La misión internacional MSR, que se enmarca entre 2020-2030, constará al menos de 3 lanzamientos desde la Tierra y otro lanzamiento de un cohete desde Marte, con el objetivo de recoger muestras del suelo marciano, almacenarlas y llevarlas a la Tierra, dónde un equipo de científicos internacionales se encargará de su análisis detallado.
En la primera misión, programada para la primera parte de la década, el Mars Rover de la NASA se encargará de explorar la superficie del planeta, recogerá y documentará una serie de muestras que se recuperarán más adelante para ser devueltas a la Tierra. Los siguientes pasos de la misión los dará el Sample Retriever Lander de la NASA, que desplegará una plataforma en Marte de la cual saldrá el Sample Fetch Rover (SFR) como parte de la contribución Europea/ESA, para recuperar las muestras extraídas anteriormente por el rover de la NASA, recopilarlas y almacenarlas.
Una vez que el vehículo robótico SFR haya recogido las muestras, volverá a la plataforma y las cargará en el vehículo Mars Ascent Vehicle (MAV) desarrollado por la NASA, que despegará desde Marte para llevar las muestras a la órbita marciana en el interior de un contenedor (Orbiting Sample-OS-).
Con las muestras ya en órbita, entrará en acción la nave Earth Return Orbiter (MSR-ERO) de la ESA, que navegará hasta la órbita de Marte para localizar y capturar el pequeño contenedor de las muestras (una pelota de aproximadamente 20 cm de diámetro), para regresar con ellas a la Tierra. Para prevenir cualquier tipo de contaminación en nuestro planeta, las muestras se aislarán en un sistema de contención biológica.
GMV participa en tres actividades de esta misión. Por un lado, GMV lidera el sistema GNC de Rendezvous (aproximación) del módulo “Earth Return Orbiter” (MSR-ERO), cuyo principal objetivo es desarrollar y validar los algoritmos de procesado de imágenes junto con las cámaras de navegación, que permitirá la generación de medidas para la estimación de la órbita del contenedor OS para poder capturarlo.
Paralelamente, y en el marco de uno de los dos estudios de Fase A/B del módulo “Earth Return Orbiter”, y liderado por Thales Alenia Italia, GMV se confirma como el responsable del Guiado, Control y Navegación (GNC) en las fases de Búsqueda, Rendezvous y captura del contenedor de las muestras marcianas. Durante esta actividad, que tiene una duración prevista de 15 meses, GMV se encargará de realizar los análisis para el sistema de rendezvous, su diseño, controlar sus riesgos, el desarrollo y la verificación del sistema. Esta fase clave, centrada en el retorno de las muestras desde Marte, es una prioridad crítica para la comunidad científica internacional desde hace más de una década.
Finalmente, dentro de las actividades del vehículo robótico de superficie SFR, GMV trabaja en los dos consorcios que están actualmente diseñando dos posibles soluciones a nivel sistema.
Concretamente, dentro del consorcio liderado por Airbus DS UK, GMV se está concentrando en el diseño y desarrollo de una posible solución de las funciones de localización y mapeado del vehículo. Dichas funciones serán además prototípicas y validadas dentro de una exhaustiva campaña de pruebas en un primer prototipo del rover.
Por otro lado, GMV participa también en el consorcio liderado por Thales Alenia Space Italia, siendo el responsable del sistema completo de navegación autónoma, así como de la propia aviónica de procesamiento del mismo.
Retos de los sistemas del MSR y SFR
El papel de GMV en la misión supone un doble reto, por un lado el del sistema de GNC, que guiará, hará navegar y controlará la nave MSR ERO en el escenario de rendezvous y captura hacia el contenedor de las muestras. El sistema de GNC tendrá que asumir el desafío de definir el camino hasta el contenedor, buscándolo en una región esférica de 60 kms y en complicadas circunstancias, ya que se trata de un objeto del tamaño de una pelota de fútbol, en movimiento a varios kilómetros por segundo, y con un brillo menor que el de muchas estrellas.
La amplia experiencia de GMV en desarrollo de los sistemas de GNC para escenarios de acoplamiento y captura, así como los empleados en misiones como el vehículo ATV, NEXT-Mars, CTSS, serán clave para el éxito de esta misión.
Por otro lado, en el rover SFR, el sistema de localización y mapeado se enfrenta al reto de recorrer un terreno desconocido en busca de las muestras. Este sistema ayudará al rover a posicionarse y conocer su entorno cercano mediante la generación de mapas locales, para poder escoger la mejor ruta de una manera autónoma. Esto permitirá minimizar el coste energético del rover, que funciona con energía solar, así como maximizar el número de muestras recogidas por día marciano (que equivale a 24h 39 min).