Mars 2020 es una misión de la NASA que incluye el rover Perseverance , el pequeño helicóptero robótico Ingenuity , ahora retirado , y los sistemas de entrega asociados, como parte del Programa de Exploración de Marte . Mars 2020 se lanzó en un cohete Atlas V a las 11:50:01 UTC del 30 de julio de 2020, [4] y aterrizó en el cráter marciano Jezero el 18 de febrero de 2021, con confirmación recibida a las 20:55 UTC. [5] El 5 de marzo de 2021, la NASA nombró el lugar de aterrizaje Octavia E. Butler Landing . [6] Al 3 de octubre de 2024, Perseverance ha estado en Marte durante 1287 soles (1323 días en total ; 3 años, 228 días). [7] [8] [9] [10] [11] Ingenuity operó en Marte durante 1042 soles (1071 días en total ; 2 años, 341 días) antes de sufrir daños graves en las palas del rotor, posiblemente las cuatro, lo que provocó que la NASA retirara la nave el 25 de enero de 2024. [12] [13]
Perseverance está investigando un entorno antiguo astrobiológicamente relevante en Marte por sus procesos geológicos superficiales y su historia , y evaluando su habitabilidad pasada , la posibilidad de vida pasada en Marte y el potencial de preservación de biofirmas dentro de materiales geológicos accesibles. [14] [15] Almacenará contenedores de muestras a lo largo de su ruta para su recuperación por una posible futura misión de retorno de muestras a Marte . [15] [16] [17] La misión Mars 2020 fue anunciada por la NASA en diciembre de 2012 en la reunión de otoño de la Unión Geofísica Americana en San Francisco. El diseño de Perseverance se deriva del rover Curiosity , y utiliza muchos componentes ya fabricados y probados además de nuevos instrumentos científicos y un taladro de núcleo . [18] El rover también emplea diecinueve cámaras y dos micrófonos, [19] lo que permite la grabación de audio del entorno marciano. El 30 de abril de 2021, Perseverance se convirtió en la primera nave espacial en escuchar y grabar a otra nave espacial, el helicóptero Ingenuity , en otro planeta.
El lanzamiento de Mars 2020 fue la tercera de tres misiones espaciales enviadas hacia Marte durante la ventana de lanzamiento de Marte de julio de 2020 , con misiones también lanzadas por las agencias espaciales nacionales de los Emiratos Árabes Unidos (la Misión a Marte de los Emiratos con el orbitador Hope el 19 de julio de 2020) y China (la misión Tianwen -1 el 23 de julio de 2020, con un orbitador, cámaras desplegables y remotas, un módulo de aterrizaje y un rover Zhurong ).
La misión Marte 2020 fue anunciada por la NASA el 4 de diciembre de 2012, en la reunión de otoño de la Unión Geofísica Americana en San Francisco. [20] La selección de Marte como objetivo de la misión insignia de la NASA provocó sorpresa en algunos miembros de la comunidad científica. Algunos criticaron a la NASA por seguir centrándose en la exploración de Marte en lugar de otros destinos del Sistema Solar en tiempos de presupuesto limitado. [21] [22] El apoyo provino del representante de los EE. UU. por California, Adam Schiff , quien dijo que estaba interesado en la posibilidad de adelantar la fecha de lanzamiento, lo que permitiría una carga útil más grande. [20] El educador científico Bill Nye respaldó el papel de retorno de muestras de Marte, diciendo que esto sería "extraordinariamente fantástico, cambiaría el mundo y sería digno". [23]
La misión tiene como objetivo buscar señales de condiciones habitables en Marte en el pasado antiguo, y también buscar evidencia (o biofirmas ) de vida microbiana pasada y agua. La misión se lanzó el 30 de julio de 2020 en un Atlas V-541 , [20] y el Laboratorio de Propulsión a Chorro administra la misión. La misión es parte del Programa de Exploración de Marte de la NASA . [24] [25] [26] [16] El Equipo de Definición Científica propuso que el rover recolectara y empaquetara hasta 31 muestras de núcleos de roca y suelo superficial para una misión posterior para traerlos de regreso para un análisis definitivo en la Tierra. [27] En 2015, ampliaron el concepto, planeando recolectar aún más muestras y distribuir los tubos en pequeñas pilas o escondites en la superficie de Marte. [28]
