El Programa de Exploración de Marte ( MEP ) es un esfuerzo a largo plazo para explorar el planeta Marte , financiado y dirigido por la NASA . Fundada en 1993, MEP ha utilizado naves espaciales orbitales , módulos de aterrizaje y vehículos exploradores de Marte para explorar las posibilidades de vida en Marte , así como el clima y los recursos naturales del planeta . [1] El programa está gestionado por la Dirección de Misiones Científicas de la NASA y dirigido por Doug McCuistion de la División de Ciencias Planetarias. [2] Como resultado de los recortes del 40% en el presupuesto de la NASA para el año fiscal 2013, se formó el Grupo de Planificación del Programa de Marte (MPPG) para ayudar a reformular el MEP, reuniendo a los líderes de la tecnología, la ciencia, las operaciones humanas y las misiones científicas de la NASA. [3] [4]
El Grupo de Análisis del Programa de Exploración de Marte (MEPAG), que se reunió por primera vez en octubre de 1999, permite a la comunidad científica proporcionar información para la planificación y priorización del Programa de Exploración de Marte. Las misiones de exploración a Marte, como la mayoría de las misiones de la NASA, pueden resultar bastante costosas. Por ejemplo, el rover Curiosity de la NASA (que aterrizó en Marte en agosto de 2012) tiene un presupuesto que supera los 2.500 millones de dólares. [5] La NASA también tiene como objetivo colaborar con la Agencia Espacial Europea (ESA) para llevar a cabo una misión que implique devolver una muestra del suelo de Marte a la Tierra, lo que probablemente costaría al menos 5 mil millones de dólares y tardaría diez años en completarse. [6]
Según la NASA, el eurodiputado tiene cuatro objetivos generales, todos ellos relacionados con la comprensión del potencial de vida en Marte. [7]
Históricamente, las misiones de exploración a Marte han tenido algunas de las tasas de fracaso más altas para las misiones de la NASA, [12] lo que puede atribuirse a los inmensos desafíos de ingeniería de estas misiones, así como a cierta mala suerte, como el Mars Polar Lander de Estados Unidos . [13] Dado que muchos de los objetivos del eurodiputado implican la entrada, el descenso y el aterrizaje de naves espaciales (EDL) en la superficie de Marte, factores como la atmósfera del planeta, el terreno superficial irregular y el alto costo de replicar entornos similares a Marte para realizar pruebas ven a jugar. [14]
En comparación con la Tierra, la atmósfera de Marte es unas 100 veces más delgada. Como resultado, si una nave de aterrizaje descendiera a la atmósfera de Marte, desaceleraría a una altitud mucho menor y, dependiendo de la masa del objeto, es posible que no tuviera tiempo suficiente para alcanzar la velocidad terminal. Para implementar desaceleradores supersónicos o subsónicos, la velocidad debe estar por debajo de un umbral o no serán efectivos. Por lo tanto, se deben desarrollar tecnologías para que una nave de desembarco pueda desacelerarse lo suficiente como para dar tiempo suficiente para que se lleven a cabo otros procesos de aterrizaje necesarios antes del aterrizaje. [14] La atmósfera de Marte varía significativamente a lo largo de un año marciano , lo que impide a los ingenieros poder desarrollar un sistema de EDL común a todas las misiones. Las tormentas de polvo que ocurren con frecuencia aumentan la temperatura atmosférica más baja y disminuyen la densidad atmosférica, lo que, junto con las elevaciones extremadamente variables en la superficie de Marte, obliga a una selección conservadora de un lugar de aterrizaje para permitir una desaceleración suficiente de las naves. [14] Dado que las secuencias EDL de Marte solo duran entre 5 y 8 minutos, los sistemas asociados deben ser incuestionablemente confiables. Idealmente, esto se verificaría mediante datos obtenidos mediante la realización de pruebas a gran escala de varios componentes de los sistemas EDL en pruebas basadas en la Tierra. Sin embargo, los costes de reproducción de entornos en los que estos datos serían relevantes para el entorno de Marte son considerablemente elevados, lo que hace que las pruebas se realicen puramente en tierra o simulen resultados de pruebas con tecnologías derivadas de misiones pasadas. [14]
La superficie de Marte es extremadamente irregular y contiene rocas , terreno montañoso y cráteres. Para una lancha de desembarco, la zona de aterrizaje ideal sería plana y libre de escombros. Dado que este terreno es casi imposible de encontrar en Marte, el tren de aterrizaje debe ser muy estable y tener suficiente distancia al suelo para evitar problemas de vuelco e inestabilidad al aterrizar. Además, los sistemas de desaceleración de estos módulos de aterrizaje deberían incluir propulsores apuntados al suelo. Estos propulsores deben diseñarse de modo que sólo necesiten estar activos durante un período de tiempo extremadamente corto; si están activos y apuntan al suelo rocoso durante más de unos pocos milisegundos, comienzan a cavar trincheras, lanzan pequeñas rocas al tren de aterrizaje y provocan que se aplique una contrapresión desestabilizadora al módulo de aterrizaje. [14]
