrestre de SkyFall en el JPL, explicó al medio de la agencia que la proximidad al terreno es indispensable para cumplir la misión: “La única forma de detectar hielo subterráneo poco profundo de forma remota es volar cerca del suelo”.

Tang añadió: “Al volar bajo y despacio, un helicóptero SkyFall podría capturar imágenes de radar que permitan distinguir las finas capas donde el suelo seco da paso al hielo, detectando su presencia y cartografiando su extensión”.

Para resolver las limitaciones de espacio, el equipo eligió una antena Vivaldi, un diseño plano y curvo capaz de cubrir un amplio rango continuo de radiofrecuencias. Las versiones convencionales seguían siendo demasiado grandes, porque una antena de este tipo tendría que medir unos 48 cm (19 pulgadas), así que fue necesario miniaturizarla para adaptarla al estudio superficial del regolito seco marciano, que atenúa mucho menos las ondas de radio que el suelo terrestre.

La antena debe doblarse al aterrizar y recuperar su forma al despegar

Christine Gebara, jefa de mecánica del radar de penetración terrestre SkyFall en el JPL, señaló que el equipo incorporó técnicas adicionales para reducir aún más el tamaño del dispositivo. Aun así, la antena sigue midiendo alrededor de una vez y media más que las patas del helicóptero, lo que obliga a que se pliegue durante el aterrizaje y se deforme todavía más si la nave toca una roca.

Esa exigencia mecánica fue parte central del desarrollo, porque la antena debe volver a su forma original cuando el helicóptero despega para poder recolectar datos. La misión prevé docenas de vuelos sobre Marte, de modo que el sistema tenía que soportar esfuerzos repetidos sin deformarse en vuelo.

Para lograrlo, los ingenieros recubrieron la antena con poliéster y capas de Vectran, el mismo material empleado en los airbags de aterrizaje que protegieron a los rovers Spirit y Opportunity. También le añadieron resortes de cinta de fibra de vidrio flexible y una estructura de montaje ligera de magnesio.

Las pruebas comenzaron con diseños en papel y modelos matemáticos, y luego pasaron al Laboratorio de Pruebas Ambientales del JPL, donde los ingenieros doblaron y flexionaron el prototipo para simular distintas orientaciones tras el vuelo y múltiples aterrizajes. Después lo sometieron a cambios extremos de temperatura para reproducir las variaciones entre el día y la noche marcianos.

Entre una fase y otra, el hardware fue colocado en una cámara de pruebas electromagnéticas para verificar que su capacidad de transmitir y recibir señales no se alterara. El equipo también invirtió la antena y la sometió a una tensión superior a la que impondría la gravedad de Marte mientras evaluaba su rendimiento en radiofrecuencia.

El desarrollo de SkyFall parte de la experiencia acumulada por Ingenuity, el helicóptero que entre 2021 y 2024 demostró que era posible un vuelo controlado en la atmósfera enrarecida de Marte y que una plataforma aérea podía aportar datos útiles para desplazamientos en superficie y elección de zonas de estudio.

Tras esta primera campaña, el equipo del radar trabaja en un modelo de ingeniería apto para pruebas de vibración, despliegue en un entorno marciano simulado, ensayos de señal y pruebas al aire libre en el Mars Yard del JPL. Según la publicación de la agencia, ese es el paso previo a la homologación final del hardware para vuelo.