Vehículo explorador tripulado de Marte

Los rovers tripulados de Marte (también llamados rovers tripulados de Marte ^{[ 2 ]} ) son rovers marcianos para transportar personas en el planeta Marte, y han sido conceptualizados como parte de misiones humanas a ese planeta. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Existen dos tipos de vehículos exploradores tripulados para Marte: vehículos no presurizados para tripulaciones con trajes espaciales marcianos y vehículos presurizados para que la tripulación trabaje sin traje espacial. Se han previsto vehículos presurizados para viajes cortos desde una base en Marte, o bien pueden equiparse como base o laboratorio móvil. ^{[ 4 ]}

Los rovers tripulados a Marte son un componente de muchos diseños para una misión humana al planeta Marte . Por ejemplo, la propuesta de Misiones Humanas Austeras a Marte incluía dos rovers en su módulo de aterrizaje de carga no tripulado para energía y logística. Cada rover podría albergar una tripulación de dos personas en un entorno presurizado, con energía proveniente de un generador de radioisótopos Stirling . ^{[ 3 ]}

En la década de 1960, el diseño posterior al Mariner 4 para un Módulo de Excursión a Marte , del Centro de Vuelos Espaciales Marshall , incluía una versión de carga que transportaba un Laboratorio Móvil presurizado para Marte, llamado MOLAB. ^{[ 5 ]} Una de las ideas para el MOLAB era que aterrizara sobre sus ruedas, lo que se denominó un concepto de "rover primero". ^{[ 4 ]} El MOLAB tenía un cilindro presurizado para que las tripulaciones pudieran operar en un entorno de manga corta incluso en una superficie extraterrestre. ^{[ 4 ]}

Mars One , un plan de colonización de Marte que pretendía ser financiado por un programa de televisión, planeaba un rover tripulado no presurizado capaz de recorrer 80  km (50 millas). ^{[ 6 ]} Astrobotic Technology fue anunciada como un posible proveedor.

El rover tripulado de exploración de Marte (MMER) ganó un premio de diseño en 2010. Algunas de sus características incluían capacidad para vivir a bordo, un cabrestante, una esclusa de aire y seis ruedas con núcleo de espuma. Presentaba una construcción modular que permitía su ensamblaje a partir de piezas más pequeñas, y la fuente de energía sugerida eran baterías de radioisótopos. ^{[ 7 ]} Un ejemplo del uso de RTG es la nave espacial Cassini-Huygens , con un sistema de energía de radioisótopos que producía varios cientos de vatios de energía eléctrica. Produce esta cantidad de energía de forma continua con una disminución lenta a lo largo de décadas, ya que parte del calor emitido por la desintegración radiactiva se destina a la producción de electricidad y una cantidad mayor se irradia como residuo. ^{[ 8 ]}

En 2017, Park Brother's Concepts presentó su diseño de rover marciano, que incluía un diseño de seis ruedas, una cabina cerrada y un concepto de laboratorio móvil. ^{[ 9 ]} El concepto de rover no es un diseño de la NASA, pero debutó en el evento Summer of Mars del Centro Espacial Kennedy y se enmarca en el objetivo de las agencias de llevar humanos a Marte a principios de la década de 2030. ^{[ 9 ]} La revista Car and Driver informó sobre este evento, denominando al rover "coche marciano" y destacando a los diseñadores y varias especificaciones del vehículo, como su tamaño. ^{[ 2 ]}

Un ejemplo de un diseño interno de la NASA para un rover es la versión con ruedas del Vehículo de Exploración Espacial (SEV) , que tiene una versión para el espacio exterior. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Una versión temprana del rover SEV fue probada en 2008 por la NASA en el desierto. ^{[ 10 ]} El SEV para misiones espaciales o de exploración fue diseñado para soportar a dos humanos durante 14 días e incluiría un baño, logística para dormir y una versión tiene puertos para trajes para soportar actividades extravehiculares (EVA). ^{[ 10 ] [ 11 ]} Otro concepto son ventanas que permiten ver objetos muy cerca de la parte delantera del rover pero en la superficie (hacia abajo y hacia adelante). ^{[ 10 ]}

Las opciones para realizar un seguimiento de la ubicación mientras el rover se mueve por Marte incluyen: ^{[ 12 ]}

• Indicios topográficos a partir de imágenes
• Mediciones inerciales (véase también Unidad de medición inercial )
• Un GPS de Marte si se instala
• navegación celeste

La navegación en Marte se considera un tema importante para las misiones humanas al planeta. La navegación astronómica, utilizada durante más de 500 años en la Tierra, podría proporcionar una forma de localizarse en la superficie marciana con una precisión de unos 100 metros (109 yardas). ^{[ 12 ]} La navegación es especialmente relevante para los rovers, ya que necesitan saber, al menos de forma aproximada, dónde se encuentran y hacia dónde se dirigen para llegar a su destino. El método de navegación por estima fue el utilizado por el rover Sojourner de la misión Mars Pathfinder . ^{[ 13 ]}

Una red de satélites GPS para Marte implicaría una constelación de satélites en órbita marciana, ^{[ 14 ]} pero una alternativa sería una matriz de pseudosatélites en la superficie. ^{[ 13 ]} Estos dispositivos tendrían que colocarse con alta precisión, a menos que fueran autocalibrables. ^{[ 13 ]}

Ruedas de los rovers marcianos Sojourner , los rovers gemelos MER y Curiosity.

