Spirit , también conocido como MER-A ( Mars Exploration Rover – A ) o MER-2 , es un rover robótico de Marte , activo desde 2004 hasta 2010. [4] Spirit estuvo operativo en Marte durante 2208 soles o 3,3 años marcianos (2269 días ; 6 años, 77 días ). Fue uno de los dos rovers de la Misión Mars Exploration Rover de la NASA administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL). Spirit aterrizó con éxito dentro del cráter de impacto Gusev en Marte a las 04:35 UTC terrestre el 4 de enero de 2004, tres semanas antes que su gemelo, Opportunity (MER-B), que aterrizó en el otro lado del planeta. Su nombre fue elegido a través de un concurso de ensayos estudiantiles patrocinado por la NASA . El rover se quedó atascado en una "trampa de arena" a fines de 2009 en un ángulo que dificultó la recarga de sus baterías; Su última comunicación con la Tierra fue el 22 de marzo de 2010.
El rover completó su misión planificada de 90 soles (algo menos de 92,5 días terrestres). Con la ayuda de eventos de limpieza que resultaron en más energía de sus paneles solares, Spirit continuó funcionando de manera efectiva veinte veces más de lo que esperaban los planificadores de la NASA. Spirit también registró 7,73 km (4,8 mi) de conducción en lugar de los 600 m (0,4 mi) planeados, [6] lo que permitió un análisis geológico más extenso de las rocas marcianas y las características de la superficie planetaria. Los resultados científicos iniciales de la primera fase de la misión (la misión principal de 90 soles) se publicaron en un número especial de la revista Science . [7]
El 1 de mayo de 2009 (5 años, 3 meses, 27 días terrestres después del aterrizaje; 21 veces la duración prevista de la misión), Spirit se quedó atascado en arena blanda. [8] Este no fue el primero de los "eventos de incrustación" de la misión y durante los siguientes ocho meses la NASA analizó cuidadosamente la situación, ejecutando simulaciones teóricas y prácticas basadas en la Tierra y, finalmente, programando el rover para que hiciera maniobras de extracción en un intento de liberarse. Estos esfuerzos continuaron hasta el 26 de enero de 2010, cuando los funcionarios de la NASA anunciaron que el rover probablemente estaba irremediablemente obstruido por su ubicación en arena blanda, [9] aunque continuó realizando investigaciones científicas desde su ubicación actual. [10]
El rover continuó en un papel de plataforma científica estacionaria hasta que la comunicación con Spirit se detuvo el 22 de marzo de 2010 (sol 2208). [11] [12] El JPL continuó intentando recuperar el contacto hasta el 24 de mayo de 2011, cuando la NASA anunció que los esfuerzos para comunicarse con el rover que no respondía habían terminado, dando por completada la misión. [13] [14] [15] [16] Poco después tuvo lugar una despedida formal en la sede de la NASA.
Los objetivos científicos de la misión Mars Exploration Rover fueron: [17]
Los rovers Opportunity y Spirit formaban parte del programa Mars Exploration Rover, que formaba parte del programa de exploración de Marte a largo plazo . Los cuatro objetivos principales del programa eran determinar si existe potencial para la vida en Marte (en particular, si se puede encontrar agua recuperable en Marte), caracterizar el clima y la geología de Marte y, a continuación, prepararse para una posible misión humana a Marte. Los rovers de exploración de Marte debían viajar por la superficie marciana y realizar análisis geológicos periódicos para determinar si alguna vez existió agua en Marte, así como los tipos de minerales disponibles, así como para corroborar los datos tomados por el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). [18] Ambos rovers fueron diseñados con una vida útil prevista de 90 soles (92 días terrestres), pero cada uno duró mucho más de lo esperado. La misión de Spirit duró 20 veces más de lo que se esperaba, y se declaró que su misión había terminado el 25 de mayo de 2011, después de que se quedara atascado en arena blanda y agotara sus reservas de energía tratando de liberarse. Opportunity duró 55 veces más de los 90 soles de vida útil planificados, y estuvo en funcionamiento durante 5498 días desde el aterrizaje hasta el final de la misión. Se puede encontrar un archivo de actualizaciones semanales sobre el estado del rover en el Archivo de actualizaciones de Opportunity . [19]
El MER-A ( Spirit ) y el MER-B ( Opportunity ) fueron lanzados el 10 de junio de 2003 y el 7 de julio de 2003, respectivamente. Aunque ambas sondas fueron lanzadas en cohetes Boeing Delta II 7925-9.5 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 17 de Cabo Cañaveral (CCAFS SLC-17), el MER-B estaba en la versión pesada de ese vehículo de lanzamiento, necesitando energía adicional para la inyección Trans-Marte . Los vehículos de lanzamiento estaban integrados en plataformas uno al lado del otro, con el MER-A en el CCAFS SLC-17A y el MER-B en el CCAFS SLC-17B. Las plataformas duales permitieron trabajar los períodos de lanzamiento planetario de 15 y 21 días juntos; el último día de lanzamiento posible para el MER-A fue el 19 de junio de 2003 y el primer día para el MER-B fue el 25 de junio de 2003. El Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA gestionó el lanzamiento de ambas naves espaciales.
