Akatsuki (あかつき, 暁, "Dawn") , también conocida como Venus Climate Orbiter ( VCO ) y Planet-C , es una sonda espacial de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA)encargada de estudiar la atmósfera de Venus . Fue lanzado a bordo de un cohete H-IIA 202 el 20 de mayo de 2010, [7] pero no logró entrar en órbita alrededor de Venus el 6 de diciembre de 2010. Después de que la nave orbitó alrededor del Sol durante cinco años, los ingenieros la colocaron con éxito en una órbita elíptica venusina alternativa. el 7 de diciembre de 2015 al encender sus propulsores de control de actitud durante 20 minutos y lo convirtió en el primer satélite japonés en orbitar Venus. [5] [6] [8] [9]
Utilizando cinco cámaras diferentes que funcionan en varias longitudes de onda, Akatsuki estudia la estratificación de la atmósfera, la dinámica atmosférica y la física de las nubes. [10] [11] Los astrónomos que trabajan en la misión informaron haber detectado una posible onda de gravedad (que no debe confundirse con ondas gravitacionales ) en la atmósfera de Venus en diciembre de 2015. [12]
Akatsuki es la primera misión de exploración planetaria de Japón desde el fallido orbitador de Marte Nozomi , que se lanzó en 1998. Akatsuki originalmente estaba destinado a realizar investigaciones científicas durante dos o más años desde una órbita elíptica alrededor de Venus que oscilaba entre 300 y 80.000 km (190 a 49.710 mi). ) en altitud, [1] pero su órbita alternativa tenía que ser muy elíptica, oscilando entre 1.000 y 10.000 kilómetros (620 y 6.210 millas) en su punto más cercano y alrededor de 360.000 kilómetros (220.000 millas) en su punto más lejano. Esta órbita más grande tardará 10 días en completarse en lugar de las 30 horas originalmente previstas. [13] El presupuesto para esta misión es de 14,6 mil millones de yenes ( 174 millones de dólares estadounidenses ) para el satélite y de 9,8 mil millones de yenes (116 millones de dólares estadounidenses) para el lanzamiento. [14]
Las observaciones incluyen imágenes de nubes y superficies desde una órbita alrededor del planeta con cámaras que funcionan en longitudes de onda infrarrojas, visibles y ultravioleta para investigar la compleja meteorología venusina y dilucidar los procesos detrás de la misteriosa superrotación atmosférica . En Venus, mientras el planeta gira a 6 kilómetros por hora (3,7 mph) en el ecuador, la atmósfera gira alrededor del planeta a 300 kilómetros por hora (190 mph). Otros experimentos están diseñados para confirmar la presencia de rayos y determinar si actualmente se produce vulcanismo en Venus. [15]
El autobús principal es una caja de 1,45 × 1,04 × 1,44 m (4,8 × 3,4 × 4,7 pies) con dos paneles solares , cada uno con un área de aproximadamente 1,4 m 2 (15 pies cuadrados). Los paneles solares proporcionan más de 700 W de potencia mientras están en la órbita de Venus. La masa total de la nave espacial en el momento del lanzamiento fue de 517,6 kg (1141 lb). [1] La masa de la carga útil científica es de 34 kg (75 lb). [dieciséis]
La propulsión es proporcionada por un motor de maniobra orbital bipropulsor de hidracina - tetróxido de dinitrógeno de 500 newton (110 lb f ) y doce propulsores de control de reacción monopropulsor de hidracina, ocho con 23 N (5,2 lb f ) de empuje y cuatro con 3 N. (0,67 libras f ). [1] Es la primera nave espacial que utiliza un propulsor de retroceso cerámico ( nitruro de silicio ). [17] La masa total del propulsor en el lanzamiento fue de 196,3 kg (433 lb). [1]
La comunicación se realiza a través de un transpondedor de banda X de 20 vatios y 8 GHz que utiliza una antena de alta ganancia de 1,6 m (5 pies 3 pulgadas). La antena de alta ganancia es plana para evitar que se acumule calor en ella. [11] Akatsuki también tiene un par de antenas de bocina de ganancia media montadas en tocadiscos y dos antenas de baja ganancia para el enlace ascendente de comando. Las antenas de bocina de ganancia media se utilizan para el enlace descendente de datos internos cuando la antena de alta ganancia no está orientada hacia la Tierra. [1]
