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programa vikingo

El programa Viking consistía en un par de sondas espaciales estadounidenses idénticas , Viking 1 y Viking 2 , que aterrizaron en Marte en 1976. [1] El esfuerzo de la misión comenzó en 1968 y fue administrado por el Centro de Investigación Langley de la NASA. [4] Cada nave espacial estaba compuesta por dos partes principales: un orbitador diseñado para fotografiar la superficie de Marte desde la órbita , y un módulo de aterrizaje diseñado para estudiar el planeta desde la superficie. Los orbitadores también sirvieron como retransmisiones de comunicación para los módulos de aterrizaje una vez que aterrizaron.

El programa Viking surgió del anterior, aún más ambicioso, programa Voyager a Marte de la NASA , que no estaba relacionado con las exitosas sondas Voyager al espacio profundo de finales de los años 1970. Viking 1 se lanzó el 20 de agosto de 1975, y la segunda nave, Viking 2 , se lanzó el 9 de septiembre de 1975, ambas montadas sobre cohetes Titan IIIE con etapas superiores Centaur . El Viking 1 entró en la órbita de Marte el 19 de junio de 1976, seguido del Viking 2 el 7 de agosto.

Después de orbitar Marte durante más de un mes y devolver imágenes utilizadas para la selección del lugar de aterrizaje, los orbitadores y módulos de aterrizaje se separaron; Luego, los módulos de aterrizaje entraron en la atmósfera marciana y aterrizaron suavemente en los sitios elegidos. El módulo de aterrizaje Viking 1 aterrizó en la superficie de Marte el 20 de julio de 1976, más de dos semanas antes de la llegada del Viking 2 a órbita. Luego, Viking 2 realizó un aterrizaje suave con éxito el 3 de septiembre. Los orbitadores continuaron obteniendo imágenes y realizando otras operaciones científicas desde la órbita mientras los módulos de aterrizaje desplegaban instrumentos en la superficie.

El costo del proyecto era de aproximadamente mil millones de dólares en el momento de su lanzamiento, [5] [6] equivalente a unos 6 mil millones de dólares en 2023. [7] La ​​misión se consideró exitosa y se le atribuye haber ayudado a formar la mayor parte del conocimiento sobre Marte hasta finales de los años 1990 y principios de los 2000. [8] [9]

Objetivos científicos

Orbitadores vikingos

Los objetivos principales de los dos orbitadores Viking eran transportar los módulos de aterrizaje a Marte, realizar reconocimientos para localizar y certificar lugares de aterrizaje, actuar como relevadores de comunicaciones para los módulos de aterrizaje y realizar sus propias investigaciones científicas. Cada orbitador, basado en la nave espacial Mariner 9 anterior , era un octágono de aproximadamente 2,5 m (8,2 pies) de ancho. El par orbitador-aterrizador completamente alimentado tenía una masa de 3.527 kg (7.776 lb). Después de la separación y el aterrizaje, el módulo de aterrizaje tenía una masa de aproximadamente 600 kg (1300 lb) y el orbitador de 900 kg (2000 lb). La masa total de lanzamiento fue de 2.328 kg (5.132 lb), de los cuales 1.445 kg (3.186 lb) eran propulsor y gas de control de actitud . Las ocho caras de la estructura en forma de anillo tenían 0,457 m (18 pulgadas) de alto y alternativamente 1,397 y 0,508 m (55 y 20 pulgadas) de ancho. La altura total fue de 3,29 m (10,8 pies) desde los puntos de fijación del módulo de aterrizaje en la parte inferior hasta los puntos de fijación del vehículo de lanzamiento en la parte superior. Había 16 compartimentos modulares, 3 en cada una de las 4 caras largas y uno en cada cara corta. Cuatro alas de paneles solares se extendían desde el eje del orbitador, la distancia de punta a punta de dos paneles solares extendidos de manera opuesta era de 9,75 m (32 pies).

Propulsión

La unidad de propulsión principal estaba montada sobre el autobús orbitador . La propulsión estaba proporcionada por un motor cohete de combustible líquido bipropelente ( monometilhidrazina y tetróxido de nitrógeno ) que podía girar hasta 9  grados . El motor era capaz de generar un empuje de 1.323  N (297  lbf ), proporcionando un cambio de velocidad de 1.480 m/s (3.300 mph). El control de actitud se logró mediante 12 pequeños chorros de nitrógeno comprimido.

Navegación y comunicación

Un sensor solar de adquisición , un sensor solar de crucero, un rastreador de estrellas Canopus y una unidad de referencia inercial compuesta por seis giroscopios permitieron la estabilización en tres ejes. También se encontraban a bordo dos acelerómetros .

