Informe pide una visión renovada consciente de los costos para la exploración de Marte

Con el rover Mars Perseverance de la NASA listo para comenzar su misión de varios años para recolectar rocas y suelo para su futura recuperación, a los científicos planetarios les preocupa que otros objetivos de investigación de Marte puedan sufrir durante la espera de una década para que esas muestras completen su relevo de tres patas de regreso a la Tierra.

Con esas preocupaciones en mente, la división de ciencia planetaria de la NASA fundó el Grupo de Trabajo de Estrategia de Arquitectura de Marte (MASWG) en 2019 para encontrar formas de iniciar un conjunto diverso de investigaciones de Marte junto con la campaña insignia de devolución de muestras sin romper el banco.

En noviembre, el grupo entregó un informe final a la NASA que establece una agenda para investigar Marte utilizando una amplia gama de enfoques destinados a impulsar una mayor cadencia de descubrimiento científico a un costo sostenible.

Apodado Un Programa Integral para la Exploración Futura de Marte, el informe pide que se eliminen los muchos misterios restantes del Planeta Rojo utilizando de todo, desde cubesats y módulos de aterrizaje comerciales hasta sondas científicas de primer nivel.

Mars Sample Return sigue siendo la máxima prioridad de la comunidad científica de Marte, como deja en claro el informe. Pero sin otras misiones científicas a Marte en la tubería de la NASA, el enfoque limitado en recolectar y recuperar varios kilogramos de rocas y suelo del cráter Jezero podría detener investigaciones más amplias del planeta en los próximos años.

«Tan importante como es el retorno de muestras de Marte (MSR), y resultará en un gran paso adelante para la ciencia planetaria, el examen de material de un solo sitio no nos dirá todo lo que necesitamos saber sobre Marte», afirma el informe de MASWG .

Las misiones Smallsat y Cubesat tienen el potencial de proporcionar un nuevo medio de investigar Marte con vuelos de cargas útiles más asequibles y frecuentes para mediciones científicas y apoyo a las necesidades de exploración humana. Crédito: Base de datos de misiones de flota Smallsat / Cubesat de la NASA

Bruce Jakosky, científico de la Universidad de Colorado en Boulder que presidió el MASWG, dijo que el objetivo del informe era garantizar que el resto del Programa de Exploración de Marte no pierda impulso mientras el retorno de muestras de Marte ocupa un lugar central durante el resto de la década.

«Estamos en un punto en el que no está claro qué está avanzando el programa de Marte», dijo Jakosky a SpaceNews. «No se están planificando nuevas misiones más allá de la devolución de muestras».

Jakosky dijo que el MASWG ideó un plan flexible y rentable para realizar una mezcla diversa de misiones científicas a Marte en paralelo a la campaña insignia de Mars Sample Return y más allá.

El informe pide una «nueva visión» revitalizada para el Programa de Exploración de Marte de la NASA, una que incluya una variedad de tamaños de naves espaciales, desde cubesats relativamente económicos y constelaciones de pequeñas naves espaciales, hasta módulos de aterrizaje y rovers más convencionales, pero de bajo precio.

Además, los autores del informe dicen que el plan aprovecha los avances en cubesats, constelaciones de smallsat y más para abordar cuestiones científicas clave sin requerir más de aproximadamente un tercio del presupuesto anual de ciencia planetaria de la NASA, una proporción a la par de lo que la NASA ha gastado en Marte desde entonces. a mediados de la década de 1990, cuando comenzó a enviar nuevos exploradores robóticos al Planeta Rojo cada dos años.

Al escribir su informe, el equipo MASWG de 16 miembros señaló a las pequeñas naves espaciales como una «oportunidad programática» para Marte y propuso un conjunto de «arcos» de misión que constituyen una investigación de alta prioridad y científicamente rica que se puede realizar durante y después del presente. Era de Mars Sample Return.

Como ejemplos de arcos de exploración para Marte, el informe MASWG sugiere:

Arco 1: Explore los diversos entornos del antiguo Marte para comprender la evolución planetaria temprana y la naturaleza, el tiempo y la geoquímica de los entornos, la habitabilidad y / o el potencial biológico de Marte.

Arco 2: Investigue el subsuelo de Marte que contiene muchas pistas sobre la evolución temprana de Marte y la posibilidad de una biosfera marciana temprana.

