Los ingenieros de la NASA y Lockheed Martin Space han realizado la difícil 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 sonda podría estar casi vacía.
Las estimaciones de 2021 y 2022 indicaron que Orbitador Mars Odyssey ha agotado su propulsor mucho más rápido de lo esperado, lo que provocó la investigación del “combustible faltante” de la nave. ¡Finalmente, los científicos concluyeron que el combustible que faltaba nunca faltaba! 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 ha viajado el equivalente a 1370 millones de millas (2210 millones de kilómetros) alrededor de Marte, lo que ha requerido una cuidadosa gestión del combustible. El problema es que la nave espacial, lanzada en 2001, no está equipada con un 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 kilogramos) de propulsor de hidracina que la nave despegó de la Tierra.
Los suministros de combustible restantes se miden aplicando calor a los dos tanques de propulsor de 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 tanque de combustible vacío debería alcanzar la temperatura deseada más rápido que uno lleno. La NASA dijo en un comunicado (se abre en una pestaña nueva).
En 2021, la prueba indicó que a Odyssey le quedaban solo 11 libras (5 kg) de propulsor, que es menos de lo que predijo el modelo matemático del consumo de combustible de la sonda. En enero de 2022, el equipo de la NASA volvió a utilizar el método y nuevamente obtuvo una cantidad de combustible restante inferior a la esperada: solo 6 libras (2,8 kg) de hidracina. Si los resultados son correctos, Odyssey estaría funcionando sin combustible en menos de un año.
Los ingenieros no sabían cómo explicar la discrepancia entre los resultados de las pruebas y las expectativas y se dispusieron a realizar una investigación más profunda, que reveló detalles hasta ahora desconocidos sobre cómo ha envejecido el complejo sistema de combustible de la nave durante el vuelo.
Entonces, ¿a dónde fue el “combustible faltante” de Odyssey?
Siguiendo los cálculos que indicaban que el Mars Odyssey Orbiter podría estar quedándose sin combustible, los científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA reclutaron a los ingenieros espaciales de Lockheed Martin, quienes no solo construyeron el Odyssey, sino que también mantuvieron las operaciones de su misión y brindaron apoyo de ingeniería para la nave. .
“Primero, tuvimos que verificar que la nave espacial estuviera bien”, dijo en el comunicado el gerente de proyecto de Odyssey en JPL, Joseph Hunt. “Después de descartar la posibilidad de una fuga o que estábamos quemando más combustible de lo estimado, comenzamos a analizar nuestro proceso de medición”.
El equipo combinado JPL/Lockheed Martin Space decidió que necesitaban “ojos nuevos” para evaluar el problema de Odyssey. Estos 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, Odyssey usa algo de combustible para mantener sus sistemas a temperaturas de funcionamiento óptimas y protegerlos del frío del espacio. El consultor se preguntó si alguna fuente en Odyssey estaba agregando calor a su combustible. Esto tendría el efecto de hacer que las temperaturas aumenten más rápido 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. Tomando esto en cuenta en su método de medición y teniendo en cuenta dinámicas de fluidos más complejas, el equipo pudo determinar que a Odyssey le quedan alrededor de 9 libras (4 kg) de hidracina.
Mars Odyssey en realidad no quema mucho combustible cada día, ya que los paneles solares de la nave suministran la energía necesaria para alimentar sus sistemas. Además, la sonda usa ruedas de reacción para permanecer apuntando hacia Marte durante las investigaciones científicas. Estas ruedas giran dentro del cuerpo de la nave espacial, generando un par que permite a Odyssey mantener su actitud sin propulsor.
Donde realmente entra la hidracina es cuando Odyssey completa una órbita completa y necesita descargar un impulso cada vez mayor 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 un uso tan limitado, Odyssey tiene suficiente combustible para durar al menos unos años más. Sin embargo, el equipo reconoce que la cantidad restante de combustible que calcularon puede cambiar a medida que refinan sus cálculos y mejoran la precisión de la medición. Sin embargo, el equipo está seguro de que ahora entienden el oficio mejor que antes.
“Es un poco como nuestro proceso de descubrimiento científico”, dijo en el comunicado el gerente de la misión de Odyssey en el JPL de la NASA, Jared Call. “Exploras un sistema de ingeniería sin saber lo que encontrarás. Y cuanto más miras, más encuentras lo que no esperabas”.
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