La carga útil científica consta de seis instrumentos. Las cinco cámaras de imágenes están explorando Venus en longitudes de onda desde el ultravioleta hasta el infrarrojo medio: [18] [19]
Entre octubre de 2009 y enero de 2010, la Sociedad Planetaria y JAXA llevaron a cabo una campaña de relaciones públicas para permitir que las personas enviaran su nombre y un mensaje a bordo de Akatsuki . [22] [23] Los nombres y mensajes se imprimieron en finas letras en una placa de aluminio y se colocaron a bordo de Akatsuki . [22] 260.214 personas enviaron nombres y mensajes para la misión. [24] Se crearon alrededor de 90 placas de aluminio para la nave espacial, [25] incluidas tres placas de aluminio en las que se imprimieron las imágenes de la Vocaloid Hatsune Miku y su figura súper deformada Hachune Miku. [26]
Akatsuki abandonó el campus de Sagamihara el 17 de marzo de 2010 y llegó al edificio 2 de ensamblaje y prueba de naves espaciales del Centro Espacial Tanegashima el 19 de marzo. El 4 de mayo, Akatsuki quedó encapsulado dentro de la gran carga útil del cohete H-IIA que lanzó la nave espacial, junto con la vela solar IKAROS , en un viaje de seis meses a Venus. El 9 de mayo, el carenado de carga útil fue transportado al edificio de ensamblaje de vehículos del Centro Espacial Tanegashima, donde se acopló al propio vehículo de lanzamiento H-IIA. [27]
La nave espacial fue lanzada el 20 de mayo de 2010 a las 21:58:22 ( UTC ) desde el Centro Espacial Tanegashima, [15] después de haber sido retrasada debido al clima desde su objetivo inicial programado para el 18 de mayo. [28]
Se planeó que Akatsuki iniciara las operaciones de inserción orbital encendiendo el motor de maniobra orbital a las 23:49:00 del 6 de diciembre de 2010 UTC . [27] Se suponía que la combustión continuaría durante doce minutos, hasta una órbita inicial de Venus con una altitud de apoapsis de 80.000 km (50.000 millas), una altitud de periapsis de 300 km (190 millas) y un período orbital de 30 h . [29]
Se confirmó que la maniobra de inserción orbital había comenzado a tiempo, pero tras el esperado apagón por ocultación de Venus, la comunicación con la sonda no se recuperó como estaba previsto. Se descubrió que la sonda estaba en modo de retención segura, estado de giro estabilizado con diez minutos por rotación. [30] Debido a la baja velocidad de comunicación a través de la antena de baja ganancia, tomó un tiempo determinar el estado de la sonda. [31] JAXA declaró el 8 de diciembre que la maniobra de inserción orbital de la sonda había fracasado. [32] [33] En una conferencia de prensa el 10 de diciembre, los funcionarios informaron que los motores de Akatsuki se dispararon durante menos de tres minutos, mucho menos de lo necesario para entrar en la órbita de Venus. [34] Investigaciones adicionales encontraron que la razón probable del mal funcionamiento del motor eran depósitos de sal que bloqueaban la válvula entre el tanque de presurización de helio y el tanque de combustible. Como resultado, la combustión del motor se volvió rica en oxidantes, lo que provocó que las altas temperaturas de combustión dañaran la garganta y la boquilla de la cámara de combustión. Un problema similar de fuga de vapor destruyó la sonda Mars Observer de la NASA en 1993. [35]
Como resultado, la sonda estaba en una órbita heliocéntrica, en lugar de en la órbita de Venus. Dado que la órbita resultante tenía un período orbital de 203 días, [36] más corto que el período orbital de Venus de 225 días, la sonda se desvió alrededor del Sol en comparación con Venus.
