Investigadores de la NASA trabajan en aspas de rotor nuevas para que los próximos helicópteros marcianos vuelen más alto y más lejos mientras hacen ciencia en el planeta rojo. Con simulaciones computacionales de alta fidelidad y pruebas en túnel de viento, los ingenieros están rediseñando las palas que podrían llevar a la siguiente generación de aeronaves en Marte.
El helicóptero Ingenuity de la NASA hizo historia como la primera aeronave propulsada en volar en otro planeta. La misión SkyFall, con lanzamiento programado para 2028, sigue ese camino con un trío de helicópteros destinados a explorar Marte.
Las dos misiones usan un aspa diseñada para la atmósfera delgada de Marte, con un borde curvo que recuerda a las de los helicópteros terrestres, pero que no es igual. Ahora los investigadores exploran diseños poco convencionales, más delgados y afilados, para que las misiones posteriores a SkyFall amplíen el alcance de cada vuelo.
¿Qué es el perfil roamx-0201?
Un equipo del Centro de Investigación Ames de la NASA, en Silicon Valley (California), trabaja con el Imperial College de Londres, en Reino Unido, y con la Universidad de Nagoya, en Japón, para probar una nueva sección transversal de aspa, o perfil aerodinámico, que promete mejorar bastante el rendimiento en Marte.
El nuevo perfil se llama roamx-0201. Lo diseñaron con simulaciones avanzadas y algoritmos ajustados a las condiciones marcianas, que llevaron a los investigadores hacia una forma más delgada y asimétrica. Las pruebas posteriores en túnel de viento mostraron que el diseño optimizado mejoraba el rendimiento y se recuperaba mejor en condiciones de vuelo riesgosas.
¿Cuánto más lejos podría volar?
Los investigadores usaron herramientas de simulación de alta fidelidad para analizar el roamx-0201 y compararlo con lo que podía hacer Ingenuity. Encontraron que las aspas rediseñadas permitirían a los futuros helicópteros marcianos pasar de los 0,7 kilómetros que Ingenuity cubría en un vuelo ininterrumpido a hasta 18,7 kilómetros, llevando instrumentos científicos.
| Diseño | Alcance en un vuelo ininterrumpido |
|---|---|
| Aspa de Ingenuity | 0,7 km |
| Perfil roamx-0201 (simulación) | hasta 18,7 km |
Los resultados se publicaron el 22 de septiembre en un artículo de la revista del Instituto Estadounidense de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA).
Por qué rinde mejor
Las aspas roamx-0201 funcionaron bien en parte porque pudieron operar más tiempo a velocidades altas antes de entrar en la llamada "divergencia de arrastre". En ese fenómeno, el rendimiento cae de golpe cuando los rotores se acercan a la velocidad del sonido, que en Marte es más baja que en la Tierra.
El nuevo perfil también usa la turbulencia de otra manera para generar sustentación. Cuando el aire pasa sobre un aspa, forma una región delgada llamada capa límite. El roamx-0201 perturba a propósito el flujo de esa capa justo en el borde de ataque, en la parte delantera del perfil. Esa perturbación, al contrario de lo que se esperaría, tira del aspa hacia arriba y levanta la aeronave con más eficacia que los diseños anteriores.
Otro problema de los rotores es la pérdida de sustentación, una condición en la que el rendimiento cae bruscamente y el vuelo se vuelve inestable tras un cambio en el ángulo del flujo de aire. Las aspas de Ingenuity perdían mucho rendimiento al entrar en pérdida. En las condiciones estudiadas, el roamx-0201 tuvo un comportamiento bastante mejor, así que los futuros helicópteros podrían volar con seguridad en un rango más amplio de ángulos.
Todavía no está listo para Marte
La tecnología aún no está lista para ir a Marte. Las pruebas están ayudando a los ingenieros a entender y corregir las diferencias entre lo que predicen los modelos computacionales y lo que ocurre en la realidad. La investigación en curso en la NASA busca helicópteros marcianos más eficientes, capaces de volar más lejos, cargar más peso útil y abrir nuevas misiones científicas.
