Tecnología reutilizada para investigar nuevas regiones de la atmósfera de Marte

Un equipo que incluye investigadores del Imperial College de Londres, ha medido partes de la atmósfera marciana que antes eran imposibles de sondear. Esto incluye áreas que pueden bloquear las señales de radio si no se tienen en cuenta adecuadamente, algo crucial para futuras misiones de habitabilidad en Marte.

Los resultados de las primeras 83 mediciones, analizadas por investigadores del Imperial College y colegas de la Agencia Espacial Europea (ESA) en toda Europa, se publicaron en la revista Radio Science.

Analizando por radio la atmósfera marciana

Para lograrlo, el Trace Gas Orbiter (TGO) de ExoMars se asoció con otra sonda de la ESA que orbita el planeta rojo: Mars Express (MEX). Las dos naves mantienen un enlace de radio, de modo que cuando una pasa detrás del planeta, las ondas de radio atraviesan las capas más profundas de la atmósfera marciana.

Los cambios en la refractividad de la atmósfera (la forma en que dobla las ondas de radio ) provocan cambios diminutos pero detectables en las frecuencias de radio que recibe la nave espacial. Al analizar este cambio, los científicos pueden determinar la densidad de la atmósfera inferior y la densidad de electrones en la ionosfera (una capa superior cargada de la atmósfera). La técnica se denomina ocultación mutua de radio .

El autor principal del estudio, Jacob Parrott, estudiante de doctorado del Departamento de Física del Imperial College, dijo: "Los sistemas de MEX y TGO no fueron diseñados inicialmente para hacer esto; las antenas de radio que usamos fueron hechas para la comunicación entre los orbitadores y los exploradores en la superficie del planeta. Tuvimos que reprogramarlas durante el vuelo para llevar a cabo esta nueva ciencia.

"Esta técnica innovadora probablemente cambiará las reglas del juego para futuras misiones, demostrando que la ocultación de radio mutua entre dos naves espaciales en órbita es una forma económica de extraer más valor científico de los equipos existentes".

Trabajo en equipo de ensueño

Anteriormente, la ocultación por radio se realizaba mediante el enlace de radio desde un orbitador marciano a grandes estaciones terrestres en la Tierra. La señal de radio del orbitador se monitoreaba cuando la nave espacial se "establecía" (se ocultaba) detrás de Marte, lo que significa que la señal pasaba a través de las capas de la atmósfera del planeta.

El uso de dos naves en órbita para tomar esta medición ya es una forma común de investigar la atmósfera de la Tierra: miles de mediciones de este tipo ocurren entre satélites de navegación globales, donde los datos que proporcionan se utilizan para el monitoreo atmosférico y la predicción del tiempo.

Sin embargo, este método sólo se había utilizado en Marte tres veces anteriormente: por la NASA en 2007, como demostración de hardware. El nuevo uso por parte de las dos naves espaciales de la ESA marca la primera vez que esta técnica se ha aplicado de forma rutinaria en otro planeta.

Ahora que se ha demostrado su viabilidad, los científicos e ingenieros detrás del trabajo están estudiando cómo ampliar el uso de esta técnica en futuras misiones a Marte.

El Dr. Colin Wilson, coautor del estudio y científico del proyecto ExoMars Trace Gas Orbiter y Mars Express en la ESA, afirmó: "La ESA ha demostrado ahora la viabilidad de esta técnica, que podría ser transformadora para la ciencia de Marte en el futuro.

"Actualmente hay siete naves espaciales orbitando Marte; a medida que aumente el número de naves espaciales, como lo hará en las próximas décadas, aumentará rápidamente el número de oportunidades de ocultación por radio. Por lo tanto, esta técnica será una herramienta cada vez más importante para estudiar Marte".

Más mediciones, más información

La ocultación de nave espacial a nave espacial permite tomar más mediciones y explorar nuevas regiones de la atmósfera.

Además, la radio ocultación tradicional sufre de "temporadas de ocultación", en las que las mediciones sólo son posibles durante unos pocos meses al año debido a la órbita de la nave espacial. Por ejemplo, Mars Express solo pudo realizar radio ocultación durante dos meses en 2022.

La ocultación mutua por radio supera estos problemas, permitiendo a los investigadores explorar por primera vez toda la profundidad de la ionosfera de Marte alrededor del mediodía y la medianoche.

Referencia

Jacob Parrott et al, First Results of Mars Express—ExoMars Trace Gas Orbiter Mutual Radio Occultation, Radio Science (2024). DOI: 10.1029/2023RS007873