Módulo de aterrizaje en Marte, llegó en noviembre de 2018
La misión de Exploración Interior mediante Investigaciones Sísmicas, Geodesia y Transporte de Calor ( InSight ) [1] fue un módulo de aterrizaje robótico diseñado para estudiar el interior profundo del planeta Marte . [1] [12] [13] Fue fabricado por Lockheed Martin Space , fue gestionado por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA , [14] y dos de sus tres instrumentos científicos fueron construidos por agencias europeas. [15] La misión se lanzó el 5 de mayo de 2018 a las 11:05:01 UTC a bordo de un vehículo de lanzamiento Atlas V -401 [16] y aterrizó con éxito [17] en Elysium Planitia en Marte el 26 de noviembre de 2018 a las 19:52:59 UTC . [18] [19] [16] [20] InSight estuvo activo en Marte durante 1440 soles (1480 días ; 4 años, 19 días ).
Los objetivos de InSight eran colocar un sismómetro , llamado Experimento Sísmico para Estructura Interior (SEIS), en la superficie de Marte para medir la actividad sísmica y proporcionar modelos 3D precisos del interior del planeta; y medir la transferencia de calor interna utilizando una sonda de calor llamada HP 3 para estudiar la evolución geológica temprana de Marte. [21] Esto tenía como objetivo proporcionar una nueva comprensión de cómo se formaron y evolucionaron los planetas terrestres del Sistema Solar ( Mercurio , Venus , la Tierra , Marte ) y la Luna de la Tierra .
El lanzamiento del módulo de aterrizaje estaba originalmente planeado para marzo de 2016. [13] [22] Un problema con el instrumento retrasó el lanzamiento más allá de la ventana de lanzamiento de 2016 . Los funcionarios de la NASA reprogramaron el lanzamiento de InSight para mayo de 2018 [23] y durante la espera el instrumento fue reparado. Esto aumentó el costo total de 675 millones de dólares a 830 millones de dólares. [24]
InSight aterrizó con éxito en Marte el 26 de noviembre de 2018. Debido al exceso de polvo en sus paneles solares que le impidió recargarse, la NASA puso InSight en modo de bajo consumo para detectar eventos sísmicos en julio de 2022 y continuó monitoreando el módulo de aterrizaje durante el período operativo que finalizó en diciembre. 2022. [25] [26] El 20 de diciembre de 2022, la NASA anunció que el módulo de aterrizaje InSight había perdido las comunicaciones con la Tierra el 15 de diciembre de 2022, y se declaró el final de la misión el 21 de diciembre de 2022. [6] [7]
Historia
Selección del programa de descubrimiento
InSight se une con la carcasa trasera y el módulo de aterrizaje de superficie, 2015.
InSight se conocía inicialmente como GEMS ( Geophysical Monitoring Station ), pero su nombre fue cambiado a principios de 2012 a petición de la NASA. [27] De 28 propuestas de 2010, [28] fue uno de los tres finalistas del Programa Discovery que recibió 3 millones de dólares en mayo de 2011 para desarrollar un estudio conceptual detallado. [29] En agosto de 2012, InSight fue seleccionado para su desarrollo y lanzamiento. [13] Gestionada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA con la participación de científicos de varios países, la misión tuvo un costo máximo de 425 millones de dólares, sin incluir la financiación del vehículo de lanzamiento. [30]
Al reutilizar el sistema de aterrizaje diseñado para el módulo de aterrizaje Mars Phoenix , que aterrizó con éxito en Marte en 2008, se redujeron los costos y riesgos de la misión. [31]
Problemas de programación
Lockheed Martin comenzó la construcción del módulo de aterrizaje el 19 de mayo de 2014, [32] y las pruebas generales comenzaron el 27 de mayo de 2015. [33]