En septiembre de 2013, la NASA lanzó un Anuncio de Oportunidad para que los investigadores propusieran y desarrollaran los instrumentos necesarios, incluido el Sistema de Almacenamiento de Muestras. [29] [30] Los instrumentos científicos para la misión fueron seleccionados en julio de 2014 después de una competencia abierta basada en los objetivos científicos establecidos un año antes. [31] [32] La ciencia realizada por los instrumentos del rover proporcionará el contexto necesario para los análisis detallados de las muestras recuperadas. [33] El presidente del Equipo de Definición Científica declaró que la NASA no presume que alguna vez haya existido vida en Marte, pero dados los recientes hallazgos del rover Curiosity , la vida marciana en el pasado parece posible. [33]
El rover Perseverance explorará un sitio que probablemente haya sido habitable. Buscará señales de vida pasada, reservará un depósito retornable con las muestras de suelo y núcleos de roca más convincentes y demostrará la tecnología necesaria para la futura exploración humana y robótica de Marte. Un requisito clave de la misión es que debe ayudar a preparar a la NASA para su misión de retorno de muestras de Marte a largo plazo y los esfuerzos de la misión tripulada . [15] [16] [17] El rover realizará mediciones y demostraciones tecnológicas para ayudar a los diseñadores de una futura expedición humana a comprender los peligros que plantea el polvo marciano y probará la tecnología para producir una pequeña cantidad de oxígeno puro ( O 2 ) a partir del dióxido de carbono atmosférico marciano ( CO 2 ). [34]
La tecnología de aterrizaje de precisión mejorada que aumenta el valor científico de las misiones robóticas también será fundamental para la futura exploración humana en la superficie. [35] Basándose en los aportes del Equipo de Definición Científica, la NASA definió los objetivos finales para el rover 2020. Estos se convirtieron en la base para solicitar propuestas para proporcionar instrumentos para la carga útil científica del rover en la primavera de 2014. [34] La misión también intentará identificar agua subterránea , mejorar las técnicas de aterrizaje y caracterizar el clima , el polvo y otras condiciones ambientales potenciales que podrían afectar a los futuros astronautas que vivan y trabajen en Marte. [36]
Un requisito clave de la misión para este rover es que debe ayudar a preparar a la NASA para su campaña de misión de retorno de muestras a Marte (MSR), [37] [38] [39] que es necesaria antes de que tenga lugar cualquier misión tripulada. [15] [16] [17] Tal esfuerzo requeriría tres vehículos adicionales: un orbitador, un rover de búsqueda y un vehículo de ascenso a Marte (MAV) de dos etapas y combustible sólido . [40] [41] El rover Perseverance recogerá entre 20 y 30 muestras perforadas y las almacenará en pequeños tubos dentro de pequeños tubos , [42] y las dejará en la superficie de Marte para su posible recuperación posterior por parte de la NASA en colaboración con la ESA . [39] [42] Un "rover de búsqueda" recuperaría los cachés de muestras y los entregaría a un vehículo de ascenso a Marte (MAV) de dos etapas y combustible sólido . En julio de 2018, la NASA contrató a Airbus para producir un estudio conceptual de "rover de búsqueda". [43] El MAV se lanzaría desde Marte y entraría en una órbita de 500 km y se encontraría con el Next Mars Orbiter o el Earth Return Orbiter . [39] El contenedor de muestra se transferiría a un vehículo de entrada a la Tierra (EEV) que lo traería a la Tierra, entraría en la atmósfera bajo un paracaídas y aterrizaría para su recuperación y análisis en laboratorios seguros especialmente diseñados. [38] [39]
En la primera campaña científica, Perseverance realizará un recorrido en arco hacia el sur desde su lugar de aterrizaje hasta la unidad Séítah para realizar una "inmersión de los pies" en la unidad y recolectar mediciones de detección remota de objetivos geológicos. Después, regresará al suelo del cráter fracturado para recolectar la primera muestra de núcleo allí. El paso por el lugar de aterrizaje de Octavia B. Butler concluye la primera campaña científica.
