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NASA Siete minutos de terror del módulo InSight para explorar las profundidades de Marte

El módulo InSight de la NASA aterriza este lunes en Marte para sondear su interior mediante investigaciones sísmicas, geodésicas y calorimétricas, una información que ayudará a comprender cómo se formaron otros planetas rocosos del sistema solar, incluido el nuestro. 

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Ilustración del módulo de aterrizaje InSight investigando las profundidades de Marte. / NASA

Este lunes 26 de noviembre está previsto que InSight, la primera misión que estudiará con un detalle sin precedentes el interior profundo de Marte, se pose sobre  el suelo marciano alrededor de las 20:54 h (hora peninsular española).

La nave despegó desde la base de la Fuerza Aérea de Vandenberg (California, EE UU) el pasado 5 de mayo. Tras un viaje sin incidentes, llega a las proximidades del planeta rojo a una velocidad de 19.800 km/h, que tendrá que reducir hasta los 8 km/h mientras atraviesa su atmósfera antes de que sus tres patas toquen la superficie.

Esa desaceleración tan brutal tiene que ocurrir en poco menos de siete minutos. La fricción con la atmósfera aumentará la temperatura del escudo térmico de la nave hasta 1.500 ºC y ayudará a ralentizar la entrada. A continuación, se abrirá un paracaídas y finalmente unos cohetes retropropulsores frenarán el descenso hasta que toque el suelo marciano.

La nave tiene que superar 'siete minutos de terror', con comandos preprogramados, para aterrizar con paracaídas y retropropulsores en el planeta rojo

"Hay una razón por la que los ingenieros llaman a este aterrizaje los siete minutos de terror", explica Rob Grover, líder de la fase de entrada, descenso y aterrizaje (EDL) de InSight, con sede en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA. "No podemos usar el joystick en ese momento, por lo que tenemos que confiar en los comandos preprogramamos. Hemos pasado años realizando pruebas y aprendiendo de otros aterrizajes en Marte (como el de Curiosity). Estaremos muy atentos hasta confirmar que InSight ha llegado bien a la región de Elysium Planitia prevista".

Los pequeños MarCO retransmiten el acontecimiento

Dos pequeños cubesats o satélites experimentales, del tamaño de un maletín, llamados Mars Cube One (MarCO) A y B, retransmitirán desde el espacio los datos de InSight a la Tierra casi en tiempo real, lo que ayudará a confirmar rápidamente si ha superado los siete minutos de terror. “Los MarCO servirán como un posible modelo para un nuevo tipo de retransmisión de comunicaciones interplanetarias", apunta Anne Marinan, ingeniera de sistemas de estos satélites en el JPL.

Si todo va bien, estos dos cubesats tardarán unos segundos en recibir y dar formato a los datos antes de enviarlos a nuestro planeta a la velocidad de la luz. Esto significa que los ingenieros del JPL y otro equipo de la división Lockheed Martin Space podrían decir lo que hizo el módulo de aterrizaje durante la fase EDL aproximadamente ocho minutos después de que InSight complete sus actividades.

El módulo de aterrizaje de InSight desplegará un paracaídas durante el descenso. Los datos de su llegada a la superficie marciana los retransmitirá a la Tierra casi en tiempo real los pequeños satélites MarCO A y B. / NASA

Sin MarCO, los responsables de la misión tendría que esperar varias horas para que los datos lleguen a la Tierra por las vías de comunicación principales: los orbitadores Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) y Mars Odyssey que tiene la NASA en Marte.

Los datos de InSight sobre el interior de Marte ayudarán a comprender la formación y evolución de todos los planetas rocosos, incluido el nuestro

Una vez que los ingenieros sepan que la nave espacial ha aterrizado de manera segura y que los paneles solares de InSight se han desplegado correctamente, el comenzarán la fase de tres meses en la que pondrán a prueba los instrumentos científicos. En total, la misión durará casi dos años (728 días), hasta noviembre de 2020.

"Cuando comiencen a operar los instrumentos de InSight en el planeta rojo se tomarán valiosos datos sobre la estructura del interior profundo de Marte, una información que nos ayudará a comprender la formación (hace más de 4.000 millones de años) y evolución de todos los planetas rocosos, incluido el que llamamos hogar", destaca Lori Glaze, directora en funciones de la División de Ciencia Planetaria de la NASA.

InSight es una misión del Programa Discovery de la NASA, con dos instrumentos científicos principales preparados para detectar los procesos geofísicos en las profundidades del planeta rojo. Uno es el experimento sísmico para la estructura interior (SEIS: Seismic Experiment for Interior Structure) proporcionado por Agencia Espacial Francesa (CNES) con participación del Institut de Physique du Globe de París, el Swiss Federal Institute of Technology (ETH) suizo, el Max Planck Institut Für Sonnensystemforschung alemán (MPS), el Imperial College británico y el JPL. El otro es el conjunto de sensores para el estudio del flujo de calor y propiedades físicas (HP3: Heat Flow and Physical Properties Package) proporcionado por la Agencia Espacial Alemana (DLR).

