Uno de los mayores retos que enfrentamos en una misiï¿œn tripulada a Marteï¿œradica en cï¿œmo hacer descender naves de gran tonelaje a la superficie de ese planeta. Una soluciï¿œn podrï¿œa consistir en utilizar la retropropulsiï¿œn supersï¿œnica al final de la entrada atmosfï¿œrica en Marte y, en ese concepto, el magnesio podrï¿œa jugar un importante papel.

La tecnologï¿œa a dï¿œa de hoy solo nos permite aterrizar en Marte naves de entre 1 y 1,5 toneladas. El explorador robï¿œtico Curiosity, de casi una tonelada, es el vehï¿œculo de mayor masa que ha sido aterrizado en el planeta rojo hasta la fecha. Sin embargo, para enviar seres humanos a Marte, debemos ser capaces de poder amartizar una nave del orden de decenas de toneladas (entre 40 y 50 toneladas).

Cuando una nave llega a Marte con el objetivo de aterrizar, realiza su entrada en la atmï¿œsfera a velocidades de unos cuantos kilï¿œmetros por segundo, una velocidad que tiene que ser reducida a cero en el momento de posarse sobre la superficie. Sin embargo, la atmï¿œsfera marciana es muy tenue -unas cien veces menos densa que la terrestre- y no consigue frenar una nave de reentrada lo suficiente si esta es lo suficientemente masiva.

Al final de la reentrada, la nave llega a una velocidad mￜs allￜ de la cual prￜcticamente no puede ser frenada aerodinￜmicamente. Dependiendo de las caracterￜsticas de la nave y debido a la poca densidad atmosfￜrica, esta velocidad, llamada terminal, es aￜn supersￜnica. Dado que se desea, mientras sea posible, que la ￜltima fase del descenso propulsado para lograr un aterrizaje suave se inicie a velocidades subsￜnicas, se precisa de una fase intermedia que propicie el frenado adicional hasta esas velocidades.

Hasta ahora, esta fase intermedia ha consistido en el despliegue de paracaￜdas, y en la actualidad se investigan y prueban paracaￜdas de mayores dimensiones y sistemas de desaceleraciￜn hinchables que aumenten la superficie de frenado para poder asￜ aterrizar naves de mayor masa. Sin embargo, estos mￜtodos solo serￜn capaces de aumentar la masa a aterrizar a unas tres toneladas. Esto constituye una enorme y muy bienvenida mejora para posibilitar misiones robￜticas de prestaciones bastante mayores, pero estￜ muy lejos de la capacidad requerida para enviar seres humanos a Marte a menos que las dimensiones de estos desaceleradores hinchables sean extremadamente grandes, lo cual presenta otra suerte de desafￜos tￜcnicos de enorme complejidad que bien pueden hacerlos inviables.

Cuando la masa a aterrizar en Marte es tan elevada como la que se precisa en una misiￜn humana, una de las opciones que cada vez cobra mayor consideraciￜn es la de iniciar una retropropulsiￜn a velocidades supersￜnicas que frene a la nave a partir de un punto al final de la fase de reentrada atmosfￜrica hasta posarla sobre la superficie. Esta opciￜn se estￜ investigando en la actualidad y no estￜ exenta de desafￜos tￜcnicos.

La interacciï¿œn entre el flujo emitido por los retrocohetes y el flujo atmosfï¿œrico supersï¿œnicoï¿œque encuentra presenta problemas de estabilidad y control que deben comprenderse antes de que la retropropulsiï¿œn supersï¿œnica pueda utilizarse en Marte.

Si bien la retropropulsiￜn supersￜnica que vuelan las primeras etapas de los cohetes Falcon 9 de SpaceX para su recuperaciￜn en tierra estￜ suponiendo un aporte a la experiencia en el encendido de grandes motores cohete contra un flujo atmosfￜrico a alta presiￜn dinￜmica, los efectos con una atmￜsfera como la de Marte deben ser aￜn investigados y entendidos antes de llevar a la prￜcticaￜesta maniobra propulsiva.

De perseguirse la opciￜn de laￜretropropulsiￜn supersￜnica, uno de los aspectos asociados a investigar serￜ el de reducir la cantidad de combustible y oxidante que requiere su ejecuciￜn. Este es un aspecto de gran relevancia ya que, por ejemplo, el uso de esta maniobra propulsiva para amartizar una carga ￜtil de 40 toneladas precisa que la nave de reentrada porte consigo hasta 12 toneladas de propergol, del cual casi un 80% serￜa oxidante.