Spirit aterrizó con éxito en la superficie de Marte a las 04:35 hora del evento espacial (SCET) el 4 de enero de 2004. Este fue el comienzo de su misión de 90 soles, pero los eventos de limpieza de células solares significarían que fue el comienzo de una misión mucho más larga, que duraría hasta 2010. Spirit estaba destinado a un sitio que parece haber sido afectado por agua líquida en el pasado, el cráter Gusev , un posible antiguo lago en un cráter de impacto gigante a unos 10 km (6,2 mi) del centro de la elipse objetivo [20] a 14°34′18″S 175°28′43″E / 14.5718, -14.5718; 175.4785 . [21] Después de que la nave de aterrizaje protegida por bolsas de aire se posara en la superficie, el explorador se puso en movimiento para tomar imágenes panorámicas. Estas brindan a los científicos la información que necesitan para seleccionar objetivos geológicos prometedores y conducir hasta esos lugares para realizar investigaciones científicas in situ. [22] El equipo MER bautizó el lugar de aterrizaje como " Estación Memorial Columbia ", en honor a los siete astronautas que murieron en el desastre del transbordador espacial Columbia .
El 1 de mayo de 2009 (sol 1892), el explorador quedó atascado en arena blanda, y la máquina quedó apoyada sobre un depósito de sulfato de hierro (III) ( jarosita ) oculto bajo una capa de tierra de aspecto normal. El sulfato de hierro tiene muy poca cohesión, lo que dificulta que las ruedas del explorador ganen tracción. [23] [24]
El 26 de enero de 2010 (sol 2155), tras varios meses intentando liberar el rover, la NASA decidió redefinir la misión del robot móvil llamándola plataforma de investigación estacionaria. Los esfuerzos se dirigieron a preparar una orientación más adecuada de la plataforma en relación con el Sol en un intento de permitir una recarga más eficiente de las baterías de la plataforma. Esto era necesario para mantener algunos sistemas operativos durante el invierno marciano. [25] El 30 de marzo de 2010, Spirit se saltó una sesión de comunicación planificada y, como se anticipó a partir de las proyecciones recientes de suministro de energía, probablemente había entrado en un modo de hibernación de bajo consumo. [26]
La última comunicación con el rover fue el 22 de marzo de 2010 (sol 2208) [27] y existe una gran posibilidad de que las baterías del rover perdieran tanta energía en algún momento que el reloj de la misión se detuviera. En inviernos anteriores, el rover pudo estacionarse en una pendiente orientada hacia el Sol y mantener su temperatura interna por encima de los -40 °C (-40 °F), pero como el rover estaba atascado en terreno llano, se estima que su temperatura interna descendió a -55 °C (-67 °F). Si Spirit hubiera sobrevivido a estas condiciones y se hubiera producido un evento de limpieza, existía la posibilidad de que con el solsticio de verano austral en marzo de 2011, la energía solar aumentara a un nivel que despertara al rover. [28]
Spirit permanece en silencio en su ubicación, llamada "Troy", en el lado oeste de Home Plate. No hubo comunicación con el rover después del 22 de marzo de 2010 (sol 2208). [29]
Es probable que Spirit haya sufrido una falla de baja potencia y haya apagado todos los subsistemas, incluida la comunicación, y haya entrado en un sueño profundo, tratando de recargar sus baterías. También es posible que el rover haya sufrido una falla en el reloj de la misión. Si eso hubiera sucedido, el rover habría perdido la noción del tiempo y habría tratado de permanecer dormido hasta que la luz solar suficiente llegara a los paneles solares para despertarlo. Este estado se llama "Solar Groovy". Si el rover se despertaba de una falla en el reloj de la misión, solo escucharía. A partir del 26 de julio de 2010 (sol 2331), se implementó un nuevo procedimiento para abordar la posible falla del reloj de la misión.