La segunda campaña comenzará con varios meses de viaje hacia las "Tres Bifurcaciones", donde Perseverancia puede acceder a ubicaciones geológicas en la base del antiguo delta del río Neretva, así como ascender el delta conduciendo por una pared del valle hacia el noroeste. [44]
Los tres componentes principales de la nave espacial Mars 2020 son la etapa de crucero de 539 kg (1188 lb) [45] para viajar entre la Tierra y Marte; el sistema de entrada, descenso y aterrizaje (EDLS) que incluye el vehículo de descenso de 575 kg (1268 lb) [45] con cubierta aerodinámica + escudo térmico de 440 kg (970 lb); y la etapa de descenso de 1070 kg (2360 lb) (masa cargada) [45] necesaria para llevar a Perseverance e Ingenuity de manera segura a la superficie marciana. La etapa de descenso lleva 400 kg (880 lb) de propulsor de aterrizaje para el último arranque de aterrizaje suave después de ser desacelerada por un paracaídas de 21,5 m (71 ft) de ancho y 81 kg (179 lb). [45] El rover de 1025 kg (2260 lb) [45] está basado en el diseño de Curiosity . [20] Si bien existen diferencias en los instrumentos científicos y la ingeniería necesaria para respaldarlos, todo el sistema de aterrizaje (incluida la etapa de descenso y el escudo térmico) y el chasis del rover podrían recrearse esencialmente sin ingeniería ni investigación adicionales. Esto reduce el riesgo técnico general de la misión, al tiempo que ahorra fondos y tiempo en el desarrollo. [46]
Una de las mejoras es una técnica de guía y control llamada "Navegación relativa al terreno" (TRN) para afinar la dirección en los momentos finales del aterrizaje. [47] [48] Este sistema permitió un aterrizaje dentro de una elipse de 7,7 km × 6,6 km (4,8 mi × 4,1 mi) [49] de ancho con un error de posicionamiento de 40 m (130 pies) y evitó obstáculos. [50] Esta es una mejora notable con respecto a la misión del Laboratorio Científico de Marte que tenía un área elíptica de 7 por 20 km (4,3 por 12,4 mi). [51] En octubre de 2016, la NASA informó sobre el uso del cohete Xombie para probar el Sistema de visión del módulo de aterrizaje (LVS), como parte de las tecnologías experimentales del banco de pruebas de vuelo propulsado de ascenso y descenso autónomo (ADAPT), para el aterrizaje de la misión Marte 2020, destinado a aumentar la precisión del aterrizaje y evitar obstáculos. [52] [53]
Perseverance fue diseñado con la ayuda del equipo de ingeniería de Curiosity , ya que ambos son bastante similares y comparten hardware común. [20] [54] Los ingenieros rediseñaron las ruedas de Perseverance para que sean más robustas que las de Curiosity , que, después de kilómetros de conducción en la superficie marciana, han mostrado un deterioro progresivo. [55] Perseverance tendrá ruedas de aluminio más gruesas y duraderas , con un ancho reducido y un diámetro mayor, 52,5 cm (20,7 pulgadas), que las ruedas de 50 cm (20 pulgadas) de Curiosity . [56] [57] Las ruedas de aluminio están cubiertas con tacos para tracción y radios de titanio curvados para un soporte elástico. [58] La combinación del conjunto de instrumentos más grande, el nuevo sistema de muestreo y almacenamiento en caché y las ruedas modificadas hacen que Perseverance sea un 14 por ciento más pesado que Curiosity , con 1.025 kg (2.260 lb) y 899 kg (1.982 lb), respectivamente. [57] El rover incluirá un brazo robótico de cinco articulaciones de 2,1 m (6 pies 11 pulgadas) de largo. El brazo se utilizará en combinación con una torreta para analizar muestras geológicas de la superficie marciana. [59]
Un generador termoeléctrico de radioisótopos multimisión (MMRTG), que quedó como repuesto para Curiosity durante su construcción, se integró en el rover para suministrar energía eléctrica. [20] [60] El generador tiene una masa de 45 kg (99 lb) y contiene 4,8 kg (11 lb) de dióxido de plutonio como fuente de suministro constante de calor que se convierte en electricidad. [61] La energía eléctrica generada es de aproximadamente 110 vatios en el lanzamiento con una pequeña disminución durante el tiempo de la misión. [61]