Una persistente fuga de vacío en el sismómetro suministrado por el CNES , conocido como Experimento Sísmico para Estructura Interior (SEIS), llevó a la NASA a posponer el lanzamiento planeado en marzo de 2016 hasta mayo de 2018. Cuando InSight se retrasó, el resto de la nave espacial fue devuelta a Lockheed Martin. fábrica en Colorado para su almacenamiento, y el vehículo de lanzamiento Atlas V destinado a lanzar la nave espacial fue reasignado a la misión WorldView-4 . [34]
El 9 de marzo de 2016, funcionarios de la NASA anunciaron que InSight se retrasaría hasta la ventana de lanzamiento de 2018 con un costo estimado de 150 millones de dólares. [23] [35] El lanzamiento de la nave espacial fue reprogramado el 5 de mayo de 2018 para un aterrizaje en Marte el 26 de noviembre de 2018 a las 20:00 UTC. El plan de vuelo se mantuvo sin cambios con el lanzamiento utilizando un vehículo de lanzamiento Atlas V desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California. [23] [35] Al Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA se le asignó la tarea de rediseñar y construir un nuevo recinto de vacío para el instrumento SEIS, mientras que el CNES llevó a cabo la integración y las pruebas del instrumento. [36] [37]
El 22 de noviembre de 2017, InSight completó las pruebas en vacío térmico, también conocidas como pruebas TVAC, donde la nave espacial se coloca en condiciones espaciales simuladas con presión reducida y diversas cargas térmicas. [38] El 23 de enero de 2018, después de un largo almacenamiento, sus paneles solares fueron nuevamente desplegados y probados, y se añadió al módulo de aterrizaje un segundo chip de silicio que contenía 1,6 millones de nombres del público. [39]
Efectos del polvo marciano y fin de operaciones
El módulo de aterrizaje InSight, impulsado por paneles solares y baterías, depende de ráfagas de viento periódicas llamadas " eventos de limpieza " para reducir la acumulación de polvo en los paneles. Elysium Planitia, el lugar de aterrizaje de InSight, ha experimentado menos eventos de limpieza de los necesarios para mantener las operaciones científicas impulsadas. En febrero de 2021, al comienzo del invierno marciano, las células solares de InSight producían el 27% de su capacidad debido a una gruesa capa de polvo sobre los paneles. En ese momento, la NASA comenzó el proceso de poner el módulo de aterrizaje en modo de hibernación, apagando los instrumentos de recopilación de datos según un cronograma para conservar suficiente energía para mantener calientes los componentes electrónicos del módulo de aterrizaje durante el invierno marciano. La NASA esperaba que las condiciones climáticas mejoraran y permitieran a InSight almacenar suficiente energía para salir de la hibernación en julio de 2021. [40]
En mayo de 2021, se restableció parte de la capacidad de generación usando el brazo para colocar arena de modo que pudiera soplar hacia la superficie solar. paneles y frótelos hasta dejarlos limpios. [41]
La NASA determinó en mayo de 2022 que había demasiado polvo en los paneles para continuar la misión. InSight generaba solo una décima parte de la energía de la luz solar que cuando llegó. [26] Pusieron el módulo de aterrizaje en modo de baja potencia en julio de 2022 para continuar monitoreando eventos sísmicos. La NASA continuó monitoreando InSight hasta finales de 2022, cuando la nave espacial falló dos intentos de comunicación consecutivos. [42]
Antecedentes científicos
El sismómetro del Apolo 11, 1969
Vibraciones sísmicas
Inside Mars InfoGraphic Mars InSight Lander (17 de mayo de 2022)
Ambas naves espaciales Viking llevaban sismómetros montados en sus módulos de aterrizaje, y en 1976 captaron vibraciones de diversas operaciones del módulo de aterrizaje y del viento. [43] Sin embargo, el sismómetro del módulo de aterrizaje Viking 1 no se desplegó correctamente y no se desbloqueó; el sismómetro bloqueado no pudo funcionar.