El JPL continuó intentando recuperar el contacto con Spirit hasta el 25 de mayo de 2011, cuando la NASA anunció el fin de los esfuerzos de contacto y la finalización de la misión. [13] [15] [30] Según la NASA, el rover probablemente experimentó "temperaturas internas" excesivamente frías debido a "energía inadecuada para hacer funcionar sus calentadores de supervivencia" que, a su vez, fue el resultado de "un estresante invierno marciano sin mucha luz solar". Muchos componentes y conexiones críticos habrían sido "susceptibles a sufrir daños por el frío". [15] Los activos que se habían necesitado para apoyar a Spirit se transfirieron para apoyar a su gemelo todavía activo, Opportunity . [13]
La misión principal de superficie del Spirit estaba prevista para durar al menos 90 soles . La misión recibió varias extensiones y duró unos 2.208 soles. El 11 de agosto de 2007, Spirit obtuvo la segunda duración operativa más larga en la superficie de Marte para un módulo de aterrizaje o rover con 1282 soles, un sol más que el módulo de aterrizaje Viking 2. Viking 2 estaba propulsado por una célula nuclear, mientras que Spirit está propulsado por paneles solares. Hasta que Opportunity lo superó el 19 de mayo de 2010, la sonda marciana con el período operativo más largo fue Viking 1 , que duró 2245 soles en la superficie de Marte. El 22 de marzo de 2010, Spirit envió su última comunicación, quedando así a poco más de un mes de superar el récord operativo de Viking 1. Se puede encontrar un archivo de actualizaciones semanales sobre el estado del rover en el Archivo de actualizaciones de Spirit . [31]
La odometría total del Spirit es de 7.730,50 metros (4,80 millas). [32]
Spirit (y su gemelo, Opportunity ) son robots de seis ruedas alimentados por energía solar que miden 1,5 metros (4,9 pies) de alto, 2,3 metros (7,5 pies) de ancho y 1,6 metros (5,2 pies) de largo y pesan 180 kilogramos (400 libras). Seis ruedas en un sistema de balancín-bogie permitían la movilidad sobre terrenos accidentados. Cada rueda tenía su propio motor. El vehículo era dirigido por delante y por detrás y estaba diseñado para funcionar de forma segura en inclinaciones de hasta 30 grados. La velocidad máxima era de 5 centímetros por segundo (2,0 pulgadas/s); [33] 0,18 kilómetros por hora (0,11 mph), aunque la velocidad media era de alrededor de 1 centímetro por segundo (0,39 pulgadas/s). Tanto Spirit como Opportunity tienen piezas del metal del World Trade Center caído que se "convirtieron en escudos para proteger los cables de los mecanismos de perforación". [34] [35]
Los paneles solares generaron alrededor de 140 vatios durante un máximo de catorce horas por sol, mientras que las baterías de iones de litio recargables almacenaron energía para su uso durante la noche. La computadora de a bordo del Spirit utiliza una CPU RAD6000 de 20 MHz con 128 MB de DRAM y 3 MB de EEPROM. [36] La temperatura de funcionamiento del rover varía de −40 a +40 °C (−40 a 104 °F) y los calentadores de radioisótopos proporcionan un nivel básico de calefacción, asistido por calentadores eléctricos cuando es necesario. [37]
Las comunicaciones dependían de una antena omnidireccional de baja ganancia que comunicaba a baja velocidad de datos y de una antena orientable de alta ganancia, ambas en contacto directo con la Tierra. También se utilizó una antena de baja ganancia para transmitir datos a naves espaciales que orbitaban Marte. [38]
Los instrumentos científicos incluyeron: [39]
El brazo del explorador contenía los siguientes instrumentos: [40]
Spirit fue "conducido" por varios operadores a lo largo de su misión. [41]