Encontrar un lugar de aterrizaje adecuado significa poder estimar el tamaño de la roca desde la órbita. La tecnología para determinar con precisión el tamaño de las rocas de menos de 0,5 metros de diámetro desde la órbita aún no se ha desarrollado, por lo que la distribución del tamaño de las rocas se infiere de su relación con la inercia térmica, basándose en la respuesta térmica del lugar de aterrizaje medida por los satélites que actualmente orbitan alrededor de Marte. El Mars Reconnaissance Orbiter también ayuda a esta causa, ya que sus cámaras pueden detectar rocas de más de 0,5 m de diámetro. [14] Junto con la posibilidad de que el módulo de aterrizaje se vuelque en superficies inclinadas, las grandes características topográficas como colinas, mesas, cráteres y trincheras plantean el problema de interferencia con los sensores terrestres. El radar y el radar Doppler pueden medir falsamente la altitud durante el descenso y los algoritmos que apuntan al punto de aterrizaje del módulo de aterrizaje pueden ser "engañados" para que liberen el módulo de aterrizaje demasiado pronto o tarde si la nave pasa sobre mesas o trincheras mientras desciende. [14]
Si bien fue observado en la antigüedad por los babilonios , egipcios , griegos y otros, no fue hasta la invención del telescopio en el siglo XVII que Marte se estudió en profundidad. [15] El primer intento de enviar una sonda a la superficie de Marte, apodada "Marsnik 1", fue por parte de la URSS en 1960. La sonda no logró alcanzar la órbita terrestre y la misión finalmente no tuvo éxito. No completar los objetivos de la misión ha sido común en las misiones diseñadas para explorar Marte; Aproximadamente dos tercios de todas las naves espaciales destinadas a Marte han fallado antes de que pudiera comenzar cualquier observación. [12] El Programa de Exploración de Marte en sí se formó oficialmente a raíz del fallido Mars Observer en septiembre de 1992, [1] que había sido la primera misión de la NASA a Marte desde los proyectos Viking 1 y Viking 2 en 1975. La nave espacial, que estaba basada en un satélite de comunicaciones comerciales modificado en órbita terrestre (es decir, el satélite Astra 1A de SES ), llevaba una carga útil de instrumentos diseñados para estudiar la geología, la geofísica y el clima de Marte desde la órbita. La misión terminó en agosto de 1993, cuando se perdieron las comunicaciones tres días antes de la fecha prevista para la entrada en órbita de la nave espacial . [dieciséis]
En la década de 2000, la NASA estableció el Programa Mars Scout como una campaña dentro del Programa de Exploración de Marte para enviar una serie de pequeñas misiones robóticas de bajo costo a Marte , seleccionadas competitivamente entre propuestas innovadoras de la comunidad científica con un límite presupuestario de 485 millones de dólares. . La primera nave espacial robótica en este programa fue Phoenix , que utilizó un módulo de aterrizaje fabricado originalmente para la misión cancelada Mars Surveyor 2001 . Phoenix fue uno de los cuatro finalistas seleccionados entre 25 propuestas. [17] Los cuatro finalistas fueron Phoenix, MARVEL, SCIM ( Colección de muestras para la investigación de Marte ) y el avión de Marte ARES ("Aerial Regional-scale Environmental Survey"). [17] SCIM fue una misión de retorno de muestra que habría utilizado una trayectoria de retorno libre y aerogel para capturar el polvo de Marte y devolverlo a la Tierra [17] (ver también: la misión Stardust ). MARVEL era un orbitador que habría buscado vulcanismo y analizado varios componentes de la atmósfera de Marte. [17] El nombre es un acrónimo de Mars Volcanic Emission and Life Scout , y estaba destinado a detectar gases de vida si estuviera allí. [17] ARES era un concepto de avión para Marte para estudiar la atmósfera inferior y la superficie. [17] El 15 de septiembre de 2008, la NASA anunció que había seleccionado a MAVEN para la segunda misión. [18] [19] [20] Esta misión fue presupuestada en no más de 475 millones de dólares estadounidenses. [21] Después de solo dos selecciones, la Dirección Científica de la NASA anunció en 2010 que Mars Scout se incorporaría al programa Discovery , cuyo alcance se modificó para permitir que se propongan misiones a Marte. [22] InSight , una misión de sismología y geología a Marte, fue finalmente elegida como la duodécima misión del programa Discovery.
