El láser Thales: una tecnología clave para el “Perseverance”

Después de un viaje de 472 millones de millas (293 millones de millas) a través del espacio, el rover Perseverance aterrizó de manera segura el 18 de febrero con una precisión increíble, a la hora programada exacta, en el corazón del cráter Jezero, una cuenca de impacto de 49 km de ancho.

El touchdown fue un hito crucial en el estudio en curso del Planeta Rojo y fue especialmente conmovedor para los equipos láser de Thales.

SuperCam es el resultado de una estrecha colaboración entre el Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL) en los Estados Unidos y el instituto de investigación en astrofísica y planetología IRAP en Francia (CNRS, CNES y la Universidad de Toulouse III – Paul Sabatier), con contribuciones de la Universidad de Hawaii y la Universidad de Valladolid en España. La Unidad de Mástil, la parte francesa de SuperCam ubicada sobre el mástil del rover, fue diseñada y construida por un consorcio de laboratorios franceses1 adscritos al CNRS (el centro nacional de investigación científica francés), universidades e instalaciones de investigación bajo la dirección científica de los equipos IRAP y bajo la responsabilidad de CNES, la agencia espacial francesa. El láser suministrado por Thales es una parte clave de la unidad de mástil. Fue diseñado, construido, ensamblado y probado en el sitio de Élancourt en Francia.

Los equipos del Centro de Operaciones Francés para la Ciencia y la Exploración (FOCSE) en el centro de campo del CNES en Toulouse recibieron los primeros datos de SuperCam y han confirmado que el instrumento está en excelente forma.

Diseñando un láser para Marte

Diseñar el láser SuperCam, que pesa sólo 500 gramos, no fue una tarea fácil para los equipos de Thales porque, si bien mantenía el mismo volumen que el láser ChemCam, el láser SuperCam tenía que incorporar espectroscopía LIBS y una nueva función de análisis Raman. Más allá de las restricciones de tamaño, los equipos también han aumentado significativamente las capacidades de análisis del instrumento. El láser SuperCam puede producir 10 veces más disparos en modo ráfaga para un muestreo más rápido: 1,000 disparos por ráfaga, en comparación con un máximo de 100 con ChemCam y a una frecuencia tres veces mayor (10 Hz). La experiencia adquirida con el láser ChemCam, junto con la experiencia única de Thales en ingeniería de sistemas complejos, permitió a la empresa completar todo el proyecto en menos de tres años.

“Diseñar un láser para Marte significa lograr un nivel extremadamente alto de calificación para enfrentar cuatro desafíos clave: miniaturización, resistencia a impactos y vibraciones durante el aterrizaje, resistencia al entorno marciano, incluidas temperaturas extremas de –50 ° C a + 70 ° C, y por supuesto fiabilidad y vida útil. Deseamos a Perseverance el mismo éxito que Curiosity, que ha disparado su láser sobre Marte casi 900.000 veces desde 2012”. Eric Durand, a cargo de los láseres SuperCam (Perseverance) y ChemCam (Curiosity) para Thales.

¿Puede Mars ocultar sus secretos al láser SuperCam?

SuperCam consta de cinco instrumentos: tres espectrómetros (LIBS, Raman, VISIR), un micro-generador de imágenes para capturar imágenes en color de alta resolución y un micrófono para grabar el sonido mientras el láser LIBS dispara sobre rocas a una distancia de hasta 13 pies (4 m). Cuando se forma el plasma, crea un “pop” entrecortado. Registrarlo podría proporcionar más información sobre la naturaleza de las rocas, como la dureza y la porosidad. El láser Thales está diseñado para funcionar en los modos LIBS (espectroscopia de ruptura inducida por láser) y Raman y es un componente central de los dos espectrómetros del instrumento SuperCam.

En el modo LIBS, se utiliza un haz de infrarrojos (longitud de onda: 1.064 nm) para analizar rocas mediante espectroscopia de degradación inducida por láser. El poderoso láser tiene un alcance de hasta 7 metros y enfoca una energía de 30 mJ por pulso en un área de menos de 1 milímetro cuadrado para evaporar rocas a aproximadamente 10.000° C. A continuación, se analiza el espectro de luz emitido por este plasma para determinar la composición química de la muestra. LIBS también se puede utilizar para eliminar el polvo de las superficies de las rocas para facilitar el análisis con otros instrumentos.