Vista de tres cuartos de las ruedas del Rover

La "huella" del Curiosity en Marte

La rueda del Curiosity en Marte

Un ejemplo de criterios para un rover tripulado en la superficie de Marte fue expresado por la NASA en la variante de superficie del SEV mencionado anteriormente, en desarrollo durante la década de 2010. ^{[ 15 ]} El diseño "Case for Mars" de la década de 1980 sugiere un rover de alcance medio con dos compartimentos, uno que podría despresurizarse y abrirse a la atmósfera marciana, y un compartimento de conducción que podría permanecer presurizado durante este tiempo. ^{[ 16 ]} El mismo estudio también sugirió un rover más grande y de larga duración con orugas y brazos robóticos, además de otros tipos en ese concepto de misión tripulada a Marte. ^{[ 17 ]} El diseño de la esclusa de aire, especialmente para EVA, es un área de estudio para los rovers presurizados. ^{[ 15 ]}

Ideas de diseño para vehículos exploradores tripulados y/o presurizados: ^{[ 15 ]}

• Escotilla de acoplamiento : una escotilla de acoplamiento permitiría que el rover se conectara a un hábitat en la superficie de Marte , una etapa de ascenso u otro rover, permitiendo el paso de personas a través de un pasillo presurizado después del acoplamiento.
• Puerto para traje espacial : una combinación integrada del rover con el diseño de un traje espacial marciano , que permite a una persona entrar en un traje con una abertura conectada al interior presurizado del rover, mientras que el resto del exterior del traje permanece expuesto al entorno marciano. Esto evitaría la necesidad de una esclusa de aire separada o la despresurización de todo el vehículo al abrir una escotilla exterior.
• Diseño modular : este concepto implica que los componentes del rover puedan intercambiarse fácilmente o desmontarse en secciones más pequeñas. Por ejemplo, un rover podría dividirse en piezas más pequeñas que se ensamblarían en la superficie tras aterrizar en Marte. Esto permitiría transportar rovers de mayor tamaño a la superficie marciana. Un diseño modular también facilitaría el intercambio de diferentes equipos, como una grúa , una retroexcavadora o un cabrestante , según sea necesario.
• Estación de pilotaje del Chariot : este es un lugar para que un astronauta con traje espacial controle el rover sin tener que volver a entrar en el área presurizada.
• Disipador de calor con escudo de hielo : una idea es tener una  barrera de hielo de 2,5 cm como escudo, y este hielo también podría usarse como disipador de calor.

Otras posibles tecnologías:

• pilas de combustible y/o baterías de alta densidad energética
• Frenos regenerativos
• ruedas
• Estructuras y materiales ligeros
• Suspensión activa
• Aviónica y software
• Apoyo a la actividad extravehicular (EVA)
• Sistemas de control térmico
• Encuentro y acoplamiento automatizados

En las misiones tripuladas a Marte, los rovers a veces se agrupan bajo el término "elementos de la superficie de Marte". ^{[ 18 ]}

Un rover marciano no presurizado es aquel que no contiene oxígeno gaseoso ni un casco con gas presurizado. Estos rovers tripulados requerirían que la tripulación usara trajes espaciales para obtener oxígeno, siendo funcionalmente similares al Vehículo Lunar Roving . Un rover no presurizado presenta varias ventajas frente a uno presurizado, como un menor peso, menor necesidad de oxígeno, un diseño más sencillo y un menor coste de construcción y operación. Un rover presurizado pesaría más, lo que aumentaría los costes de combustible tanto en su lanzamiento a Marte como por el mayor consumo energético de un vehículo más grande; por lo tanto, sería más difícil y problemático de manejar en comparación con un rover no presurizado más ligero. Los rovers no presurizados también podrían utilizarse para transportar carga desde y hacia una base, facilitando el transporte de los astronautas que exploran el terreno marciano. ^{[ 19 ]}

• Electra (radio) (radio de uso común en naves espaciales en Marte)
• Misión humana a Marte
• Johnson Sea Link (un sumergible con una esfera transparente para observación)
• Vehículo lunar explorador (el vehículo explorador tripulado de las misiones Apolo, utilizado en la Luna durante las misiones Apolo 15 , Apolo 16 y Apolo 17 a principios de la década de 1970).
• hábitat de Marte
• Rover de Marte
• Traje para Marte (por ejemplo, traje espacial para Marte)
• Sistema de suspensión tipo balancín (diseño de suspensión utilizado hasta la fecha en los vehículos exploradores de Marte de la NASA)
• Vehículo de exploración espacial

• Conceptos y desafíos de desarrollo de vehículos exploradores (2005)

• Novak, Matt (30 de julio de 2012). "Crónicas marcianas de Wernher von Braun" . Smithsoniano .
• "El rover de James Cameron" . bp.blogspot .
• "Inicio" . Human Mars.net .
• Pérez-Davis, Marla E.; Faymon, Karl A. (1987). "Vehículo de transporte tripulado a Marte" (PDF) . NASA .
• Wade, Mark. "DRM 1 Mars Rover - Presurizado" . Astronautix.com . Archivado del original el 28 de diciembre de 2016.