Entrada atmosférica de Marte

La entrada atmosférica en Marte es la entrada en la atmósfera marciana . La entrada a alta velocidad en el aire marciano crea un plasma de CO₂ _- N₂ _, a diferencia del plasma de O₂ _- N₂ _del aire terrestre. ^{[ 1 ]} La entrada en Marte se ve afectada por los efectos radiativos del gas CO₂ caliente _y el polvo marciano suspendido en el aire. ^{[ 2 ]} Los regímenes de vuelo para los sistemas de entrada, descenso y aterrizaje incluyen aerocaptura, hipersónico, supersónico y subsónico. ^{[ 3 ]}

Históricamente, se han utilizado sistemas de protección térmica y la fricción atmosférica para reducir la mayor parte de la energía cinética que se pierde antes del aterrizaje, empleando paracaídas y, en ocasiones, un impulso adicional de retropropulsión durante el aterrizaje final. Actualmente se investiga la retropropulsión a gran altitud y alta velocidad para futuros vuelos de transporte de cargas más pesadas.

Por ejemplo, Mars Pathfinder entró en 1997. ^{[ 4 ]} Aproximadamente 30 minutos antes de la entrada, la etapa de crucero y la cápsula de entrada se separaron. ^{[ 4 ]} Cuando la cápsula entró en la atmósfera, desaceleró de aproximadamente 7,3  km/s a 0,4  km/s (16 330  mph a 900  mph) en tres minutos. ^{[ 4 ]} Mientras descendía, el paracaídas se abrió para frenarla aún más, y poco después se liberó el escudo térmico. ^{[ 4 ]} Durante la entrada se transmitió una señal a la Tierra, incluidas señales de semáforo para eventos importantes. ^{[ 4 ]}

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  Comparación de la altitud (eje y) y la velocidad (eje x) de varios módulos de aterrizaje en Marte.
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  El paracaídas del módulo de aterrizaje Phoenix se abre mientras desciende en la atmósfera marciana. Esta fotografía fue tomada por el Orbitador de Reconocimiento de Marte con HiRISE.
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  Escudo térmico MSL
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  El escudo térmico desechado de la sonda MER-B en la superficie de Marte.

• Marte 2 (1971) – entró en la atmósfera pero se estrelló
• Mars 3 (1971) – entró en la atmósfera, realizó un aterrizaje suave, se perdió después de 20 segundos de transmisión de datos desde la superficie.
• Marte 6 (1973) – entró en la atmósfera pero se estrelló.
• Viking 1 (1976) – aterrizaje exitoso
• Viking 2 (1976) – aterrizó con éxito
• Mars Pathfinder (1997) – Aterrizó con éxito.
• Beagle 2 : perdido, se confirmó su aterrizaje pero quedó abandonado en 2015.
• MER-A "Spirit" – aterrizó con éxito
• MER-B "Oportunidad" – aterrizaje exitoso
• Módulo de aterrizaje polar en Marte (perdido)
• Espacio profundo 2 (perdido)
• Módulo de aterrizaje Phoenix : aterrizó con éxito.
• Laboratorio Científico de Marte ( rover Curiosity ): aterrizaje exitoso.
• Aterrizaje Schiaparelli EDM (perdido)
• Módulo de aterrizaje InSight (2018) – aterrizó con éxito.
• Marte 2020 ( rover Perseverance y helicóptero Ingenuity ): aterrizaje exitoso.
• El módulo de aterrizaje Tianwen-1 , su cámara remota y el vehículo explorador Zhurong aterrizaron con éxito.

Un desacelerador desplegable como un paracaídas puede frenar una nave espacial después de un escudo térmico. ^{[ 5 ]} Normalmente se ha utilizado un paracaídas de disco-espacio-banda, pero otra posibilidad son los dispositivos de entrada inflables arrastrados o acoplados. ^{[ 5 ]} Los tipos inflables incluyen esfera con valla , lágrima con valla , isotensoide , toroide o cono de tensión y los tipos acoplados incluyen isotensoide , cono de tensión y toroide apilado con cono romo . ^{[ 5 ]} Los investigadores de la era del Programa Viking fueron los verdaderos pioneros de esta tecnología, y el desarrollo tuvo que reiniciarse después de décadas de abandono. ^{[ 5 ]} Esos últimos estudios han demostrado que el cono de tensión , el isotensoide y el toroide apilado pueden ser los mejores tipos para investigar. ^{[ 5 ]}

La sonda MetNet de Finlandia podría usar un escudo de entrada expandible si se envía. ^{[ 6 ]} El aire marciano también se puede usar para el frenado aerodinámico a velocidad orbital ( aerocaptura ), en lugar de descenso y aterrizaje. ^{[ 1 ]} La retropropulsión supersónica es otro concepto para reducir la velocidad. ^{[ 7 ]}

La NASA está llevando a cabo investigaciones sobre tecnologías de desaceleración retropropulsora para desarrollar nuevos enfoques para la entrada atmosférica a Marte. Un problema clave con las técnicas de propulsión es el manejo de los problemas de flujo de fluidos y el control de actitud del vehículo de descenso durante la fase de retropropulsión supersónica de la entrada y desaceleración. Más específicamente, la NASA está llevando a cabo estudios de recopilación de datos de sensores infrarrojos de imágenes térmicas de las pruebas de descenso controlado del propulsor de SpaceX que actualmente, a partir de 2014, en curso. ^{[ 8 ]} El equipo de investigación está particularmente interesado en el rango de altitud de 70 a 40 kilómetros (43 a 25 millas) del "encendido de reentrada" de SpaceX en las pruebas de entrada a la Tierra del Falcon 9, ya que este es el "vuelo propulsado a través del régimen de retropulsión relevante para Marte" que modela las condiciones de entrada y descenso de Marte, ^{[ 9 ]} aunque SpaceX también está interesado, por supuesto, en el encendido final del motor y el aterrizaje retropropulsivo de menor velocidad , ya que esa es una tecnología crítica para su programa de desarrollo de propulsores reutilizables que esperan utilizar para aterrizajes en Marte en la década de 2020. ^{[ 10 ] [ 11 ]} 

Arte conceptual de un módulo de aterrizaje en Marte mientras se acerca a la superficie, que ilustra la importancia de identificar un lugar de aterrizaje seguro. ^{[ 13 ]}

• Aterrizaje en Marte
• Entrada atmosférica de Venus
• Hipercono (nave espacial)

• Perfiles de entrada atmosférica de los vehículos exploradores de Marte (.pdf)
• Resumen de los efectos del polvo durante las entradas atmosféricas en Marte (.pdf)
• Garantizar aterrizajes seguros en Marte - Nature 2009