Las comunicaciones se realizaron a través de un transmisor de banda S de 20 W (2,3 GHz ) y dos TWTA de 20 W. También se agregó un enlace descendente de banda X (8,4 GHz) específicamente para radiociencia y para realizar experimentos de comunicaciones. El enlace ascendente se realizó a través de la banda S (2,1 GHz). En un borde de la base del orbitador se colocó una antena parabólica orientable de dos ejes con un diámetro de aproximadamente 1,5 m y una antena fija de baja ganancia se extendía desde la parte superior del autobús. Dos grabadoras tenían capacidad cada una para almacenar 1280 megabits . También estaba disponible una radio de retransmisión de 381 MHz . [ cita necesaria ]

Fuerza

La energía de las dos naves orbitales fue proporcionada por ocho paneles solares de 1,57 m × 1,23 m (62 x 48 pulgadas) , dos en cada ala. Los paneles solares comprendían un total de 34.800 células solares y producían 620 W de energía en Marte. La energía también se almacenó en dos baterías de níquel-cadmio de 30 A·h .

El área combinada de los cuatro paneles era de 15 metros cuadrados (160 pies cuadrados) y proporcionaban energía de corriente continua tanto regulada como no regulada; Se proporcionó energía no regulada al transmisor de radio y al módulo de aterrizaje.

Dos baterías recargables de níquel-cadmio de 30 amperios hora proporcionaron energía cuando la nave no estaba de cara al Sol, durante el lanzamiento, mientras realizaba maniobras de corrección y también durante la ocultación de Marte. [10]

Hallazgos principales

Mosaico de imágenes de Marte del orbitador Viking 1

Al descubrir muchas formas geológicas que normalmente se forman a partir de grandes cantidades de agua, las imágenes de los orbitadores provocaron una revolución en nuestras ideas sobre el agua en Marte . En muchas zonas se encontraron enormes valles fluviales. Demostraron que las inundaciones de agua rompieron presas, excavaron valles profundos, erosionaron surcos en los lechos de roca y viajaron miles de kilómetros. Grandes áreas en el hemisferio sur contenían redes de arroyos ramificados, lo que sugiere que alguna vez llovió. Se cree que los flancos de algunos volcanes estuvieron expuestos a las lluvias porque se parecen a las causadas en los volcanes hawaianos. Muchos cráteres parecen como si el impactador cayera en el barro. Cuando se formaron, es posible que el hielo del suelo se derritiera, convirtiera el suelo en barro y luego fluyera por la superficie. Normalmente, el material de un impacto sube y luego baja. No fluye por la superficie, sorteando obstáculos, como ocurre en algunos cráteres marcianos. [11] [12] [13] Las regiones, llamadas " Terreno Caótico ", parecían haber perdido rápidamente grandes volúmenes de agua, provocando la formación de grandes canales. La cantidad de agua involucrada se estimó en diez mil veces el caudal del río Mississippi . [14] El vulcanismo subterráneo puede haber derretido el hielo congelado; Luego, el agua se escapó y el suelo se derrumbó dejando un terreno caótico.

mosaicos vikingos

Aterrizajes vikingos

Artículo de prueba del módulo de aterrizaje Viking
El astrónomo Carl Sagan se encuentra junto a un modelo de un módulo de aterrizaje Viking para proporcionar escala

Cada módulo de aterrizaje constaba de una base de aluminio de seis lados con lados alternos de 1,09 y 0,56 m (43 y 22 pulgadas) de largo, sostenida sobre tres patas extendidas unidas a los lados más cortos. Las almohadillas de las piernas formaban los vértices de un triángulo equilátero con lados de 2,21 m (7,3 pies) cuando se veían desde arriba, con los lados largos de la base formando una línea recta con las dos almohadillas contiguas. La instrumentación se colocó dentro y encima de la base, elevada sobre la superficie por las patas extendidas. [15]

Cada módulo de aterrizaje estaba encerrado en un escudo térmico aeroshell diseñado para reducir la velocidad del módulo de aterrizaje durante la fase de entrada. Para evitar la contaminación de Marte por organismos terrestres, cada módulo de aterrizaje, una vez ensamblado y encerrado dentro del aeroshell, se encerró en un "bioescudo" presurizado y luego se esterilizó a una temperatura de 111 °C (232 °F) durante 40 horas. Por razones térmicas, la tapa del bioescudo fue desechada después de que la etapa superior Centaur impulsó la combinación de orbitador y módulo de aterrizaje Viking fuera de la órbita terrestre. [dieciséis]