Se incluyen dos baterías recargables de iones de litio para satisfacer las demandas máximas de las actividades del rover cuando la demanda excede temporalmente los niveles de salida eléctrica constantes del MMRTG. El MMRTG ofrece una vida útil operativa de 14 años y fue proporcionado a la NASA por el Departamento de Energía de los Estados Unidos . [61] A diferencia de los paneles solares, el MMRTG no depende de la presencia del Sol para obtener energía, lo que proporciona a los ingenieros una flexibilidad significativa para operar los instrumentos del rover incluso de noche y durante tormentas de polvo, y durante la temporada de invierno. [61]
El radar RIMFAX, desarrollado por Noruega, es uno de los siete instrumentos que se han colocado a bordo. El radar se ha desarrollado junto con el FFI ( Norwegian Defence Research Establishment ), dirigido por el investigador principal Svein-Erik Hamran del FFI, el Centro Espacial Noruego [62] y varias empresas noruegas. También se ha encontrado espacio por primera vez para un helicóptero no tripulado , que será controlado por el ingeniero cibernético formado en la NTNU ( Norwegian University of Science and Technology ) Håvard Fjær Grip y su equipo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Los Ángeles. [63]
Cada misión a Marte contribuye a una cadena de innovación en curso. Cada una se basa en operaciones anteriores o tecnologías probadas y contribuye de manera única a las misiones futuras. Al utilizar esta estrategia, la NASA puede ampliar las fronteras de lo que es factible actualmente sin dejar de depender de los avances anteriores. [ cita requerida ]
El rover Curiosity , que aterrizó en Marte en 2012, es directamente responsable de gran parte del diseño del rover Perseverance , incluido su mecanismo de entrada, descenso y aterrizaje. Con Perseverance , se demostrarán nuevas innovaciones tecnológicas y se mejorarán las capacidades de entrada, descenso y aterrizaje. Estos avances ayudarán a abrir la puerta a futuras misiones robóticas y humanas a la Luna y Marte. [ cita requerida ]
Ingenuity es un helicóptero coaxial robótico en desuso que realizó los primeros vuelos aéreos en otro planeta. [64]
Se desplegó desde la parte inferior de Perseverance y utiliza un control autónomo guiado por instrucciones del plan de vuelo cargadas desde el control de la misión. [65] [64]
Después de cada aterrizaje, transmite fotografías y otros datos a Perseverance , que retransmite la información a la Tierra. La NASA se basará en el diseño del helicóptero para futuras misiones a Marte. [66] El helicóptero voló 72 veces hasta el final de su misión el 25 de enero de 2024. [67]
La misión se centra en explorar el cráter Jezero , que los científicos especulan que era un lago de 250 m (820 pies) de profundidad hace unos 3.900 millones a 3.500 millones de años. [68] Jezero hoy presenta un delta de río prominente donde el agua que fluye a través de él depositó mucho sedimento a lo largo de los eones, lo que es "extremadamente bueno para preservar biofirmas ". [68] [69] Los sedimentos en el delta probablemente incluyen carbonatos y sílice hidratada, conocidos por preservar fósiles microscópicos en la Tierra durante miles de millones de años. [70] Antes de la selección de Jezero, ocho sitios de aterrizaje propuestos para la misión estaban bajo consideración en septiembre de 2015; Columbia Hills en el cráter Gusev , el cráter Eberswalde , el cráter Holden , el cráter Jezero, [71] [72] Mawrth Vallis , el noreste de Syrtis Major Planum , Nili Fossae y el suroeste de Melas Chasma . [73]
