La NASA estudia el orbitador veterano de Marte para resolver el misterio de la falta de combustible
Los ingenieros de la NASA y Lockheed Martin Space emprendieron la abrumadora tarea de medir el suministro de combustible de la nave espacial más antigua que orbita Marte sin el uso de un indicador de combustible, después de que los cálculos indicaran que la nave espacial podría estar casi vacía.
Las estimaciones para 2021 y 2022 indicaron que Orbitador Mars Odyssey agotó su propulsor mucho más rápido de lo esperado, lo que llevó a la investigación del «combustible perdido» del barco. ¡Finalmente, los científicos concluyeron que el combustible que faltaba nunca se acabó! Eso significa que Odyssey debería tener suficiente combustible para continuar hasta finales de 2025.
El orbitador Mars Odyssey ha estado en el espacio durante 22 años. Durante este tiempo, la misión ha completado más de 94.000 órbitas de Marte y entregó una gran cantidad de descubrimientos impresionantes, como la detección de hielo de agua debajo de la superficie del planeta que podría ser utilizado por futuros astronautas.
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Durante su misión, Odyssey viajó el equivalente a 1370 millones de millas (2210 millones de kilómetros) alrededor de Marte, lo que requirió una cuidadosa gestión del combustible. El problema es que la nave espacial, lanzada en 2001, no tiene indicador de combustible.
Eso significa que los operadores de la NASA tienen que confiar en las matemáticas y las pruebas ingeniosas para calcular cuánto queda de las 500 libras (225,3 kg) de propulsor de hidracina que la nave espacial despegó de la Tierra.
Los suministros de combustible restantes se miden aplicando calor a los dos tanques de propulsor de la Odyssey para ver qué tan rápido alcanzan una temperatura establecida, lo que indica qué tan llenos están de combustible. Al igual que una tetera vacía que se calienta más rápido que una llena, un depósito de combustible vacío debe alcanzar la temperatura deseada antes que uno lleno. La NASA dijo en un comunicado (se abre en una pestaña nueva).
En 2021, las pruebas indicaron que a Odyssey solo le quedaban 11 libras (5 kg) de propulsor, que es menos de lo que predijeron los modelos matemáticos del consumo de combustible de la nave espacial. En enero de 2022, el equipo de la NASA utilizó el método una y otra vez y obtuvo una cantidad de combustible restante inferior a la esperada: solo 2,8 kg de hidracina. Si los resultados son correctos, la Odyssey se quedará sin combustible en menos de un año.
Los ingenieros no pudieron explicar la discrepancia entre los resultados de las pruebas y las expectativas y pasaron a una investigación más profunda, que reveló detalles hasta ahora desconocidos sobre cómo envejecía el complejo sistema de combustible de la nave espacial durante el vuelo.
Entonces, ¿a dónde fue el «combustible perdido» de Odyssey?
Siguiendo los cálculos que indicaban que el Mars Odyssey Orbiter podría tener poco combustible, los científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA reclutaron ingenieros de Lockheed Martin Space, quienes no solo construyeron el Odyssey, sino que también mantuvieron las operaciones de la misión y brindaron apoyo de ingeniería para el barco. .
«Primero, teníamos que asegurarnos de que la nave espacial estuviera bien», dijo Joseph Hunt, gerente del proyecto Odyssey en JPL, en el comunicado. “Después de descartar la posibilidad de una fuga o que estábamos quemando más combustible del estimado, comenzamos a analizar nuestro proceso de medición”.
El equipo combinado de JPL/Lockheed Martin Space decidió que necesitaba «nuevos ojos» para evaluar el problema de Odyssey. Esos nuevos ojos llegaron en la forma del consultor de estimación de propulsores de naves espaciales, Boris Yendler.
Yendler relacionó la falta de combustible con el hecho de que, como todas las naves espaciales, la Odyssey usa algo de combustible para mantener sus sistemas a temperaturas operativas óptimas y protegerlos del frío del espacio. El consultor se preguntó si alguna fuente de Odyssey estaba agregando calor a su combustible. Esto tendría el efecto de hacer que las temperaturas aumenten más rápidamente durante la prueba de calentamiento del tanque de combustible, dando así mediciones de combustible inexactas.
La minuciosa investigación condujo al descubrimiento de que los calentadores a lo largo de una línea de combustible Odyssey estaban calentando los tanques de combustible conectados, haciéndolos parecer más vacíos de lo que realmente están. Teniendo esto en cuenta en su método de medición y considerando dinámicas de fluidos más complejas, el equipo pudo determinar que Odyssey todavía tiene alrededor de 9 libras (4 kg) de hidracina.
De hecho, Mars Odyssey no quema mucho combustible todos los días, ya que los paneles solares de la nave espacial proporcionan la energía que necesita para alimentar sus sistemas. Además, la sonda usa ruedas de reacción para permanecer apuntando a Marte durante las investigaciones científicas. Estas ruedas giran dentro del cuerpo de la nave espacial, generando un par que permite que la Odyssey mantenga su actitud sin propulsor.
Donde realmente interviene la hidracina es cuando la Odyssey completa una órbita completa y necesita descargar el impulso del edificio en sus ruedas de reacción. La nave espacial hace esto liberando pequeñas ráfagas de propulsor medidas con precisión a través de sus propulsores.
Gracias a este uso limitado, la Odyssey tiene suficiente combustible para durar al menos unos años más. Sin embargo, el equipo reconoce que la cantidad de combustible restante que calcularon puede cambiar a medida que refinan sus cálculos y mejoran la precisión de la medición. Sin embargo, el equipo confía en que ahora entienden el oficio mejor que antes.
«Es un poco como nuestro proceso de descubrimiento científico», dijo en el comunicado Jared Call, gerente de la misión Odyssey en el JPL de la NASA. «Exploras un sistema de ingeniería sin saber lo que vas a encontrar. Y cuanto más miras, más encuentras lo que no esperabas».
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