El astrónomo Carl Sagan ayudó a elegir los lugares de aterrizaje de ambas sondas Viking . [17]

Entrada, Descenso y Aterrizaje (EDL)

Cada módulo de aterrizaje llegó a Marte unido al orbitador. El conjunto orbitó Marte muchas veces antes de que el módulo de aterrizaje fuera lanzado y separado del orbitador para descender a la superficie. El descenso comprendió cuatro fases distintas, comenzando con una quema de desorbitación . Luego, el módulo de aterrizaje experimentó una entrada en la atmósfera y un calentamiento máximo se produjo unos segundos después del inicio del calentamiento por fricción con la atmósfera marciana. A una altitud de unos 6 kilómetros (3,7 millas) y viajando a una velocidad de 900 kilómetros por hora (600 mph), se desplegó el paracaídas, se soltó el aeroshell y se desplegaron las patas del módulo de aterrizaje. A una altitud de aproximadamente 1,5 kilómetros (5.000 pies), el módulo de aterrizaje activó sus tres retromotores y se liberó del paracaídas. Luego, el módulo de aterrizaje utilizó inmediatamente retrocohetes para frenar y controlar su descenso, con un aterrizaje suave en la superficie de Marte. [18]

Primera imagen "clara" jamás transmitida desde la superficie de Marte: muestra rocas cerca del módulo de aterrizaje Viking 1 (20 de julio de 1976).

En el momento del aterrizaje (después de utilizar propulsor de cohetes), los módulos de aterrizaje tenían una masa de unos 600 kg.

Propulsión

La propulsión para desorbitar fue proporcionada por el monopropulsor hidracina (N 2 H 4 ), a través de un cohete con 12 boquillas dispuestas en cuatro grupos de tres que proporcionaron un empuje de 32 newtons (7,2 lb f ), lo que se tradujo en un cambio de velocidad de 180 m/s. (590 pies/s). Estas boquillas también actuaron como propulsores de control para la traslación y rotación del módulo de aterrizaje.

El descenso terminal (después del uso de un paracaídas ) y el aterrizaje utilizaron tres motores monopropulsores de hidracina (uno fijado en cada lado largo de la base, separados por 120 grados). Los motores tenían 18 boquillas para dispersar los gases de escape y minimizar los efectos en el suelo, y podían estrangularse de 276 a 2667 newtons (62 a 600 lb f ). La hidracina fue purificada para evitar la contaminación de la superficie marciana con microbios terrestres . El módulo de aterrizaje llevaba 85 kg (187 lb) de propulsor en el lanzamiento, contenidos en dos tanques esféricos de titanio montados en lados opuestos del módulo de aterrizaje debajo de los parabrisas RTG, dando una masa total de lanzamiento de 657 kg (1448 lb). El control se logró mediante el uso de una unidad de referencia inercial , cuatro giroscopios , un radar altímetro , un radar terminal de descenso y aterrizaje y los propulsores de control.

Fuerza

La energía fue proporcionada por dos unidades generadoras termoeléctricas de radioisótopos (RTG) que contenían plutonio-238 fijadas a lados opuestos de la base del módulo de aterrizaje y cubiertas por pantallas contra el viento. Cada Viking RTG [19] medía 28 cm (11 pulgadas) de alto, 58 cm (23 pulgadas) de diámetro, tenía una masa de 13,6 kg (30 libras) y proporcionaba 30 vatios de potencia continua a 4,4 voltios. También se encontraban a bordo cuatro baterías recargables selladas de níquel-cadmio de 8 Ah (28.800  culombios ) de 28 voltios para manejar cargas máximas de energía.

Carga útil

Imagen de Marte tomada por el módulo de aterrizaje Viking 2

Comunicaciones

Las comunicaciones se realizaron a través de un transmisor de banda S de 20 vatios utilizando dos tubos de ondas viajeras . Se montó una antena parabólica de alta ganancia orientable de dos ejes en un brazo cerca de un borde de la base del módulo de aterrizaje. Una antena omnidireccional de banda S de baja ganancia también se extendía desde la base. Ambas antenas permitieron la comunicación directa con la Tierra, lo que permitió que Viking 1 continuara funcionando mucho después de que ambos orbitadores fallaran. Una antena UHF (381 MHz) proporcionó un relé unidireccional al orbitador utilizando una radio de relé de 30 vatios. El almacenamiento de datos se realizaba en una grabadora de 40 Mbit y la computadora del módulo de aterrizaje tenía una memoria de 6000 palabras para instrucciones de comando.