Del 8 al 10 de febrero de 2017 se celebró un taller en Pasadena (California ) para analizar estos sitios, con el objetivo de reducir la lista a tres sitios para su posterior consideración. [74] Los tres sitios elegidos fueron el cráter Jezero, el Northeastern Syrtis Major Planum y Columbia Hills. [75] El cráter Jezero fue finalmente seleccionado como sitio de aterrizaje en noviembre de 2018. [68] Se espera que el "rover de búsqueda" para traer las muestras se lance en 2026. El aterrizaje y las operaciones de superficie del "rover de búsqueda" se llevarían a cabo a principios de 2029. El regreso más temprano a la Tierra está previsto para 2031. [76]
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La ventana de lanzamiento, cuando las posiciones de la Tierra y Marte eran óptimas para viajar a Marte, se abrió el 17 de julio de 2020 y duró hasta el 15 de agosto de 2020. [77] El cohete se lanzó el 30 de julio de 2020 a las 11:50 UTC, y el rover aterrizó en Marte el 18 de febrero de 2021 a las 20:55 UTC, con una misión de superficie planificada de al menos un año marciano (668 soles o 687 días terrestres). [78] [79] [80] Otras dos misiones a Marte se lanzaron en esta ventana: la Agencia Espacial de los Emiratos Árabes Unidos lanzó su Misión a Marte de los Emiratos con el orbitador Hope el 20 de julio de 2020, que llegó a la órbita de Marte el 8 de febrero de 2021, y la Administración Espacial Nacional de China lanzó Tianwen-1 el 23 de julio de 2020, llegando a la órbita el 10 de febrero de 2021, y aterrizó suavemente con éxito con el rover Zhurong el 14 de mayo de 2021. [81]
La NASA anunció que todas las maniobras de corrección de trayectoria (TCM) habían sido un éxito. La nave espacial encendió sus propulsores para ajustar su rumbo hacia Marte, desplazando el punto de mira inicial de la sonda tras el lanzamiento hacia el Planeta Rojo. [82]
Antes del aterrizaje, el equipo científico de un módulo de aterrizaje anterior de la NASA, InSight , anunció que intentarían detectar la secuencia de entrada, descenso y aterrizaje (EDL) de la misión Mars 2020 utilizando los sismómetros de InSight. A pesar de estar a más de 3.400 km (2.100 mi) de distancia del lugar de aterrizaje en Marte, el equipo indicó que existía la posibilidad de que los instrumentos de InSight fueran lo suficientemente sensibles como para detectar el impacto hipersónico de los dispositivos de equilibrio de masa de crucero de Mars 2020 con la superficie marciana. [83] [84]
El aterrizaje del rover se planeó de manera similar al Laboratorio Científico de Marte utilizado para desplegar Curiosity en Marte en 2012. La nave desde la Tierra era una cápsula de fibra de carbono que protegía al rover y otros equipos del calor durante la entrada en la atmósfera de Marte y la guía inicial hacia el sitio de aterrizaje planificado. Una vez atravesado, la nave desprendió el escudo térmico inferior y desplegó un paracaídas desde la carcasa trasera para reducir la velocidad del descenso a una velocidad controlada. Con la nave moviéndose a menos de 320 km/h (200 mph) y aproximadamente a 1,9 km (1,2 mi) de la superficie, el conjunto del rover y la grúa aérea se desprendió de la carcasa trasera, y los cohetes en la grúa aérea controlaron el descenso restante al planeta. A medida que la grúa aérea se acercaba a la superficie, bajó a Perseverance mediante cables hasta que confirmó el aterrizaje, desconectó los cables y voló una distancia para evitar dañar el rover. [85]
El 18 de febrero de 2021, a las 20:55 UTC, Perseverance aterrizó con éxito en la superficie de Marte con la ayuda de la grúa aérea para comenzar su fase científica y comenzó a enviar imágenes a la Tierra. [86] Ingenuity informó a la NASA a través de los sistemas de comunicaciones de Perseverance al día siguiente, confirmando su estado. No se esperaba que el helicóptero se desplegara hasta al menos 60 días después de la misión. [87] La NASA también confirmó que el micrófono a bordo de Perseverance había sobrevivido a la entrada, el descenso y el aterrizaje (EDL), junto con otros dispositivos de grabación visual de alta gama, y publicó el primer audio grabado en la superficie de Marte poco después del aterrizaje, [88] capturando el sonido de una brisa marciana [89] así como un zumbido del propio rover. El 7 de mayo de 2021, la NASA confirmó que Perseverance logró grabar audio y video del cuarto vuelo de Ingenuity que tuvo lugar el 30 de abril de 2021. [90]