El sismómetro Viking 2 desbloqueado; operó y devolvió datos a la Tierra. [44] [45] Un problema era tener en cuenta otros datos. En Sol 80, el sismómetro Viking 2 detectó un evento. [45] No se registraron datos de viento al mismo tiempo, por lo que no fue posible determinar si los datos indicaban un evento sísmico o una ráfaga de viento. Otros datos faltantes habrían sido útiles para descartar otras fuentes de vibraciones. [45] Otros dos problemas fueron la ubicación del módulo de aterrizaje y que un cierto nivel de viento en Marte provocó una pérdida de sensibilidad del sismómetro Viking 2 . [45] Para superar estos y otros problemas, InSight tenía muchos otros sensores, se colocaba directamente en la superficie y también tenía un parabrisas.
A pesar de las dificultades, las lecturas del sismómetro Viking 2 se utilizaron para estimar el espesor de la corteza geológica marciana entre 14 y 18 km (8,7 y 11,2 millas) en el sitio del módulo de aterrizaje Viking 2 . [46] El sismómetro Viking 2 detectó vibraciones de los vientos de Marte que complementan los resultados meteorológicos. [46] [47] Existía el candidato antes mencionado para un posible marsquake , pero no fue particularmente definitivo. Los datos del viento resultaron útiles por derecho propio y, a pesar de las limitaciones de los datos, no se detectaron martemotos grandes y generalizados. [48]
Los sismómetros también se dejaron en la Luna, comenzando con el Apolo 11 en 1969, y también en las misiones Apolo 12 , 14 , 15 y 16 , y proporcionaron muchos conocimientos sobre la sismología lunar , incluido el descubrimiento de los terremotos lunares . [49] [50] La red sísmica Apolo, que estuvo en funcionamiento hasta 1977, detectó al menos 28 terremotos lunares de hasta 5,5 en la escala de Richter . [51]
Uno de los aspectos de la misión InSight fue comparar los datos sísmicos de la Tierra, la Luna y Marte. [52]
Bueno, la investigación sísmica es realmente el corazón de esta misión. La sismología es el método que hemos usado para obtener casi todo lo que sabemos, toda la información básica sobre el interior de la Tierra, y también la usamos durante la era Apolo para comprender y medir algunas de las propiedades del interior de la Tierra. la luna. Por eso queremos aplicar las mismas técnicas, pero utilizando las ondas generadas por los terremotos de Marte, por los impactos de meteoritos, para sondear profundamente el interior de Marte hasta su núcleo.
— Gravity Assist: Mars e InSight con Bruce Banerdt (3 de mayo de 2018) [53]
El 25 de octubre de 2023, los científicos, ayudados por información de InSight, informaron que el planeta Marte tiene un océano de magma radiactivo bajo su corteza. [55]
Precesión planetaria
Se tomaron mediciones de radio Doppler con Viking y veinte años después con Mars Pathfinder , y en cada caso se estimó el eje de rotación de Marte. Al combinar estos datos, se limitó el tamaño del núcleo, porque el cambio en el eje de rotación a lo largo de 20 años permitió calcular la tasa de precesión y, a partir de ahí , estimar el momento de inercia del planeta . [56] Se planeó que las mediciones de InSight del espesor de la corteza, la viscosidad del manto, el radio y la densidad del núcleo y la actividad sísmica dieran como resultado un aumento de tres a diez veces en la precisión en comparación con los datos anteriores. [57]
Objetivos
La misión InSight colocó un único módulo de aterrizaje estacionario en Marte para estudiar su interior profundo y abordar una cuestión fundamental de la ciencia planetaria y del Sistema Solar: comprender los procesos que dieron forma a los planetas rocosos del Sistema Solar interior (incluida la Tierra) hace más de cuatro mil millones de años. . [58]
Comparación de los interiores de la Tierra, Marte y la Luna (concepto artístico)