JAXA desarrolló planes para intentar otra inserción orbital cuando la sonda regresara a Venus en diciembre de 2015. Esto requirió colocar la sonda en "hibernación" o modo seguro para prolongar su vida más allá del diseño original de 4,5 años. JAXA expresó cierta confianza en mantener la sonda operativa, señalando un menor desgaste de la batería, ya que la sonda estaba entonces orbitando el Sol en lugar de su órbita venusiana prevista. [37]
Los datos de telemetría del fallo original sugirieron que la garganta de su motor principal, el motor de maniobra orbital (OME), todavía estaba prácticamente intacta, y se realizaron dos pruebas de empuje del OME a bordo de la sonda, los días 7 y 14 de septiembre de 2011. [27] Sin embargo, el empuje fue sólo de unos 40 newtons (9,0 lb f ), lo que representó el 10% de las expectativas. Después de estas pruebas, se determinó que el OME no dispondría de un impulso específico suficiente para las maniobras orbitales. Se concluyó que el resto de la garganta de la cámara de combustión quedó completamente destruida por el encendido transitorio del motor. Como resultado, la estrategia seleccionada fue utilizar cuatro propulsores de control de actitud de hidracina, también llamados sistema de control de reacción (RCS), para poner la sonda en órbita alrededor de Venus. Debido a que los propulsores RCS no necesitan oxidante, los 65 kilogramos (143 lb) restantes de oxidante ( MON ) se ventilaron por la borda en octubre de 2011 para reducir la masa de la nave espacial. [35]
Se ejecutaron tres maniobras orbitales peri-Venus el 1 de noviembre, [15] el 10 y el 21 de noviembre de 2011 utilizando los propulsores RCS. Se impartió a la nave espacial un delta- v total de 243,8 metros por segundo (800 pies/s). Debido a que el impulso específico de los propulsores del RCS es bajo en comparación con el impulso específico del OME, la inserción previamente planificada en la órbita baja de Venus se volvió imposible. En cambio, el nuevo plan era colocar la sonda en una órbita muy elíptica con una apoapsis de cien mil kilómetros y una periapsis de unos pocos miles de kilómetros de Venus. Los ingenieros planearon que la órbita alternativa fuera progrado (en la dirección de la superrotación atmosférica) y se encontrara en el plano orbital de Venus. El método y la órbita fueron anunciados por JAXA en febrero de 2015, con una fecha de inserción orbital del 7 de diciembre de 2015. [38] La sonda alcanzó su punto más distante de Venus el 3 de octubre de 2013 y se había estado acercando al planeta desde entonces. [39]
Después de realizar la última de una serie de cuatro maniobras de corrección de trayectoria entre el 17 de julio y el 11 de septiembre de 2015, la sonda se estableció en una trayectoria para sobrevolar Venus el 7 de diciembre de 2015, cuando Akatsuki haría una maniobra para entrar en la órbita de Venus después de un 20- combustión de un minuto con cuatro propulsores que no estaban clasificados para una maniobra de propulsión tan fuerte. [5] [6] [40] En lugar de tomar alrededor de 30 horas para completar una órbita alrededor de Venus, como se planeó originalmente, la nueva órbita objetivo colocaría a Akatsuki en una órbita de nueve días después de un ajuste en marzo de 2016. [4]
Después de que los ingenieros de JAXA midieran y calcularan su órbita tras la inserción orbital del 7 de diciembre, JAXA anunció el 9 de diciembre que Akatsuki había entrado con éxito en la órbita elíptica prevista, hasta 440.000 km (270.000 millas) de Venus y tan cerca como 400 km (250 millas). mi) desde la superficie de Venus con un período orbital de 13 días y 14 horas. [41]
