Los hermanos Wright conquistan Marte

Abril de 2021 pasará a la historia por un hito sin precedentes: una aeronave realizaba el primer vuelo controlado en la atmósfera de otro planeta, emulando la proeza que 118 años atrás realizara el Flyer I de los hermanos Wright. Hablo del Ingenuity, un dron tipo helicóptero propulsado por energía solar, que de hecho lleva sujeto en uno de sus paneles solares un fragmento de aquel Flyer I, y que fue llevado hasta Marte a bordo de la sonda Perseverance. Su finalidad es demostrar la viabilidad de realizar vuelos en la tenue atmósfera marciana, y vaya que lo ha demostrado. A las doce y media del lunes 19 de abril (hora civil española), desde la Tierra veíamos cómo Ingenuity hacía girar sus aspas y se levantaba unos tres metros del suelo, se mantenía estático en el aire durante veinte segundos, y volvía a aterrizar en el mismo sitio.

Pero ¿cómo puede ser posible que un helicóptero vuele en Marte? Desde siempre se nos ha dicho que la atmósfera marciana es tan tenue, un 0,6 % la presión atmosférica de la Tierra, que a efectos prácticos es casi como si fuera un vacío. Pero ese casi es aquí una gran diferencia. La fuerza del empuje del viento (como el producido por las aspas de un helicóptero) depende directamente de la densidad del aire, y del cuadrado de su velocidad. En igualdad de condiciones, un helicóptero en Marte empujará 0,006 veces menos. Para compensar esa disminución de empuje, la velocidad del aire (que es proporcional a la velocidad de giro de las aspas) deberá ser 1/√(0,006) veces mayor (la raíz cuadrada es debido a esa dependencia con el cuadrado de la velocidad), es decir, 13 veces mayor. Unas aspas que giren 13 veces más rápido conseguirán el milagro… pero ¡esperen! No hace falta tanto. La gravedad de Marte es 0,38 veces la de la Tierra, a un helicóptero le bastará con generar 0,38 veces menos fuerza. La ecuación anterior queda corregida como 1 / √ (0,006 / 0,38), lo que da 8. Las aspas de los helicópteros convencionales de pasajeros giran a una velocidad de 100 revoluciones por minuto (rpm). Las de los helicópteros marcianos deberán hacerlo a 800 rpm, unas velocidades completamente accesibles con la tecnología actual (las de Ingenuity giran a unas 2.000 rpm, aunque se trata de un aparato pequeño, no de la envergadura de un helicóptero de pasajeros).

«La finalidad de Ingenuity era demostrar la viabilidad de realizar vuelos en la tenue atmósfera marciana, y vaya que lo ha demostrado»

¿Abre este experimento también la puerta a la obtención de energía eólica en Marte? Pese a que hay veloces vientos en Marte, tal vez no. Para mover un molino como los de nuestros parques eólicos con una atmósfera tan tenue necesitamos un viento 13 veces mayor (aquí no sería aplicable la corrección por la menor gravedad marciana, ya que hablamos de un viento que circula horizontalmente). Si en la Tierra un aerogenerador industrial comienza a funcionar a partir de los 10 km/h, en Marte necesitaría una velocidad mínima del viento de 130 km/h, pero los vientos más veloces medidos durante las tormentas marcianas apenas alcanzan los 100 km/h. Al menos no serviría un aerogenerador como los que usamos en la Tierra, sería necesario otro diseño. En esta línea se están desarrollando diferentes modelos que hacen uso del efecto triboeléctrico, es decir, la conversión de la conocida electricidad estática producida por el viento directamente en electricidad consumible. Esta tecnología en desarrollo necesitaría menores velocidades del viento, aunque aún falta por constatar su viabilidad.

Por último ¿por qué hacer volar un aparato en Marte? La primera respuesta que como científico me viene a la cabeza es porque «mola». Pero por supuesto tiene aplicaciones astronáuticas. Tener una sonda voladora permite acceder y explorar regiones que hasta ahora están fuera del alcance de los rovers marcianos. ¿Qué será ese terreno de color tan curioso que hay en la cima de esa colina, con laderas de inclinación inaccesible a un rover? ¿Qué habrá en el fondo de aquel cráter? Volando lo podremos investigar

© Mètode 2021 - 110. Crisis climática - Volumen 3 (2021)
Investigador del Observatorio Astronómico de la Universitat de València.