Mariner 9 ( Mariner Mars '71 / Mariner-I ) fue una nave espacial robótica que contribuyó en gran medida a la exploración de Marte y fue parte del programa Mariner de la NASA . Mariner 9 fue lanzada hacia Marte el 30 de mayo de 1971, [2] [3] desde LC-36B en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral , Florida , y llegó al planeta el 14 de noviembre del mismo año, [2] [3] convirtiéndose en la primera nave espacial en orbitar otro planeta [2] - superando por poco a las sondas soviéticas Mars 2 (lanzada el 19 de mayo) y Mars 3 (lanzada el 28 de mayo), que llegaron a Marte solo unas semanas después.
Tras la aparición de tormentas de polvo en el planeta durante varios meses tras su llegada, el orbitador logró enviar imágenes claras de la superficie. El Mariner 9 envió con éxito 7.329 imágenes durante su misión, que concluyó en octubre de 1972. [4]
Mariner 9 fue diseñado para continuar los estudios atmosféricos iniciados por Mariner 6 y 7 , y para cartografiar más del 70% de la superficie marciana [5] desde la altitud más baja (1.500 kilómetros (930 mi)) y con las resoluciones más altas (de 1 kilómetro a 100 metros (1.100 a 110 yardas) por píxel) de cualquier misión a Marte hasta ese momento. [ ¿según quién? ] Se incluyó un radiómetro infrarrojo para detectar fuentes de calor en busca de evidencia de actividad volcánica . Debía estudiar los cambios temporales en la atmósfera y la superficie marcianas. También se analizarían las dos lunas de Marte , Deimos y Fobos . Mariner 9 cumplió con creces sus objetivos.
Según los planes originales, se iba a realizar una misión dual como las Mariner 6 y 7, pero el fracaso del lanzamiento de la Mariner 8 [6] arruinó este plan y obligó a los planificadores de la NASA a recurrir a una misión más simple con una sola sonda. La NASA todavía tenía la esperanza de que otra sonda Mariner y Atlas-Centaur pudieran estar listas antes de que se cerrara la ventana de lanzamiento a Marte de 1971. Surgieron algunos problemas logísticos, incluida la falta de una cubierta de carga útil Centaur disponible con la configuración correcta para las sondas Mariner, sin embargo, había una cubierta en el inventario de la NASA que podía modificarse. Convair también tenía una etapa Centaur disponible a mano y podría tener una Atlas lista a tiempo, pero la idea finalmente se abandonó por falta de fondos.
El Mariner 9 se acopló al Atlas-Centaur AC-23 el 9 de mayo y la investigación sobre la falla del Mariner 8 está en curso. El mal funcionamiento se atribuyó a un problema en el servoamplificador de control de paso del Centaur y, como no estaba claro si la nave espacial había sido la responsable, se realizaron pruebas de RFI en el Mariner 9 para asegurarse de que la sonda no emitiera interferencias que pudieran causar problemas con la electrónica del Centaur. Todas las pruebas dieron negativo y el 22 de mayo llegó un paquete de giroscopio de velocidad probado y verificado de Convair y se instaló en el Centaur.
El despegue tuvo lugar el 30 de mayo a las 22:23:04 UT. [1] Todos los sistemas del vehículo de lanzamiento funcionaron normalmente y el Mariner se separó del Centaur 13 minutos y 18 segundos después del lanzamiento.
La energía para la nave espacial fue proporcionada por un total de 14.742 células solares, que se distribuyeron entre 4 paneles solares , lo que en total dio como resultado 7,7 metros de paneles solares presentes en la nave espacial. Los paneles solares produjeron 500 vatios en la órbita de Marte . La energía se almacenó en una batería de níquel-cadmio de 20 amperios-hora . [2]
La propulsión la proporcionaba el motor RS-2101a, que podía producir 1340 N de empuje, y en total podía tener 5 reinicios. El motor estaba alimentado por monometilhidrazina y tetróxido de nitrógeno . Para el control de la actitud , la nave espacial contenía 2 juegos de 6 chorros de nitrógeno en la punta de los paneles solares. El conocimiento de la actitud lo proporcionaba un sensor solar , un rastreador de estrellas Canopus, giroscopios , una unidad de referencia inercial y un acelerómetro . El control térmico se logró mediante el uso de rejillas en los ocho lados del marco y mantas térmicas. [2]
La Mariner 9 fue la primera nave espacial en orbitar otro planeta . Llevaba una carga útil de instrumentos similar a la de las Mariners 6 y 7, pero debido a la necesidad de un sistema de propulsión más grande para controlar la nave espacial en la órbita marciana, pesaba más que las Mariners 6 y 7 juntas (las Mariner 6 y Mariner 7 pesaban 413 kilogramos, mientras que la Mariner 9 pesaba 997,9 kilogramos). [6] [1] Cuando la Mariner 9 llegó a Marte el 14 de noviembre de 1971, los científicos planetarios se sorprendieron al encontrar que la atmósfera estaba cubierta de "una capa de polvo que abarcaba todo el planeta , la tormenta más grande jamás observada". [2] La superficie estaba totalmente oscurecida. Por lo tanto, la computadora de la Mariner 9 fue reprogramada desde la Tierra para retrasar la obtención de imágenes de la superficie durante un par de meses hasta que el polvo se asentara. Las principales imágenes de la superficie no comenzaron hasta mediados de enero de 1972. Sin embargo, las imágenes que oscurecían la superficie contribuyeron a la recopilación de datos científicos sobre Marte, incluida la comprensión de la existencia de varios volcanes enormes a gran altitud del bulbo de Tharsis que gradualmente se hicieron visibles a medida que la tormenta de polvo amainaba. Esta situación inesperada expuso un sólido argumento a favor de la conveniencia de estudiar un planeta desde la órbita en lugar de simplemente sobrevolarlo. [7] También destacó la importancia de un software de misión flexible. Las sondas Mars 2 y Mars 3 de la Unión Soviética , que llegaron durante la misma tormenta de polvo, no pudieron adaptarse a las condiciones inesperadas, lo que limitó gravemente la cantidad de datos que pudieron recopilar.