Instrumentos

El módulo de aterrizaje llevaba instrumentos para lograr los principales objetivos científicos de la misión del módulo de aterrizaje: estudiar la biología , la composición química ( orgánica e inorgánica ), la meteorología , la sismología , las propiedades magnéticas , la apariencia y las propiedades físicas de la superficie y la atmósfera marcianas. Se montaron dos cámaras de escaneo cilíndricas de 360 ​​grados cerca de un lado largo de la base. Desde el centro de este lado se extendía el brazo del muestreador, con un cabezal colector, un sensor de temperatura y un imán en el extremo. Un brazo meteorológico , que contenía sensores de temperatura, dirección y velocidad del viento, se extendía hacia afuera y hacia arriba desde la parte superior de una de las patas del módulo de aterrizaje. Un sismómetro , un imán y objetivos de prueba de cámara , y un espejo de aumento están montados frente a las cámaras, cerca de la antena de alta ganancia. Un compartimento interior ambientalmente controlado albergaba el experimento de biología y el espectrómetro de masas cromatógrafo de gases . El espectrómetro de fluorescencia de rayos X también se montó dentro de la estructura. Se colocó un sensor de presión debajo del cuerpo del módulo de aterrizaje. La carga útil científica tenía una masa total de aproximadamente 91 kg (201 lb).

Experimentos biológicos

Los módulos de aterrizaje Viking llevaron a cabo experimentos biológicos diseñados para detectar vida en el suelo marciano (si existiera) con experimentos diseñados por tres equipos separados, bajo la dirección del científico jefe Gerald Soffen de la NASA. Un experimento resultó positivo para la detección del metabolismo (vida actual), pero basándose en los resultados de los otros dos experimentos que no lograron revelar ninguna molécula orgánica en el suelo, la mayoría de los científicos se convencieron de que los resultados positivos probablemente fueron causados ​​por factores no biológicos. Reacciones químicas provenientes de condiciones del suelo altamente oxidantes. [20]

Aunque hubo un pronunciamiento de la NASA durante la misión diciendo que los resultados del módulo de aterrizaje Viking no demostraron biofirmas concluyentes en los suelos de los dos lugares de aterrizaje, los resultados de las pruebas y sus limitaciones aún están bajo evaluación. La validez de los resultados positivos de la 'Liberación Etiquetada' (LR) dependía enteramente de la ausencia de un agente oxidante en el suelo marciano, pero más tarde el módulo de aterrizaje Phoenix descubrió uno en forma de sales de perclorato . [21] [22] Se ha propuesto que compuestos orgánicos podrían haber estado presentes en el suelo analizado tanto por Viking 1 como por Viking 2 , pero pasaron desapercibidos debido a la presencia de perclorato, como lo detectó Phoenix en 2008. [23] Investigadores descubrió que el perclorato destruirá la materia orgánica cuando se caliente y producirá clorometano y diclorometano , los compuestos de cloro idénticos descubiertos por ambos módulos de aterrizaje Viking cuando realizaron las mismas pruebas en Marte. [24]

La cuestión de la vida microbiana en Marte sigue sin resolverse. No obstante, el 12 de abril de 2012, un equipo internacional de científicos informó sobre estudios, basados ​​en especulaciones matemáticas a través del análisis de la complejidad de los experimentos de Liberación Etiquetada de la Misión Viking de 1976, que pueden sugerir la detección de "vida microbiana existente en Marte". [ 25] [26] Además, en 2018 se publicaron nuevos hallazgos del nuevo examen de los resultados del espectrómetro de masas con cromatógrafo de gases (GCMS).

Cámara/sistema de imágenes

El líder del equipo de imágenes fue Thomas A. Mutch , geólogo de la Universidad de Brown en Providence, Rhode Island . La cámara utiliza un espejo móvil para iluminar 12 fotodiodos . Cada uno de los 12 diodos de silicio está diseñado para ser sensible a diferentes frecuencias de luz.