El objetivo principal de InSight era estudiar los primeros procesos evolutivos que dieron forma a Marte. Al estudiar el tamaño, el grosor, la densidad y la estructura general del núcleo , el manto y la corteza de Marte , así como la velocidad a la que el calor escapa del interior del planeta, InSight permitirá vislumbrar los procesos evolutivos de todos los planetas rocosos del planeta. el Sistema Solar interior. [59] [58] Los planetas interiores rocosos comparten una ascendencia común que comienza con la acreción . A medida que el cuerpo aumenta de tamaño, su interior se calienta y evoluciona hasta convertirse en un planeta terrestre , que contiene núcleo, manto y corteza. [60] A pesar de esta ascendencia común, cada uno de los planetas terrestres toma forma y se moldea posteriormente a través del proceso de diferenciación poco comprendido . El objetivo de la misión InSight era mejorar la comprensión de este proceso y, por extensión, de la evolución terrestre, midiendo los bloques de construcción planetarios formados por esta diferenciación: el núcleo, el manto y la corteza de un planeta terrestre. [60]
Módulo de aterrizaje InSight en Marte (concepto artístico)
La misión determinará si hay actividad sísmica , medirá la tasa de flujo de calor desde el interior, estimará el tamaño del núcleo de Marte y si el núcleo es líquido o sólido. [61] Estos datos serían los primeros de su tipo para Marte. [57] También se espera que las frecuentes explosiones de meteoritos (entre 10 y 200 eventos detectables por año para InSight ) proporcionen señales sismo-acústicas adicionales para sondear el interior de Marte. [62] El objetivo secundario de la misión era realizar un estudio en profundidad de la geofísica , la actividad tectónica y el efecto de los impactos de meteoritos en Marte , que podría proporcionar conocimientos sobre tales procesos en la Tierra. Las mediciones del espesor de la corteza, la viscosidad del manto, el radio y la densidad del núcleo y la actividad sísmica deberían dar como resultado un aumento de precisión de tres a diez veces en comparación con los datos actuales. [57] Esta es la primera vez que un módulo de aterrizaje robótico excavó tan profundamente en la corteza marciana.
En términos de procesos fundamentales que dan forma a la formación planetaria, se cree que Marte contiene el registro histórico más profundo y preciso, porque es lo suficientemente grande como para haber experimentado los primeros procesos de acreción y calentamiento interno que dieron forma a los planetas terrestres, pero es lo suficientemente pequeño. haber conservado signos de esos procesos. [58] Se espera que la fase científica dure dos años. [1]
En marzo de 2021, la NASA informó, basándose en mediciones de más de 500 terremotos realizados por el módulo de aterrizaje InSight en el planeta Marte, que el núcleo de Marte tiene entre 1.810 y 1.860 km (1.120 y 1.160 millas), aproximadamente la mitad del tamaño del núcleo de la Tierra. , y significativamente más pequeño de lo que se pensaba anteriormente, lo que sugiere un núcleo de elementos más ligeros . [63]
Diseño
Representación artística del módulo de aterrizaje InSight
La misión desarrolla además un diseño basado en el módulo de aterrizaje Phoenix Mars de 2008. [64] Debido a que InSight funciona con paneles solares , aterrizó cerca del ecuador para permitir la máxima potencia durante una vida útil proyectada de dos años (1 año marciano ). [1] La misión incluye dos microsatélites de retransmisión llamados Mars Cube One (MarCO) que se lanzaron con InSight pero volaban en formación con InSight a Marte. [sesenta y cinco]
Tres aspectos principales de la nave espacial InSight son la etapa de crucero , el sistema de entrada, descenso y aterrizaje , y el módulo de aterrizaje . [66]
Especificaciones generales
Masa
Masa total durante el crucero: 694 kg (1530 lb) [3]
Módulo de aterrizaje: 358 kg (789 lb) [3]
Aeroshell: 189 kg (417 lb) [3] Diámetro de Aeroshell (carcasa trasera y escudo térmico): 2,64 metros (8,67 pies) [3]
Etapa de crucero: 79 kg (174 lb) [3]
Propulsor y presurizador: 67 kg (148 lb) [3]
Las sondas de retransmisión volaron por separado pero pesaban 13,5 kg (30 lb) cada una (había 2) [3]
Especificaciones del módulo de aterrizaje
Masa del módulo de aterrizaje: 358 kg (789 lb) [3] , incluidos unos 50 kg de carga útil científica.