Arco 3: Realice mediciones de la ciencia del hielo para comprender las edades de hielo marcianas en términos de distribución y estratificación del hielo a medida que se colocó / eliminó durante los últimos cien millones de años, tanto en las regiones polares como en latitudes más bajas.

Arco 4: Comprender la variabilidad climática y los procesos del clima actual en Marte desde horas hasta décadas.

MASWG recomendó reforzar el Programa de Exploración de Marte de la NASA para abordar los objetivos científicos fundamentales relacionados con el clima y la evolución geológica del planeta, la habitabilidad pasada y presente, y más. Es una agenda que no solo es pertinente para Marte. También podría beneficiar los objetivos de exploración humana de la NASA, así como el estudio de otros planetas terrestres y exoplanetas del sistema solar que giran alrededor de otras estrellas, dice el informe.

Programa de Marte renovado

«Si la NASA y el Congreso se toman en serio la exploración de Marte y un programa de humanos a Marte, necesitamos renovar el programa de Marte y continuarlo como un programa vigoroso y sólido», dijo Jakosky, el investigador principal de MAVEN, un orbitador de Marte de 2013 misión que todavía está estudiando la atmósfera del planeta y pronto servirá como retransmisor de comunicaciones para Perseverance.

Jakosky dijo que el mensaje clave del informe MASWG es “primero averigüe qué ciencia quiere hacer y luego seleccione una clase de tamaño de nave espacial que pueda hacerlo. Es un mundo nuevo ahí fuera «.

El informe MASWG también señala que puede haber una vía para trabajar con proveedores comerciales o utilizar enfoques de contratación derivados del programa de Servicios de Carga Lunar Comercial (CLPS) de la NASA para lograr un acceso de menor costo a la superficie marciana. También existe un valor potencial en establecer colaboraciones entre los diferentes gobiernos y entidades interesadas en la exploración de Marte, afirma el informe.

Área de inversión

«Si hay un área crítica para la inversión de la NASA que es necesaria para permitir el enfoque MASWG, es en naves espaciales pequeñas y si hay formas novedosas y de menor costo de explorar de manera creíble la superficie y el subsuelo de Marte», dijo Scott Hubbard, un Miembro del comité MASWG y ex director del programa Mars de la NASA.

En cuanto al programa «CLPS para Marte», Hubbard dijo que si bien no está claro si el caso comercial para el espacio profundo comercial realmente existe, «la NASA estaría bien servida para probar las aguas a través de una Solicitud de información o una herramienta de adquisición similar».

Hubbard dijo que el informe MASWG toma un rumbo instructivo al delinear cuatro arcos de misión que demuestran qué ciencia nueva y emocionante podría lograrse utilizando diferentes tipos de capacidades de exploración. “El equipo de MASWG era bastante consciente de las probables limitaciones fiscales en los próximos años y por eso se concentró en comenzar estos arcos o vías utilizando pequeñas naves espaciales”, dijo.

Ciertamente son posibles otros arcos de misión, señala el informe, y el número y la escala de arcos que se pueden seguir en paralelo dependen de los dólares disponibles.

Construir, mantener y mejorar

A mediados de noviembre, durante una reunión de un comité de Academias Nacionales que trabaja en la nueva encuesta decenal de ciencia planetaria que se publicará el próximo año, el copresidente de MASWG, Richard Zurek, de la Oficina del Programa de Marte del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, enfatizó la necesidad de aprovechar los éxitos de Programa de Exploración de Marte de la NASA y ponerlo en una buena base para el futuro.

“Es la diversidad del planeta lo que hemos visto en las últimas dos décadas”, dijo Zurek. «Tenemos que encontrar una manera de llegar a la superficie y aprender algunas cosas clave y que no cueste entre uno y dos mil millones de dólares».

Un ejemplo del tipo de misiones de bajo costo que podrían enviarse a Marte es EscaPADE, un par de pequeños satélites que la NASA tenía la intención de lanzar en 2022 para estudiar cómo el viento solar aleja la atmósfera del planeta. Crédito: UC Berkeley / Robert Lillis

Debido a la complejidad y variedad de entornos que existen en Marte, Zurek dijo que la NASA debería apoyar misiones que hagan más de lo que puede proporcionar una campaña de retorno de muestra desde un solo punto del planeta. Por ejemplo, ayudar a precisar los depósitos de hielo en Marte que se pueden utilizar como recurso para apoyar la actividad humana en el planeta. Luego está la cuestión de qué puede producir el subsuelo del planeta. “Después de todo, el subsuelo puede ser el refugio final de una biosfera primitiva de Marte. Puede haber agua muy profunda en la corteza ”, dijo Zurek. «Todavía tenemos mucho que aprender».

