NASA confirmó vía blog post que probó con éxito dos sistemas de rotores destinados a Marte, logrando velocidades de rotación nunca antes vistas en pruebas atmosféricas para vuelo extraplanetario. Las pruebas se realizaron en el histórico 25-Foot Space Simulator del Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Mach 1,08 y 3.750 RPM: las cifras del experimento

Los dos sistemas de rotores, uno de dos palas y otro de tres palas, alcanzaron velocidades de punta de Mach 1,08 y Mach 0,98 respectivamente. Con vientos de frente adicionales, ambos cruzaron la barrera del sonido por primera vez. Los rotores giraron hasta 3.750 RPM, aproximadamente diez veces la velocidad de un helicóptero terrestre moderno.

Estas velocidades extremas son indispensables para generar sustentación en la atmósfera marciana, que tiene apenas el 1% de la densidad de la atmósfera terrestre. Los rotores fueron desarrollados conjuntamente por NASA y AeroVironment como parte de Project SkyFall.

¿Qué es Project SkyFall?

SkyFall es una misión propuesta para desplegar varias aeronaves rotatorias autónomas en Marte. El blanco actual es diciembre de 2028. La nave principal transportará tres helicópteros marcianos de próxima generación al Planeta Rojo. Una vez que la nave aterrice, los helicópteros se desplegarían en regiones distintas del planeta para misiones de exploración independientes, usando la nave de aterrizaje como base de comunicación y operación.

SkyFall marcaría apenas la segunda vez que NASA hace exploración marciana con una aeronave. El antecedente directo es el Ingenuity Mars Helicopter de 2021.

Lo que enseñó Ingenuity

Ingenuity, equipado con palas de fibra de carbono, accedió a zonas del planeta donde el rover Perseverance no podía llegar. Aunque inicialmente estaba planificado para 5 vuelos, terminó completando 72 vuelos, el más largo de 704 metros (2.300 pies). Sus números fundacionales:

  • Velocidad de punta del rotor: Mach 0,7 (margen de seguridad conservador).
  • Peso del vehículo: 1,8 kg.
  • Payload: cero: era esencialmente del tamaño de una caja de pañuelos y no llevaba instrumental científico ni comunicación propia.

Esos vuelos confirmaron la viabilidad del vuelo con rotor accionado en Marte y sentaron las bases para diseñar los rotores ultrarrápidos del siguiente programa.

¿Por qué Marte requiere rotores supersónicos?

El cuello de botella histórico para la exploración aérea marciana siempre fue la baja densidad atmosférica, que obliga a velocidades extremas de rotor para conseguir sustentación útil. Ingenuity sorteó esto con Mach 0,7 como margen, pero su tamaño y peso eran mínimos. La solución obvia, aeronaves más grandes con payloads serios, se topa con un problema clásico de aerodinámica: a mayor tamaño hay más drag, lo que exige más empuje. Ese empuje sería teóricamente alcanzable con rotores cercanos al supersónico, pero las palas convencionales se rompen estructuralmente bajo esas condiciones.

"NASA tuvo una gran corrida con Ingenuity, pero a estas aeronaves de próxima generación les estamos pidiendo todavía más en el Planeta Rojo", dijo Al Chen, manager del Mars Exploration Program en el JPL. "No es una pedida fácil. Todo lo de Marte es difícil, y volar ahí es de las cosas más complicadas que se pueden hacer, porque la atmósfera es tan increíblemente delgada que cuesta generar sustentación, y Marte igual tiene gravedad importante".
"Pensábamos que íbamos a tener suerte si llegábamos a Mach 1,05, y golpeamos Mach 1,08 en las últimas corridas", agregó Shannah Withrow-Maser, aerodinamicista de NASA y miembro del equipo de pruebas. "Todavía estamos digiriendo los datos, y puede que haya más empuje sobre la mesa".

Lo que viene

La nueva tecnología supersónica permitiría aeronaves de exploración significativamente más grandes, capaces de cargar baterías más grandes para misiones más largas, instrumentos científicos más avanzados y sistemas de comunicación más sofisticados. NASA detalla que los helicópteros de Project SkyFall harán exploración aérea a baja altitud y misiones de scouting, recolectando datos científicos y pavimentando el camino para futuras misiones robóticas y, eventualmente, humanas a Marte.

Detalle técnico relevante: la velocidad del sonido en Marte es de unos 540 mph (869 km/h), considerablemente menor que los 760 mph (1.223 km/h) en la superficie terrestre, debido a la atmósfera fría, delgada y rica en dióxido de carbono. Eso explica por qué un rotor "supersónico marciano" gira a 3.750 RPM y aun así trabaja con velocidades absolutas más bajas que un caza terrestre.