Peso de Marte (0,376 del de la Tierra): [67] 1320 N (300 lbf)
Aproximadamente 6,0 m (19,7 pies) de ancho con paneles solares desplegados. [3]
La plataforma científica tiene aproximadamente 1,56 m (5,1 pies) de ancho y entre 0,83 y 1,08 m (2,7 y 3,5 pies) de alto (dependiendo de la compresión de las piernas después del aterrizaje). [3]
La longitud del brazo robótico es de 1,8 m (5,9 pies) [3]
Inclinación del módulo de aterrizaje al aterrizar en Marte: 4° [68]
Fuerza
Comparación de la energía de un solo sol generada por varias sondas en Marte. (30 de noviembre de 2018)
Los paneles solares produjeron 4,6 kilovatios-hora en Sol 1 [71]
Carga útil
El módulo de aterrizaje InSight con instrumentos etiquetadosUna animación del topo HP 3 excavando en Marte.
La carga útil del módulo de aterrizaje de InSight tenía una masa total de 50 kg (110 lb), incluidos instrumentos científicos y sistemas de soporte como el conjunto de sensores de carga útil auxiliar, cámaras, el sistema de despliegue de instrumentos y un retrorreflector láser . [3]
InSight realizó tres experimentos importantes utilizando SEIS, HP 3 y RISE. [72] SEIS es un sismómetro muy sensible que mide vibraciones; HP 3 utiliza una sonda excavadora para medir las propiedades térmicas del subsuelo. [72] RISE utiliza el equipo de comunicación por radio en el módulo de aterrizaje y en la Tierra para medir el movimiento general del planeta Marte que podría revelar el tamaño y la densidad de su núcleo.
El paquete de flujo de calor y propiedades físicas (HP 3 ), proporcionado por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), incluía un radiómetro y una sonda de flujo de calor. [76] [64] [78] [79] La sonda, conocida como "clavo automartillador" y apodada " el topo ", fue diseñada para excavar 5 m (16 pies) debajo de la superficie marciana mientras arrastraba una correa. , con sensores de calor integrados para estudiar las propiedades térmicas del interior de Marte y así revelar información única sobre la historia geológica del planeta. [76] [64] [78] [79] El mecanismo de martilleo dentro del topo fue diseñado por la empresa polaca Astronika y el Centro de Investigación Espacial de la Academia Polaca de Ciencias bajo contrato y en cooperación con DLR. [80] La correa contiene sensores de temperatura precisos cada 10 cm (3,9 pulgadas) para medir el perfil de temperatura del subsuelo. [76] [81]
El Experimento de Rotación y Estructura Interior (RISE), dirigido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), fue un experimento de radiociencia que utiliza la radio de banda X del módulo de aterrizaje para proporcionar mediciones precisas de la rotación planetaria para comprender mejor el interior de Marte. [82] El seguimiento por radio en banda X, capaz de alcanzar una precisión inferior a 2 cm (0,79 pulgadas), se basa en datos anteriores del programa Viking y del Mars Pathfinder . [76] Los datos anteriores permitieron estimar el tamaño del núcleo , pero con más datos de InSight , se puede determinar la amplitud de nutación . [76] Una vez que se comprendan mejor la dirección del eje de giro, la precesión y las amplitudes de nutación, debería ser posible calcular el tamaño y la densidad del núcleo y el manto marcianos . [76] Esto debería aumentar la comprensión de la formación de planetas terrestres (por ejemplo, la Tierra) y exoplanetas rocosos . [76]