Un encendido posterior del propulsor el 26 de marzo de 2016 redujo la apoapsis de Akatsuki a aproximadamente 370.000 km (230.000 millas), la altitud de la periapsis cambió periódicamente de 1.000 a 10.000 kilómetros (620 a 6.210 millas) y acortó su período orbital de 13 a aproximadamente 10. días. [3] [4]
El orbitador comenzó su período de dos años de operaciones científicas "regulares" a mediados de mayo de 2016. [42] Desde el 9 de diciembre de 2016, las cámaras de infrarrojo cercano de 1 μm y 2 μm no han estado disponibles para observaciones debido a una falla electrónica. . [20] [21] Su cámara infrarroja de onda larga, su generador de imágenes ultravioleta y su cámara de rayos y resplandor de aire continúan funcionando con normalidad. [21]
En abril de 2018, Akatsuki finalizó su fase de observación regular y entró en una fase de operación extendida. [43] Las operaciones extendidas están aprobadas hasta finales de 2020, y se considerarán nuevas extensiones de la misión en función del estado de la nave espacial en ese momento. Akatsuki tiene suficiente combustible para continuar operando durante al menos 2 años más a partir de noviembre de 2019. [44]
En marzo de 2024 [update], se planeó que la operación continuara hasta el año fiscal 2028. [45] En abril de 2024, la precisión degradada del control de actitud resultó en una falla de comunicación. [46]
JAXA perdió contacto con la sonda el 31 de mayo de 2024. [47]
Tres horas después de su inserción en diciembre de 2015 y en "algunos destellos en abril y mayo" de 2016, los instrumentos de la nave registraron una "característica en forma de arco en la atmósfera que se extendía 6.000 millas, casi de polo a polo: una sonrisa de lado". [48] Los científicos del proyecto denominaron a esta característica una " onda de gravedad " en los vientos del planeta sobre la región de Aphrodite Terra , de valles y montañas que alcanzan alturas de más de 4.000 metros (13.000 pies). [12] La misión está recopilando datos en todas las bandas espectrales relevantes, desde longitudes de onda ultravioleta (280 nm) hasta infrarrojo medio (10 μm). [49]
Las imágenes del orbitador Akatsuki revelaron algo similar a los vientos de corriente en chorro en la región de nubes bajas y medias, que se extiende de 45 a 60 kilómetros (28 a 37 millas) de altitud. [50] La velocidad del viento maximizada cerca del ecuador. En septiembre de 2017, los científicos de JAXA denominaron a este fenómeno 'chorro ecuatorial venusiano'. [51] También publicaron resultados sobre los vientos ecuatoriales en el nivel superior de las nubes mediante el seguimiento de las nubes en el espectro UV. [52] Un resultado significativo en 2018 es la aparición de espesas nubes de pequeñas partículas cerca de la transición entre las nubes superiores y medias, lo que se describió como una "morfología nueva y desconcertante de la compleja capa de nubes". [48] En 2017, el equipo científico publicó mapas en 3D de la estructura de la atmósfera de Venus. [48] Las cantidades físicas recuperadas incluyen la presión, la temperatura, el H
2ENTONCES
4la densidad de vapor, y la densidad de electrones ionosféricos y sus variaciones. [48] Para el año 2019, los primeros resultados sobre la morfología, los cambios temporales [53] y los vientos en las nubes medias de Venus se publicaron y merecieron la portada de Geophysical Research Letters , informando contrastes inesperadamente altos que podrían indicar la presencia de absorbentes como el agua. [54]
Para obtener imágenes de los rayos, el orbitador observa el lado oscuro de Venus durante unos 30 minutos cada 10 días. [55] Hasta julio de 2019, ha acumulado 16,8 horas de observaciones del lado nocturno y no se ha detectado ningún rayo. [56]