Se colocan varios diodos de banda ancha (designados BB1, BB2, BB3 y BB4) para enfocar con precisión a distancias de entre seis y 43 pies del módulo de aterrizaje. [28]  Un diodo de banda ancha de baja resolución se denominó SURVEY. [28]   También hay tres diodos de banda estrecha de baja resolución (llamados AZUL, VERDE y ROJO) para obtener imágenes en color , y otros tres (IR1, IR2 e IR3) para imágenes infrarrojas . [28]

Las cámaras escanearon a una velocidad de cinco líneas de escaneo verticales por segundo, cada una compuesta por 512 píxeles. Las imágenes panorámicas de 300 grados estaban compuestas por 9150 líneas. El escaneo de las cámaras fue lo suficientemente lento como para que en una toma del equipo tomada durante el desarrollo del sistema de imágenes varios miembros aparecieran varias veces en la toma mientras se movían mientras la cámara escaneaba. [29] [30]

Sala de control del Viking en el Laboratorio de Propulsión a Chorro , días antes del aterrizaje del Viking 1.

Sistemas de control

Los módulos de aterrizaje Viking utilizaron una computadora de guía, control y secuenciación (GCSC) que constaba de dos computadoras Honeywell HDC 402 de 24 bits con 18 K de memoria de cable plateado , mientras que los orbitadores Viking usaron un subsistema de computadora de comando (CCS) que usaba dos 18 diseñados a medida. Procesadores serie de bits. [31] [32] [33]

Costo financiero del programa Viking

Los dos orbitadores costaron entonces 217 millones de dólares, lo que equivale a unos mil millones de dólares en 2023. [34] [35] La parte más cara del programa fue la unidad de detección de vida del módulo de aterrizaje, que costó alrededor de $ 60 millones en ese entonces o $ 400 millones en 2023. [34] [35] El desarrollo del diseño del módulo de aterrizaje Viking costó 357 millones de dólares. [34] Esto fue décadas antes del enfoque "más rápido, mejor y más barato" de la NASA, y Viking necesitaba ser pionero en tecnologías sin precedentes bajo la presión nacional provocada por la Guerra Fría y las secuelas de la Carrera Espacial , todo bajo la perspectiva de posiblemente descubrir vida extraterrestre. por primera vez. [34] Los experimentos tuvieron que cumplir con una directiva especial de 1971 que exigía que ningún fallo detuviera el regreso de más de un experimento, una tarea difícil y costosa para un dispositivo con más de 40.000 piezas. [34]

Desarrollar el sistema de cámara Viking costó 27,3 millones de dólares, o alrededor de 200 millones de dólares en 2023. [34] [35] Cuando se completó el diseño del sistema de imágenes, fue difícil encontrar a alguien que pudiera fabricar su diseño avanzado. [34] Posteriormente, los directores del programa fueron elogiados por defenderse de la presión de optar por un sistema de imágenes más simple y menos avanzado, especialmente cuando llegaron las opiniones. [34] Sin embargo, el programa ahorró algo de dinero al eliminar un tercer módulo de aterrizaje y reducir el número de experimentos en el módulo de aterrizaje. [34]

En general, la NASA dice que se gastaron mil millones de dólares de la década de 1970 en el programa, [5] [6] que, cuando se ajusta la inflación a dólares de 2023, son aproximadamente 6 mil millones de dólares. [35]

Fin de la misión

Finalmente, todas las naves fallaron, una por una, de la siguiente manera: [1]

El programa Viking finalizó el 21 de mayo de 1983. Para evitar un impacto inminente con Marte, la órbita del orbitador Viking 1 se elevó el 7 de agosto de 1980, antes de cerrarlo 10 días después. El impacto y la posible contaminación en la superficie del planeta es posible a partir de 2019. [5]

En diciembre de 2006, el Mars Reconnaissance Orbiter descubrió que el módulo de aterrizaje Viking 1 estaba a unos 6 kilómetros de su lugar de aterrizaje previsto . [36]

Artefacto de mensaje

Cada módulo de aterrizaje Viking llevaba un pequeño punto de microfilm que contenía los nombres de varios miles de personas que habían trabajado en la misión. [37] Varias sondas espaciales anteriores habían llevado artefactos de mensajes, como la placa Pioneer y el Disco de Oro de la Voyager . Sondas posteriores también llevaron monumentos conmemorativos o listas de nombres, como el rover Perseverance que reconoce a los casi 11 millones de personas que se inscribieron para incluir sus nombres en la misión.

Ubicaciones del módulo de aterrizaje vikingo

Mapa de Marte
Mapa de imágenes interactivo de la topografía global de Marte , superpuesto con la posición de los vehículos exploradores y de aterrizaje marcianos . La coloración del mapa base indica elevaciones relativas de la superficie marciana.
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Marte 3
Marte 6
Módulo de aterrizaje polar en Marte ↓
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Perserverancia ※
Fénix
EDM Schiaparelli
extranjero
Espíritu
Zhurong
vikingo 1
vikingo 2

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

enlaces externos

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