El brazo de despliegue de instrumentos (IDA) es un brazo robótico de 1,8 m (5,9 pies) que desplegó el SEIS, el escudo térmico y eólico y los instrumentos HP 3 en la superficie de Marte. [87] Es un manipulador motorizado de 4 grados de libertad , construido con tubos compuestos de fibra de carbono . Originalmente diseñado para la misión cancelada Mars Surveyor , el IDA cuenta con una pala, una garra accionada por cera y una cámara IDC. [88] [89]
La cámara de implementación de instrumentos (IDC) es una cámara en color basada en el diseño de la cámara de navegación Mars Exploration Rover y Mars Science Laboratory . Está montado en el brazo de despliegue de instrumentos, genera imágenes de los instrumentos en la plataforma del módulo de aterrizaje y proporciona vistas estereoscópicas del terreno que rodea el lugar de aterrizaje. Cuenta con un campo de visión de 45° y utiliza un detector CCD de 1024 × 1024 píxeles . [90] El sensor IDC era originalmente blanco y negro para obtener la mejor resolución; Se implementó un programa que se probó con una Hazcam estándar y, dado que se cumplieron los plazos y presupuestos de desarrollo, se reemplazó por un sensor de color. [91]
La cámara de contexto de instrumentos (ICC) es una cámara a color basada en el diseño MER/MSL Hazcam . Está montado debajo de la plataforma del módulo de aterrizaje y con su campo de visión panorámico de gran angular de 120° proporciona una vista complementaria del área de despliegue de instrumentos. Al igual que el IDC, utiliza un detector CCD de 1024 × 1024 píxeles . [90]
Los dos cubesats de relevo 6U formaban parte del programa general de InSight y se lanzaron al mismo tiempo que el módulo de aterrizaje, pero estaban conectados a la etapa superior del centauro (la segunda etapa de InSight en el lanzamiento). Fueron expulsados de la etapa después del lanzamiento y se dirigieron a Marte independientemente de la etapa de crucero principal InSight con el módulo de aterrizaje. [92]
Módulo de aterrizaje gemelo
JPL también construyó un modelo de ingeniería a escala real, llamado ForeSight . Esto se utilizó para practicar el despliegue de instrumentos, probar nuevas formas de implementar el instrumento HP 3 y probar métodos para reducir el ruido del sismómetro. [93]
Una vez finalizada la misión, el banco de pruebas se está desechando y sus piezas se ofrecerán a otros equipos, como el Mars Sample Retrieval Lander (SRL) para la campaña Mars Sample Return en el JPL, para que los reutilicen para sus propias necesidades. Todo lo que no sea necesario se almacenará. Por el momento, no está previsto realizar ningún intento de restaurar ForeSight o enviarlo a un museo. [94]
Viaje a Marte
Lanzamiento
El 28 de febrero de 2018, InSight fue enviado en un avión de carga C-17 desde el edificio Lockheed Martin Space en Denver a la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California para integrarse al vehículo de lanzamiento. [95] El módulo de aterrizaje se lanzó el 5 de mayo de 2018 y llegó a Marte aproximadamente a las 19:54 UTC del 26 de noviembre de 2018.
El lanzamiento fue gestionado por el Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA . InSight estaba originalmente programado para su lanzamiento el 4 de marzo de 2016 en un Atlas V 401 (carenado de 4 metros/cero (0) propulsores de cohetes sólidos /motor único (1) Centaur ) desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California, EE. UU., [96] pero fue cancelado en diciembre de 2015 debido a una fuga de vacío en el instrumento SEIS. [97] [98] [99] La ventana de lanzamiento reprogramada se extendió del 5 de mayo al 8 de junio de 2018.
