La NASA prueba un helicóptero para viajar a una luna de Saturno: qué espera investigar

La NASA realizó simulaciones en Maryland para probar cómo volará el helicóptero Dragonfly sobre Titán, la mayor luna de Saturno. La misión tiene previsto su lanzamiento no antes de 2028.

Las pruebas se hicieron en una plataforma del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, en Laurel. Allí se recrearon los sistemas y maniobras que Dragonfly deberá ejecutar de forma autónoma cuando llegue a Titán en 2034.

El escenario simulado reprodujo la secuencia posterior a la separación de la cubierta protectora. Dragonfly sobrevuela dunas recreadas, examina el terreno en busca de un lugar seguro, gira, desciende y aterriza.

Tras su lanzamiento, la nave viajará seis años hasta Titán y pasará tres años realizando vuelos entre distintos lugares. Su objetivo es estudiar la química, la geología y la atmósfera de la luna para ampliar el conocimiento sobre los orígenes químicos de la vida.

La simulación reunió los sensores y maniobras previstos para Titán

La prueba se realizó en el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins, donde Dragonfly atraviesa su fase de integración y ensayos. Según el equipo, fue la evaluación más completa hasta ahora del primer vuelo del helicóptero en tiempo real y con aviónica de vuelo.

El sistema combinó el software de vuelo y la aviónica con datos simulados de los instrumentos que la aeronave utilizará en Titán. Entre ellos estuvieron las cámaras de navegación, las unidades de medición inercial y el sistema lidar, instalado recientemente.

“Lo interesante del primer vuelo es que es nuestro vuelo más desafiante”, afirmó Zach Putnam, ingeniero jefe del subsistema de movilidad de Dragonfly en APL. “Utiliza cada componente del hardware de sensores de vuelo del módulo de aterrizaje”.

El equipo creó las capacidades de vuelo de manera progresiva. Primero realizó simulaciones de tareas más acotadas, como el giro de un único rotor. Después siguieron pruebas de un breve vuelo de reposicionamiento y de una operación parcial de reconocimiento. En cada etapa se añadieron sensores y funciones.

“Hacerlo de forma gradual fue lo que nos permitió realizar estas pruebas”, explicó Putnam. La incorporación del lidar completó los elementos necesarios para reproducir el entorno que Dragonfly deberá enfrentar en Titán.

Ese instrumento permitirá medir la altitud y la inclinación de la superficie, además de detectar posibles riesgos durante el descenso y el aterrizaje. Para ponerlo a prueba, los ingenieros generaron un terreno simulado y produjeron en tiempo real las imágenes que captarían las cámaras de navegación.

Un emulador de cámara diseñado para la misión utilizó unidades de procesamiento gráfico para renderizar cada escena simulada de Titán. Las exposiciones duraron entre 20 y 70 milisegundos, un intervalo similar al que emplearán las cámaras durante los vuelos reales.

Los ensayos miden intercambios de información que duran milisegundos

La ejecución de la secuencia completa con hardware similar al que se usará en vuelo permitió observar cómo funcionan los componentes en conjunto. La evaluación incluyó los intercambios de información entre los distintos procesos instalados a bordo del módulo de aterrizaje, incluso aquellos que ocurren en milisegundos.

“Estas pruebas proporcionan una validación importante de que todo funciona en conjunto”, señaló Putnam.

Aun así, la campaña de ensayos continúa. El equipo planea repetir el primer vuelo con el sistema de vuelo real de Dragonfly, en vez de emplear una plataforma de pruebas, y usará la aviónica del helicóptero. Los ingenieros también evaluarán otros perfiles de vuelo e introducirán fallos de forma deliberada para comprobar si el vehículo puede reaccionar sin intervención humana ante un problema.

La autonomía será una condición central para la misión. Debido a la distancia entre Titán y la Tierra, Dragonfly no podrá recibir asistencia en tiempo real mientras vuela.

“Esa autonomía es esencial en Titán, donde Dragonfly tendrá que volar sin ayuda en tiempo real desde la Tierra”, indicó Putnam. “Todo lo que hagamos en Titán tiene que hacerse de forma autónoma”.

El sistema de posicionamiento prepara a Dragonfly antes de su descenso

Antes de iniciar su primer vuelo en Titán, Dragonfly deberá adoptar la posición necesaria para operar. Por eso, en paralelo con las pruebas de navegación, el equipo evalúa los mecanismos que bajarán la aeronave desde su ubicación de almacenamiento.

El sistema debe descender a Dragonfly por debajo de la cubierta trasera del sistema de entrada. Allí podrá encender sus rotores de forma segura, separarse del conjunto de entrada y comenzar el descenso final hacia la superficie de Titán.

La campaña se concentra en el mecanismo de posicionamiento, que desplazará el rotor desde su posición de almacenamiento dentro de la cubierta trasera hasta la posición de liberación durante la bajada por la atmósfera de la luna.

Los ingenieros de Lockheed Martin, en Colorado, realizaron pruebas estáticas con una masa representativa. Aplicaron empujes y tirones al mecanismo para verificar que resista las cargas previstas. También hicieron ensayos de despliegue para medir si el sistema baja con suavidad y rapidez, y si queda asegurado una vez que alcanza su posición.

Las pruebas consideran, además, que la cubierta trasera de Dragonfly podría oscilar bajo el paracaídas mientras se despliega el helicóptero. Para comprobar la respuesta del mecanismo, los ingenieros inclinan el dispositivo de prueba en diversos ángulos y repiten la secuencia de despliegue.

La estructura de posicionamiento vincula la cubierta trasera con una estructura de interfaz de aluminio que se acopla al módulo de aterrizaje Dragonfly. Durante el descenso, el mecanismo bajará esa interfaz y, con ella, la aeronave. Después, el rotor se separará y Dragonfly comenzará a volar por sus propios medios.

Las pruebas buscan asegurar que esa transición funcione de forma fiable antes de que Dragonfly deba realizarla a casi mil millones de kilómetros de la Tierra.