Olympus Mons: ¿lugar de aterrizaje viable en Marte?

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Me estoy interesando en cómo las misiones a Marte están planeando sus aterrizajes. Un aspecto que veo mencionado una y otra vez es la atmósfera incómoda de Marte: "lo suficiente como para que te preocupes por eso". Esta imagen afirma (no puedo garantizar su validez) que Olympus Mons esencialmente sobresale de la atmósfera de Marte.

¿Podría una nave no tripulada descender lentamente sobre una estructura de este tipo? ¿Es viable rodar montaña abajo desde allí? Wikipedia dice que es un descenso de 5 grados, apenas perceptible (aunque muy perceptible en la imagen de arriba...)

Estoy seguro de que esto se ha descartado por buenas razones, solo tengo curiosidad por saber cuáles son.

¿Por qué tu ilustración muestra que Mauna Kea es más alto que el monte Everest? Y creo que la mayor parte de la masa de la atmósfera marciana está por encima de Olympus Mons. La densidad del aire parece aumentar rápidamente a diez veces su altura. Pero tenga en cuenta la escala logarítmica y escuche a los expertos, no puedo responderle, la aerodinámica es un tema realmente difícil.
Están tratando de demostrar que el fondo del océano hasta la cima de Mauna Kea es más alto que el nivel del mar hasta la cima del Monte Everest. No es necesariamente una gran comparación, pero hay un punto en el que medir desde el nivel del mar es algo arbitrario.
El Olympus Mons que se muestra exagera mucho las pendientes. Las pendientes de los flancos de Olympus Mons son de alrededor de 5°. Si estuvieras allí, difícilmente sabrías que estás en la ladera de la montaña más grande de Marte, especialmente porque en un día con un nivel normal de polvo, no podrías ver la cumbre hasta que no hayas llegado a la mayor parte del camino.
Me disculpo por las inexactitudes de la imagen publicada, no es mi creación. Fue solo la imagen que despertó esta idea en mi cabeza.
La altura de la escala de Marte es de unos 11,1 km. Ver en.wikipedia.org/wiki/Scale_height#Planetary_examples . Eso significa que la densidad cae por un factor de aproximadamente 2,72 cada 11,1 kilómetros.
Alrededor del 86% de la atmósfera de Marte se encuentra en los primeros 22,2 kilómetros.
Despegar de Olympus Mons para un viaje de regreso sería una idea viable. Pero en ese caso, estamos hablando de un viaje cuesta arriba de 550 km.
Una razón: ¿por qué ? No hay mucho que ganar, muchos dolores de cabeza. Prefiero apuntar a Hellas Planitia, donde el agua líquida puede existir a presión ambiental.
Sería interesante si un futuro orbitador pudiera dejar caer una pequeña sonda en las cercanías de Olympus Mons para tomar algunas fotos de alta resolución.
¿Quizás Olympus Mons como sitio de lanzamiento?

Respuestas (5)

Claro, con suficientes cohetes y combustible podrías aterrizar allí. Sin embargo, la masa requerida para todo ese propulsor reduciría enormemente la masa de su carga útil, para una masa de lanzamiento terrestre equivalente.

El Laboratorio de Ciencias de Marte todavía avanzaba a Mach 17 (en términos marcianos, 1 Mach ~ 240 m/s) cuando estaba a la altura de la cima de Olympus Mons. Así que estamos hablando de mucho propulsor. Un cálculo muy aproximado suponiendo que un sistema biprop almacenable le dejaría con 1/4 a 1/5 de la carga útil que tendría en altitudes de aterrizaje "normales", con la misma masa de entrada.

El verdadero problema con las montañas marcianas es que, al aterrizar alto, renuncias a la capacidad de perder al menos varios cientos de metros por segundo de tu velocidad de reentrada disponible en la atmósfera más densa que se encuentra debajo. Por lo tanto, se ve obligado a incorporar mayores reservas de propulsor EDL (entrada, descenso y aterrizaje) y, en igualdad de condiciones, olvídese de poner más instrumentos en el módulo de aterrizaje.