Una estación meteorológica española

También llevará a bordo el instrumento TWINS (Temperature and Wind Sensors for InSight mission: Sensores de presión y temperatura para la misión InSight), una pequeña estación meteorológica proporcionada desde España por el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA); así como un experimento para el estudio de la rotación y la estructura interior (RISE: Rotation and Interior Structure Experiment) construido por el JPL.

También llevará a bordo el instrumento TWINS, una pequeña estación meteorológica proporcionada desde España por el Centro de Astrobiología 

Con todo este instrumental, la misión cumplirá con varios objetivos. Para entender la formación y evolución de los planetas rocosos a través del estudio de la estructura y los procesos interiores de Marte se determinarán el tamaño, composición y estado (líquido-sólido) del núcleo, así como el espesor y la estructura de la corteza, la composición y estructura del manto, y el estado térmico del interior.

Modelo de vuelo de TWINS durante los ensayos de calibración del sensor de temperatura del aire. El sensor de viento está cubierto por seguridad. / CAB

Otra de las metas es analizar la actividad tectónica y meteorítica actual de Marte. Para ello se medirá la magnitud, tasa y distribución geográfica de la actividad sísmica interna del planeta rojo; así como la frecuencia de impactos de meteoritos en su superficie.

La misión InSight está basada en el diseño de la nave y módulo de aterrizaje de la misión Phoenix, construida por Lockheed Martin Space y que llegó con éxito a Marte en 2008.

Una misión de la NASA con colaboración internacional

InSight es una misión de la NASA coordinada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), una división del Instituto Tecnológico de California (Caltech). El JPL se encarga de la dirección científica, los sistemas de ingeniería y navegación, las operaciones, y del sistema de despliegue de los instrumentos y la cámara.

Por su parte, Lockheed Martin Space es la responsable del desarrollo de la nave, su ensamblaje, integración y pruebas, así como de las operaciones de lanzamiento y soporte de operaciones de la misión. El CNES ha gestionado, integrado y proporcionado el instrumento SEIS, mientras que el DLR ha construido y aportado el instrumento HP3.

El equipo científico de esta misión incluye a investigadores de EEUU, Francia, Alemania, Austria, Bélgica, Canadá, Italia, Polonia, Reino Unido, Suiza y España. Por ejemplo, el CAB español proporciona el instrumento TWINS, y el Centrum Badan Kosmicznych (CBK) y Astronika de Polonia han diseñado e integrado el sistema de percusión para HP3.

¿Cómo es la estructura de los planetas rocosos?

Los planetas tipo terrestre (rocosos) comparten estructuras similares, con núcleos, mantos y cortezas diferenciadas, químicamente diferentes entre sí. Aunque sus componentes son más o menos los mismos que los de los meteoritos, considerados como los 'ladrillos' básicos del sistema solar, su construcción está lejos de ser la misma en todos. Las rocas encontradas en los planetas rocosos no se parecen en nada a los meteoritos. El motivo de esta disparidad es que, al contrario de lo que ocurre con los meteoritos, prácticamente inalterados desde épocas primitivas, estos planetas alcanzaron su estructura actual mediante procesos de fusión y diferenciación poco conocidos.

Durante el proceso de diferenciación, las partes externas fundidas del planeta (conocidas como ‘magma oceánico’) se enfrían y cristalizan en diferentes tipos de minerales, según varían la temperatura, la presión y la composición química del metal. Los minerales más ligeros se desplazan por flotación hacia la superficie formando la corteza primaria, mientras que los más pesados se hunden, creando el manto. El hierro y el níquel, los más pesados de todos, forman un núcleo metálico en el centro del planeta. Muchas de las características fundamentales que definen hoy los planetas, como la composición de las rocas de la superficie, la actividad volcánica y tectónica, la composición de la atmósfera y la presencia o no de un campo magnético, dependen de cómo fueron estos procesos en los primeros 100 millones de años después de su formación.

En este contexto, Marte es el candidato perfecto para el estudio de la formación planetaria. Es lo suficientemente grande como para haber sufrido la mayor parte de los procesos iniciales que dieron forma a los planetas rocosos (Mercurio, Venus, la Tierra, la Luna y Marte), pero también lo suficientemente pequeño como para haber conservado las huellas de esos procesos durante los siguientes 4.500 millones de años (al contrario que la Tierra, con su tectónica de placas y convección en el manto aún activos). Esas huellas están en los componentes básicos del planeta rojo, como son el grosor de la corteza y la estratificación global, el tamaño y la densidad del núcleo, y la estratificación y densidad del manto. El ritmo al que el calor escapa de su interior proporciona también una valiosa información sobre la energía que controla los procesos geológicos. Los datos de la misión InSight mejorarán nuestro conocimiento sobre todos estos aspectos, tanto para Marte como para otros planeta rocosos, incluida la Tierra.