Los componentes principales del vehículo de lanzamiento incluyen:
El viaje a Marte duró 6,5 meses a lo largo de 484 millones de kilómetros (301 millones de millas) hasta el aterrizaje el 26 de noviembre. [16] [20] Después de un aterrizaje exitoso, comenzó una fase de despliegue de tres meses de duración como parte de su misión principal de dos años (un poco más de un año marciano ). [100] [101]
InSight en camino a Marte
Crucero
Una animación de la trayectoria de InSight del 5 de mayo de 2018 al 26 de noviembre de 2018: Conocimiento ·Tierra ·Marte
Después de su lanzamiento desde la Tierra el 5 de mayo de 2018, navegó por el espacio interplanetario durante 6,5 meses recorriendo 484 millones de kilómetros (301 millones de millas) para aterrizar el 26 de noviembre de ese año. [16] [20]
La etapa de crucero InSight partió de la Tierra a una velocidad de 10.000 kilómetros por hora (6.200 mph). [102] Las sondas MarCo fueron expulsadas del propulsor Centaur de segunda etapa y viajaron a Marte independientemente de la etapa de crucero InSight, pero todas fueron lanzadas juntas. [ cita necesaria ]
Durante el viaje a Marte, la etapa de crucero InSight realizó varios ajustes de rumbo, y el primero de ellos (TCM-1) tuvo lugar el 22 de mayo de 2018. [102] La etapa de crucero que transporta el módulo de aterrizaje incluye paneles solares, antena y rastreadores de estrellas. , Sensor solar , unidad de medida inercial entre sus tecnologías. [102] Los propulsores están en realidad en el módulo de aterrizaje InSight , pero hay recortes en el armazón para que los cohetes relevantes puedan ventilar hacia el espacio. [103]
La corrección final del rumbo fue el 25 de noviembre de 2018, el día antes de su aterrizaje. [104] Unas horas antes de hacer contacto con la atmósfera marciana, la etapa de crucero fue abandonada el 26 de noviembre de 2018. [105]
Entrada, descenso y aterrizaje
El 26 de noviembre de 2018, aproximadamente a las 19:53 UTC, los controladores de la misión recibieron una señal a través de los satélites Mars Cube One (MarCO) de que la nave espacial había aterrizado con éxito [17] en Elysium Planitia . [16] [18] [20] Después del aterrizaje, la misión tardó tres meses en desplegar y poner en servicio los instrumentos científicos geofísicos. [100] [101] Luego comenzó su misión de observar Marte, que estaba previsto que durara dos años. [1]
La masa de la nave espacial que entró en la atmósfera de Marte fue de 608 kg (1340 lb). [106] Hubo tres etapas principales en el aterrizaje de InSight: [107]
Entrada: después de separarse de la etapa de crucero, el aeroshell ingresa a la atmósfera y queda sujeto al aire y al polvo de la atmósfera marciana.
Descenso del cohete: más cerca del suelo, se expulsa el paracaídas y el módulo de aterrizaje utiliza motores de cohetes para frenar el módulo de aterrizaje antes del aterrizaje.
Secuencia de aterrizaje: [105]
25 de noviembre de 2018, corrección final del rumbo antes de EDL.
26 de noviembre de 2018, etapa de crucero desechada antes de entrar a la atmósfera.
Varios minutos más tarde, el aeroshell que contiene el módulo de aterrizaje hace contacto con la atmósfera superior marciana a 19.800 km/h (12.300 mph).
En este punto se encuentra a 130 kilómetros (80 millas) sobre Marte y en los próximos minutos aterriza, pero pasa por muchas etapas. [107]
Aeroshell se calienta a 1500 °C (2730 °F) durante el descenso.
A 385 m/s (1260 pies/s) y ~11,100 m (36,400 pies) sobre la superficie, se despliega el paracaídas.
Varios segundos después, el escudo térmico se desecha del módulo de aterrizaje.
Las piernas de aterrizaje se extendieron.
Radar de aterrizaje activado.
Backshell se descartó a una velocidad de aproximadamente 60 m/s (200 pies/s) y a 1.100 m (3.600 pies) de altitud.