Pero, ¿menos atmósfera no es una mejora? A menudo se afirma popularmente que la atmósfera marciana es lo peor para aterrizar, demasiado espesa para esto y demasiado delgada para aquello. Entonces, ¿la atmósfera más delgada hasta Olympus Mons no mejoraría esto un poco? Así es como interpreto la pregunta de todos modos.
No, no lo suficientemente alto. Todavía tienes que pasar por el pulso de calor máximo antes de llegar a la altitud de Olympus Mons, pero aún no has perdido mucha velocidad. Es lo peor de ambos mundos.
El ambiente es una ventaja para el aterrizaje. Los 27 km inferiores de la atmósfera de Marte pueden arrojar unos 4 km/s. Este aerofrenado reduce la masa propulsora necesaria en más de la mitad. Es despegar donde una atmósfera es un dolor. Un maglev por las laderas de Olympus Mons es una idea interesante. Podría proporcionar suficiente velocidad para encontrarse con el pie de una cuerda Phobos.

Los rovers que tenemos explorando Marte se mueven muy lento. Cada movimiento se planifica en la Tierra en función del análisis del terreno. Incluso la curiosidad, el rover más capaz jamás construido, nunca irá tan lejos de su punto de aterrizaje. Hasta que tengamos rovers capaces de moverse de forma independiente a largas distancias, los rovers aterrizarán donde deben estar para realizar actividades científicas. Si se puede hacer buena ciencia en Olympus Mons, tal vez aterricen allí, pero dadas las distancias involucradas, no aterrizarán allí para evitar tener que lidiar con la atmósfera.

Creo que una pendiente de 5 grados estaría fácilmente dentro de los límites de un sistema de aterrizaje. Por lo que estoy leyendo, el módulo de aterrizaje de Apolo tenía una tolerancia de pendiente de unos 12 grados. Encontré un gráfico en este documento (página 11) que representa gráficamente la pendiente en los lugares de aterrizaje de varias misiones Apolo. Parece implicar que muchos sitios de aterrizaje tenían pendientes bastante altas, entre 5 y 10 grados.

Por supuesto, esto fue en La Luna con una gravedad de 0,1654 g, mientras que Marte tiene una gravedad de 0,376 g, lo que hace que sea una comparación directa difícil. Tampoco hay atmósfera a considerar en la luna.

Creo que el viento en Marte plantearía un problema mucho mayor que una pendiente de 5 grados. Cualquier sistema de aterrizaje tendría que ser lo suficientemente estable para no volcarse si quedara atrapado en una tormenta, un requisito que probablemente haría que cualquier sistema tuviera que ser mucho más estable que la pendiente de 5 grados en el lugar de aterrizaje.

La NASA elige misiones en base a "ciencia por dólar". En el desarrollo de la misión, el equipo de definición científica establece "puntos" para diferentes temas científicos y estudia cuántos puntos pueden otorgar diferentes diseños de misión y sitios de aterrizaje (en comparación con el costo y la seguridad).

Otras preguntas tienen que ver con las dificultades de aterrizar a gran altura en Marte debido a la atmósfera enrarecida. En mi opinión, Olympus Mons tampoco es el área más interesante en términos de ciencia. Olympus Mons es un volcán en escudo, por lo que su superficie debería tener una baja diversidad, en su mayoría rocas volcánicas. No hay rocas sedimentarias (arcillas, yeso, etc.), no hay historia de hidrospre de Marte en el pasado, no hay sitios donde existan o pudieran existir posibles formas de vida en el pasado.

Además, no necesitamos hacer aterrizar un volcán marciano para estudiar las rocas volcánicas ígneas y la historia del vulcanismo en Marte. El rover Curiosity encontró rocas volcánicas ígneas en la arena de las dunas marcianas .

TLDR: Olympus Mons no es un área muy interesante en términos de ciencia.

Valles Marineris quizás sea mucho más prometedor debido a la diversidad de capas geológicas. Los principales problemas: la elipse de aterrizaje debe disminuir significativamente, el terreno puede ser demasiado accidentado para aterrizar, las pendientes del cañón pueden ser demasiado empinadas.

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