Toda optimizaciￜn que implique un recorte de masa sin mermar la eficiencia es siempre bienvenida en una misiￜn espacial, especialmente en una misiￜn a Marte ya que resulta muy costoso lanzar y transportar cualquier cosa desde la Tierra hasta ese planeta. En este sentido, hay un aspecto que resulta interesante considerar, y es que la atmￜsfera marciana estￜ formada por diￜxido de carbono (CO2) en un 95%, y el CO2 resulta poseer buenas propiedades oxidantes cuando el combustible es un metal.

En principio, metales como el berilio, el aluminio, el magnesio, o el silicio, entre otros, podrï¿œan ser combustibles para un agente oxidanteï¿œcomo el CO2. De ellos, el berilio es el metal con el que se podrï¿œa obtener el mayor impulso especï¿œfico, o la mayor eficiencia; sin embargo, el berilio plantea algunos problemas como el de la toxicidad de sus compuestos o el del reducido margen que acepta en los ratios de mezcla oxidante-combustible. El siguiente metal que ofrece mejores prestaciones y que a dï¿œa de hoy resulta ser mï¿œs prometedor para su combustiï¿œn con CO2 es el magnesio: suï¿œreacciï¿œnï¿œcon CO2 posee una alta eficiencia (un alto impulso especï¿œfico) para un amplio rango de ratios de mezcla y el magnesio es de fï¿œcil inflamabilidad en presencia de este gas.

La idea de usar magnesio como combustible en una reacciￜn con el CO2 de la atmￜsfera de Marte ha sido propuesta desde finales de los 80 para poder volar aviones en Marte, por ejemplo, y se ha planteado para algunas otras opciones de exploraciￜn. De hecho, la empresa Wickman Spacecraft & Propulsion Co. demostrￜ experimentalmente la viabilidad de motores cohete y turbojets usando CO2 y magnesio a finales de los 90 con la idea de su uso en Marte.

Por otra parte, en el programa para Marte de investigaciï¿œn de desarrollo de recursos in situï¿œse propone que se produzca en ese planeta el propergol necesario para la propulsiï¿œn del vehï¿œculo de ascenso que llevarï¿œa a la tripulaciï¿œn de vuelta a casa despuï¿œs de su estancia en Marte. Frente a la posibilidad de extraer magnesio del suelo marciano para su uso como combustible para esta nave, en la actualidad se favorece la opciï¿œn de producciï¿œn de oxï¿œgeno lï¿œquido y metano como oxidante y combustible, respectivamente, a partir de los recursos marcianos. Sin embargo, curiosamente, la opciï¿œn de tener un aterrizador hecho en parte de magnesio tambiï¿œn se propuso en su dï¿œa con objeto de su despedazamiento y aprovechamiento para combustible para la nave o etapa de ascenso una vez llegado el momento de abandonar el planeta.

Mientras que el oxￜgeno/metano parece ser la opciￜn mￜs favorable como propergol a producir in situ para la nave de ascenso, el uso de magnesio sￜ que podrￜa constituir una interesante posibilidad para su uso en la fase de retropropulsiￜn supersￜnica que con gran probabilidad acabarￜ siendo necesaria en una futura misiￜn tripulada a Marte. Asￜ lo han propuesto recientemente especialistas del Instituto Tecnolￜgico de Georgia y del Centro Langley de la NASA, que en un artￜculo publicado en la Revista de Propulsiￜn y Potencia del Instituto Americano de Aeronￜutica y Astronￜutica han presentado el uso de un sistema de retropropulsiￜn supersￜnica para Marte basado en magnesio que se alimente del CO2 atmosfￜrico.

Segￜn esta propuesta, la nave de reentrada se alimentarￜa del CO2 que se encontrara en su trayecto a travￜs de la atmￜsfera y lo utilizarￜa, despuￜs de su compresiￜn, para quemar el combustible en forma de metal magnesio en estado sￜlido que portarￜa a bordo. El empuje generado serￜa dirigido adecuadamente en el sentido del movimiento creando asￜ un frenado por retropropulsiￜn. Dependiendo de varios factores, de cobrar fuerza, esta propuesta podrￜa suponer un bienvenido ahorro de varias toneladas para la nave de descenso en misiones tripuladas pero tambiￜn para misiones robￜticas de mayor tonelaje. En cualquier caso, la idea aￜn requiere ser investigada con mayor profundidad.

Aￜn hay muchos aspectos que precisan investigaciￜn en el campo de la retropropulsiￜn supersￜnica en Marte. El aterrizaje de grandes masas en ese planeta sigue siendo un problema de enorme complejidad tￜcnica que aￜn no estￜ resuelto, pero ideas como esta van sumￜndose para que algￜn dￜa el camino pueda quedar despejado para una posible misiￜn tripulada al planeta rojo.