En el año fiscal 2013 se produjo un importante recorte presupuestario de 300 millones de dólares en la división de ciencia planetaria de la NASA, lo que provocó la cancelación de la participación de la agencia en el programa ExoMars de la ESA , así como una reevaluación del Programa de Exploración de Marte en su conjunto. [32] [33] [34] En febrero de 2012, el Grupo de Planificación del Programa de Marte (MPPG) se reunió en Washington, DC para discutir conceptos de misión candidata para la ventana de lanzamiento de 2018 o 2020, [35] [34] en una iniciativa conocida como Mars Next Generation. [35] [36] [37] El propósito del MPPG era desarrollar las bases para una arquitectura a nivel de programa para la exploración robótica de Marte que sea consistente con el desafío de la administración Obama de enviar humanos a la órbita de Marte en la década de 2030 . [34] aún siguen siendo receptivos a los principales objetivos científicos del Estudio Decenal de Ciencias Planetarias de la NRC de 2011. [38] El MPPG utilizó aportaciones individuales no consensuadas tanto de funcionarios públicos de la NASA como de empleados contratistas, siendo las decisiones resultantes responsabilidad exclusiva de la NASA.
El enfoque inmediato del MPPG fue la recopilación de múltiples opciones de conceptos de misión para la ventana de lanzamiento a Marte de 2018 y 2020. [34] Con un presupuesto de 700 millones de dólares , incluido un vehículo de lanzamiento , se suponía que la misión se limitaría a un orbitador . [36] [39] Las ideas a corto plazo se tuvieron en cuenta para la planificación inicial de la misión en el período 2018-2024, mientras que las ideas a medio y largo plazo informaron la planificación de la arquitectura a nivel de programa para 2026 y más allá. [40] Las estrategias exploradas para tal misión incluyeron una misión de retorno de muestras en la que se colocan muestras de suelo en la órbita de Marte a finales de la década de 2020 o principios de la de 2030, un análisis del suelo in situ y un estudio de la superficie y el interior profundo de Marte que precede a una misión de devolución de muestras y/o misión tripulada. [34] Las misiones conceptuales que se estudiaron y que se ajustaban a los requisitos presupuestarios de entre 700 y 800 millones de dólares incluían el Next Mars Orbiter (NeMO) para reemplazar los servicios de telecomunicaciones de los satélites obsoletos y un módulo de aterrizaje estacionario para investigar y seleccionar muestras adecuadas para una misión posterior. regresar a la Tierra. [34] Antes de las conclusiones del MPPG, el subcomité Comercio-Justicia-Ciencia del Comité de Apropiaciones de la Cámara de Representantes aprobó un presupuesto en abril de 2012 que restableció 150 millones de dólares al presupuesto de Ciencias Planetarias, con la salvedad de que se ordenara una misión de devolución de muestras. [32] El informe final del MPPG se redactó en agosto de 2012 y se publicó en septiembre. [41] [42] [43] Al respaldar en última instancia una misión de devolución de muestras, la recomendación influyó en el proceso presupuestario de la NASA para el año fiscal 2014. [44]
Notas
Citas