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La NASA planea gastar aproximadamente 2.800 millones de dólares en la misión Mars 2020 a lo largo de 10 años: casi 2.200 millones de dólares en el desarrollo del rover Perseverance , 80 millones de dólares en el helicóptero Ingenuity , 243 millones de dólares en servicios de lanzamiento y 296 millones de dólares en 2,5 años de operaciones de la misión. [37] [104] Ajustada a la inflación, Mars 2020 es la sexta misión planetaria robótica más cara realizada por la NASA y es más barata que su predecesora, el rover Curiosity . [105] Además de utilizar hardware de repuesto, Perseverance también utilizó diseños de la misión Curiosity sin necesidad de rediseñarlos, lo que ayudó a ahorrar "probablemente decenas de millones, si no 100 millones de dólares", según el ingeniero jefe adjunto de Mars 2020, Keith Comeaux. [106]
Para aumentar la conciencia pública sobre la misión Mars 2020, la NASA emprendió una campaña "Envía tu nombre a Marte", a través de la cual las personas podían enviar sus nombres a Marte en un microchip almacenado a bordo del Perseverance . Después de registrar sus nombres, los participantes recibieron un boleto digital con detalles del lanzamiento y el destino de la misión. Se presentaron 10.932.295 nombres durante el período de registro. [107] Además, la NASA anunció en junio de 2019 que se llevaría a cabo un concurso de nombres para estudiantes para el rover en el otoño de 2019, y la votación de los nueve nombres finalistas se llevaría a cabo en enero de 2020. [108] Se anunció que Perseverance era el nombre ganador el 5 de marzo de 2020. [109] [110]
En mayo de 2020, la NASA colocó una pequeña placa de aluminio en Perseverance para conmemorar el impacto de la pandemia de COVID-19 y rendir "homenaje a la perseverancia de los trabajadores de la salud de todo el mundo". La placa de Perseverance COVID-19 presenta el planeta Tierra sobre el Cetro de Asclepio , con una línea que muestra la trayectoria de la nave espacial Mars 2020 saliendo de la Tierra. [111]
El 22 de febrero de 2021, la NASA publicó imágenes ininterrumpidas del proceso de aterrizaje de Mars 2020 desde el despliegue del paracaídas hasta el aterrizaje en una transmisión en vivo . [112] Tras la publicación de estas imágenes, los ingenieros revelaron que el paracaídas del rover contenía un rompecabezas; los usuarios de Internet lo habían resuelto en seis horas. El patrón del paracaídas se basaba en un código binario y se traducía al lema del JPL (Dare Mighty Things) y las coordenadas de su sede. Los patrones irregulares se utilizan con frecuencia en los paracaídas de las naves espaciales para determinar mejor el rendimiento de partes específicas del paracaídas. [113]
Un pequeño trozo de la cubierta del ala del Wright Flyer de 1903 de los hermanos Wright está unido a un cable debajo del panel solar del Ingenuity . [114]
La científica de la NASA Swati Mohan dio la noticia del aterrizaje exitoso. [115]
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{{cite web}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )Utilizando piezas de repuesto y planes de misión desarrollados para el rover Curiosity de la NASA, la agencia espacial dice que puede construir y lanzar el rover en 2020 y mantenerse dentro de las pautas presupuestarias actuales.
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