Después de 349 días en órbita, la Mariner 9 había transmitido 7.329 imágenes, cubriendo el 85% de la superficie de Marte, mientras que las misiones de sobrevuelo anteriores habían devuelto menos de mil imágenes que cubrían solo una pequeña porción de la superficie planetaria. [1] Las imágenes revelaron lechos de ríos , cráteres , volcanes extintos masivos (como el Monte Olimpo , el volcán más grande conocido en el Sistema Solar ; la Mariner 9 condujo directamente a su reclasificación de Nix Olympica), cañones (incluido el Valles Marineris , un sistema de cañones de más de 4.020 kilómetros (2.500 millas) de largo), evidencia de erosión y deposición eólica e hídrica, frentes meteorológicos, nieblas y más. [8] También se fotografiaron las pequeñas lunas de Marte , Fobos y Deimos . [4] [9]
Los hallazgos de la misión Mariner 9 respaldaron el posterior programa Viking . [7]
El enorme sistema de cañones Valles Marineris lleva el nombre de Mariner 9 en honor a sus logros. [7]
Después de agotar su suministro de gas de control de actitud , la nave espacial se apagó el 27 de octubre de 1972. [7]
El espectrómetro ultravioleta (UVS) a bordo del Mariner 9 fue construido por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado , Boulder, Colorado . [10] El equipo del espectrómetro ultravioleta estuvo dirigido por el profesor Charles Barth.
El equipo del Espectrómetro de Interferometría Infrarroja (IRIS) estuvo dirigido por el Dr. Rudolf A. Hanel del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA (GSFC). [11] El instrumento IRIS fue construido por Texas Instruments , Dallas, Texas .
El equipo del Radiómetro Infrarrojo (IRR) estuvo dirigido por el profesor Gerald Neugebauer del Instituto Tecnológico de California (Caltech). [12]
Para controlar los errores en la recepción de los datos de imagen en escala de grises enviados por el Mariner 9 (causados por una baja relación señal/ruido ), los datos tuvieron que ser codificados antes de la transmisión utilizando un llamado código de corrección de errores de reenvío (FEC). Sin FEC, el ruido habría representado aproximadamente una cuarta parte de la imagen recibida, mientras que el FEC codificó los datos de manera redundante, lo que permitió la reconstrucción de la mayoría de los datos de imagen enviados en la recepción.
Dado que el hardware volado estaba limitado en cuanto a peso, consumo de energía, almacenamiento y potencia de cálculo, se tuvieron que tener en cuenta algunas consideraciones a la hora de elegir un FEC, y se decidió utilizar un código Hadamard para el Mariner 9. Cada píxel de la imagen se representó como un valor binario de seis bits, que tenía 64 niveles de escala de grises posibles . Debido a las limitaciones del transmisor, la longitud máxima de datos útil fue de unos 30 bits. En lugar de utilizar un código de repetición , se utilizó un código Hadamard [32, 6, 16], que también es un código Reed-Muller de primer orden . Se podían corregir errores de hasta siete bits por cada palabra de 32 bits utilizando este esquema. [13] [14] En comparación con un código de cinco repeticiones, las propiedades de corrección de errores de este código Hadamard eran mucho mejores, pero su velocidad de datos era comparable. El algoritmo de decodificación eficiente fue un factor importante en la decisión de utilizar este código. El circuito utilizado se denominó "Máquina Verde", que empleaba la transformada rápida de Fourier , aumentando la velocidad de decodificación en un factor de tres. [15]
En febrero de 2022 se desconoce la ubicación del Mariner 9: o bien todavía está en órbita, o bien ya se quemó en la atmósfera marciana o se estrelló contra la superficie de Marte.
La NASA ha proporcionado varias fechas para la entrada de la Mariner 9 en la atmósfera marciana. En 2011, la NASA predijo que la Mariner 9 se quemaría o se estrellaría en Marte alrededor de 2022. [16] Sin embargo, una revisión de 2018 de la página de la misión de la Mariner 9 por parte de la NASA esperaba que la Mariner 9 se estrellara en Marte "en algún momento alrededor de 2020". [1] En el momento de la misión, la Mariner 9 se quedó en una órbita que no se desintegraría durante al menos 50 años, lo que situó la fecha más temprana de entrada atmosférica en octubre de 2022. [2] Para agosto de 2023, es probable que la Mariner 9 haya entrado en la atmósfera marciana y se haya quemado o haya impactado la superficie.
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