El rover utiliza una combinación de células solares y una batería química recargable. [42] Esta clase de rover tiene dos baterías de litio recargables , cada una compuesta por 8 celdas con capacidad de 8 amperios-hora . [43] Al comienzo de la misión, los paneles solares podían proporcionar hasta alrededor de 900 vatios-hora (Wh) por día para recargar la batería y el sistema de energía en un Sol, pero esto podría variar debido a una variedad de factores. [42] En el cráter Eagle, las células producían alrededor de 840 Wh por día, pero en el Sol 319 en diciembre de 2004, había caído a 730 Wh por día. [44]
Al igual que la Tierra, Marte tiene variaciones estacionales que reducen la luz solar durante el invierno. Sin embargo, dado que el año marciano es más largo que el de la Tierra, las estaciones rotan completamente aproximadamente una vez cada dos años terrestres. [45] Para 2016, MER-B había soportado siete inviernos marcianos, períodos durante los cuales los niveles de energía caen, lo que puede significar que el rover evita realizar actividades que consumen mucha energía. [45] Durante su primer invierno, los niveles de energía cayeron a menos de 300 Wh por día durante dos meses, pero algunos inviernos posteriores no fueron tan malos. [45]
Otro factor que puede reducir la potencia recibida es el polvo en la atmósfera, especialmente las tormentas de polvo. [46] Las tormentas de polvo han ocurrido con bastante frecuencia cuando Marte está más cerca del Sol. [46] Las tormentas de polvo globales de 2007 redujeron tanto los niveles de potencia de Opportunity y Spirit que solo pudieron funcionar unos minutos cada día. [46] Debido a las tormentas de polvo de 2018 en Marte, Opportunity entró en modo de hibernación el 12 de junio, [47] [48] pero permaneció en silencio después de que la tormenta amainó a principios de octubre. [49]
Las rocas de las llanuras de Gusev son un tipo de basalto . Contienen los minerales olivino , piroxeno , plagioclasa y magnetita. Parecen basalto volcánico, ya que tienen un grano fino con agujeros irregulares (los geólogos dirían que tienen vesículas y cavidades). [50] [51]
Gran parte del suelo de las llanuras procede de la descomposición de las rocas locales. En algunos suelos se encontraron niveles bastante altos de níquel, probablemente procedente de meteoritos . [52]
Los análisis muestran que las rocas han sido ligeramente alteradas por pequeñas cantidades de agua. Los revestimientos externos y las grietas en el interior de las rocas sugieren minerales depositados por el agua, tal vez compuestos de bromo . Todas las rocas contienen una fina capa de polvo y una o más cortezas de material más duras. Un tipo se puede quitar con un cepillo, mientras que otro debe eliminarse con la herramienta de abrasión de rocas (RAT). [53]
El polvo del cráter Gusev es el mismo que el de todo el planeta. Se descubrió que todo el polvo era magnético. Además, Spirit descubrió que el magnetismo lo causaba el mineral magnetita , especialmente la magnetita que contenía el elemento titanio . Un imán fue capaz de desviar por completo todo el polvo, por lo que se cree que todo el polvo marciano es magnético. [54] Los espectros del polvo eran similares a los espectros de regiones brillantes y de baja inercia térmica como Tharsis y Arabia que han sido detectadas por satélites en órbita. Una fina capa de polvo, tal vez de menos de un milímetro de espesor, cubre todas las superficies. Algo en ella contiene una pequeña cantidad de agua unida químicamente. [55] [56]
Spirit apuntó sus cámaras hacia el cielo y observó el tránsito del Sol por la luna marciana Deimos (véase Tránsito de Deimos desde Marte ). También tomó la primera fotografía de la Tierra desde la superficie de otro planeta a principios de marzo de 2004.