Zurek dijo que tener una cantidad suficiente de oportunidades de vuelo es importante para mantener las capacidades técnicas y analíticas de la comunidad científica de Marte. Las oportunidades más frecuentes también pueden ser esenciales para atraer al sector comercial y mantener asociaciones internacionales en la exploración de Marte.

“Empiece con algo pequeño y vaya a lo grande según lo dicta la ciencia”, dijo Zurek.

Estimación aproximada de costos

El programa completo de Marte delineado por MASWG costaría alrededor de $ 300 millones al año durante la primera década, aumentando hasta $ 500 millones al año más allá de eso. Se necesitarían $ 150 millones adicionales al año, dice el informe, para el desarrollo de tecnología y la financiación de misiones extendidas.

Jakosky dijo que se podría implementar un conjunto de misiones menos robusto pero aún convincente por $ 150 millones por año en la primera década, aumentando hasta $ 300 millones por año después de eso.

Estas estimaciones aproximadas, que según Jakosky se basaron en «suposiciones simples» en lugar de un análisis de costos formal, no incluyen lo que la NASA ya planea gastar en el retorno de muestras de Marte o las operaciones extendidas para varias naves espaciales envejecidas que ya estudian el planeta.

Coyuntura crítica

Aparte de Mars Sample Return y una misión Mars Ice Mapper planificada que será financiada por la división de vuelos espaciales humanos de la agencia, la NASA no tiene ninguna misión dirigida a Marte en su cartera de desarrollo en la próxima década.

“Se reconoció que la ciencia que se debe hacer para explorar Marte es más que esperar a que las muestras regresen a la Tierra”, dijo Michael Meyer, científico principal del Programa de Exploración de Marte en la sede de la NASA y ex officio para el informe MASWG.

En caso de que el vehículo Perseverance de la misión Mars 2020 no llegara a salvo a la superficie durante su intento de aterrizaje el 18 de febrero, la espera sería aún más larga.

«La pérdida de perseverancia sería devastadora», dijo Meyer a SpaceNews. “Las carreras individuales darían un vuelco. No hay un plan de respaldo, lo que significa que no hay misiones de recuperación en las alas «.

Si Perseverance falla, Marte aún estaría allí, misterios intactos. «Todavía habrá muchas misiones científicamente convincentes por hacer en Marte y el retorno de muestras seguirá siendo de la más alta prioridad», dijo Meyer. “La ramificación de la pérdida de la misión no sería ciencia perdida, sino ciencia pospuesta. El revés sería tiempo y dinero, pero los objetivos de la exploración serían los mismos ”.

Si bien la NASA no tiene un plan de respaldo formal, ahora tiene la visión del informe MASWG para un Programa de Exploración de Marte que no ponga todos sus huevos científicos en una canasta de devolución de muestras.

«Científicamente, la exploración de Marte no se detiene con Mars Sample Return», dijo Jakosky. «Hay que realizar mediciones verdaderamente fundamentales y convincentes que mejorarán nuestra comprensión no solo de Marte, sino del resto del sistema solar y más allá».

Jakosky dijo que ahora que el informe está terminado, depende de la NASA decidir si quiere un programa de Marte que sea más que un simple retorno de muestra.

“Estamos en una coyuntura crítica. Ahora es el momento de tomar decisiones o perdemos el impulso que hemos acumulado durante las últimas décadas ”, dijo.

Mantener ese impulso es algo más que abordar cuestiones de mayor interés para los científicos planetarios. Si la NASA tiene la intención de enviar personas a Marte en un futuro cercano, dijo Jakosky, «entonces es necesario que haya un programa continuo en Marte para responder preguntas sobre el medio ambiente que enfrentarán los astronautas y hacer preguntas que los astronautas puedan abordar con una misión humana. . «

El informe final del Mars Architecture Strategy Working Group (MASWG) está disponible en: https://mepag.jpl.nasa.gov/reports/ MASWG NASA Final Report 2020.pdf

Colaborador de SpaceNews Leonard David es el autor de «Moon Rush: The New Space Race» publicado por National Geographic en mayo de 2019.

Una versión de este artículo apareció originalmente en la edición del 18 de enero de 2021 de la revista SpaceNews.