A finales de 2005, Spirit aprovechó una situación energética favorable para realizar múltiples observaciones nocturnas de las dos lunas de Marte, Fobos y Deimos . [57] Estas observaciones incluyeron un eclipse " lunar " (o más bien fóbico) mientras Spirit observaba a Fobos desaparecer en la sombra de Marte. Algunas de las observaciones de estrellas de Spirit estaban diseñadas para buscar una lluvia de meteoros predicha causada por el cometa Halley , y aunque al menos cuatro de las rayas fotografiadas eran meteoros sospechosos, no se pudieron diferenciar inequívocamente de los causados por rayos cósmicos. [57]
El 12 de enero de 2005, entre las 14:45 UTC y las 23:05 UTC, tuvo lugar un tránsito de Mercurio desde Marte . En teoría, tanto Spirit como Opportunity podrían haberlo observado ; sin embargo, la resolución de la cámara no permitió ver el diámetro angular de 6,1" de Mercurio . Pudieron observar tránsitos de Deimos a través del Sol, pero con un diámetro angular de 2' , Deimos es aproximadamente 20 veces más grande que el diámetro angular de 6,1" de Mercurio. Los datos de efemérides generados por JPL Horizons indican que Opportunity habría podido observar el tránsito desde el inicio hasta la puesta del sol local alrededor de las 19:23 UTC, hora de la Tierra, mientras que Spirit habría podido observarlo desde el amanecer local alrededor de las 19:38 UTC hasta el final del tránsito. [ aclaración necesaria ] [58]
Ambos exploradores superaron su tiempo de misión original de 90 soles varias veces. El tiempo prolongado en la superficie y, por lo tanto, el estrés adicional en los componentes, dieron lugar a la aparición de algunos problemas. [29]
El 13 de marzo de 2006 (sol 778), la rueda delantera derecha dejó de funcionar [59] después de haber recorrido 7 km (4,2 mi) en Marte. Los ingenieros comenzaron a conducir el rover hacia atrás, arrastrando la rueda muerta. Aunque esto dio lugar a cambios en las técnicas de conducción, el efecto de arrastre se convirtió en una herramienta útil, despejando parcialmente el suelo de la superficie a medida que el rover se desplazaba, lo que permitió obtener imágenes de áreas que normalmente serían inaccesibles. Sin embargo, a mediados de diciembre de 2009, para sorpresa de los ingenieros, la rueda delantera derecha mostró un ligero movimiento en una prueba de ruedas en el sol 2113 y claramente giró con resistencia normal en tres de las cuatro pruebas de ruedas en el sol 2117, pero se detuvo en la cuarta. El 29 de noviembre de 2009 (sol 2098), la rueda trasera derecha también se detuvo y permaneció inoperante durante el resto de la misión.
Los instrumentos científicos también sufrieron una degradación como resultado de la exposición al duro entorno marciano y su uso durante un período mucho más largo del que habían previsto los planificadores de la misión. Con el tiempo, el diamante de la superficie de pulido de resina de la herramienta de abrasión de rocas se desgastó, y después de eso, el dispositivo solo pudo usarse para cepillar objetivos. [60] Todos los demás instrumentos científicos y cámaras de ingeniería continuaron funcionando hasta que se perdió el contacto; sin embargo, hacia el final de la vida útil de Spirit , el espectrómetro MIMOS II Mössbauer tardó mucho más en producir resultados que al principio de la misión debido a la desintegración de su fuente de rayos gamma de cobalto -57, que tiene una vida media de 271 días.
Para conmemorar la gran contribución de Spirit a la exploración de Marte , el asteroide 37452 Spirit recibió su nombre. [61] El nombre fue propuesto por Ingrid van Houten-Groeneveld, quien junto con Cornelis Johannes van Houten y Tom Gehrels descubrió el asteroide el 24 de septiembre de 1960.
Para honrar al rover, el equipo del JPL nombró un área cerca del cráter Endeavour explorada por el rover Opportunity , 'Spirit Point'. [62]
El documental Good Night Oppy , sobre Opportunity , Spirit y sus largas misiones, fue dirigido por Ryan White y contó con el apoyo de JPL e Industrial Light & Magic . Se estrenó en 2022. [63]
El rover podía tomar fotografías con sus diferentes cámaras, pero sólo la cámara PanCam tenía la capacidad de fotografiar una escena con diferentes filtros de color. Las vistas panorámicas se solían construir a partir de imágenes PanCam. Spirit transfirió 128.224 imágenes durante su vida útil. [64]
La agencia espacial estadounidense (NASA) ha admitido la derrota en su batalla para liberar al rover Spirit de su trampa de arena marciana. El vehículo se quedó atascado en suelo blando en mayo del año pasado y todos los esfuerzos por sacarlo han fracasado.
Washington – Después de seis años de exploración sin precedentes del Planeta Rojo, el rover
Spirit
de la NASA ya no será un robot completamente móvil. La NASA ha designado al otrora explorador científico itinerante como una plataforma científica estacionaria después de que los esfuerzos durante los últimos meses para liberarlo de una trampa de arena no hayan tenido éxito.
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