Se encendieron los cohetes de aterrizaje.
Se ingresa al modo de velocidad constante aproximadamente a 50 m (160 pies) del suelo.
Se acerca al suelo a aproximadamente 5 mph (8,0 km/h).
Aterrizaje: cada una de las tres patas del módulo de aterrizaje tiene un sensor para detectar el contacto con el suelo.
Los cohetes de descenso se apagan al aterrizar.
Iniciar operaciones en superficie.
La masa del módulo de aterrizaje es de aproximadamente 358 kg (789 lb) [3] pero en Marte, que tiene 0,376 de la gravedad de la Tierra [67] , sólo pesa el equivalente a 135 kg (298 lb) en la Tierra.
Primera luz en la superficie de Marte desde la cámara de contexto de instrumentos (ICC, izquierda) y la cámara de despliegue de instrumentos (IDC, derecha) 26 de noviembre de 2018 (día de aterrizaje // Sol 0)
Después del aterrizaje de InSight (14 de diciembre de 2018)
El 26 de noviembre de 2018, InSight aterrizó con éxito en Elysium Planitia. [17]
Unas horas después del aterrizaje, el orbitador Mars Odyssey 2001 de la NASA transmitió señales que indicaban que los paneles solares de InSight se habían desplegado con éxito y estaban generando suficiente energía eléctrica para recargar sus baterías diariamente. Odyssey también transmitió un par de imágenes que muestran el lugar de aterrizaje de InSight . [108] Se adquirieron más imágenes en pares estéreo para crear imágenes en 3D, lo que permitió a InSight encontrar las mejores ubicaciones en la superficie para colocar la sonda de calor y el sismómetro. Durante las siguientes semanas, InSight verificó los indicadores de salud y monitoreó las condiciones climáticas y de temperatura en el lugar de aterrizaje. [100]
Lugar de aterrizaje
El InSight Lander visto desde el MRO (23 de septiembre de 2019)
InSight Lander – panorama (9 de diciembre de 2018)
Vistas desde el módulo de aterrizaje Mars InSight (animadas)
Como los objetivos científicos de InSight no están relacionados con ninguna característica particular de la superficie de Marte, los posibles lugares de aterrizaje se eligieron basándose en aspectos prácticos. Los sitios candidatos debían estar cerca del ecuador de Marte para proporcionar suficiente luz solar para los paneles solares durante todo el año, tener una elevación baja para permitir un frenado atmosférico suficiente durante la EDL , ser planos y relativamente libres de rocas para reducir la probabilidad de complicaciones durante el aterrizaje. y tener un terreno lo suficientemente blando como para permitir que la sonda de flujo de calor penetre bien en el suelo. [ cita necesaria ]
Un área óptima que cumple con todos estos requisitos es Elysium Planitia , por lo que los 22 posibles sitios iniciales de aterrizaje se ubicaron en esta área. [109] Las otras dos únicas áreas en el ecuador y a baja elevación, Isidis Planitia y Valles Marineris , son demasiado rocosas. Además, Valles Marineris tiene una pendiente demasiado pronunciada para permitir un aterrizaje seguro. [8]
En septiembre de 2013, los 22 sitios potenciales de aterrizaje iniciales se redujeron a cuatro, y luego se utilizó el Mars Reconnaissance Orbiter para obtener más información sobre cada uno de los cuatro sitios potenciales antes de que se tomara una decisión final. [8] [110] Cada sitio consta de una elipse de aterrizaje que mide aproximadamente 130 por 27 km (81 por 17 millas). [111]
En marzo de 2017, los científicos del Jet Propulsion Laboratory anunciaron que se había elegido el lugar de aterrizaje. Se encuentra en el oeste de Elysium Planitia en 4 ° 30'N 135 ° 54'E / 4,5 ° N 135,9 ° E / 4,5; 135,9 (Lugar de aterrizaje de Insight) . [112] El lugar de aterrizaje está a unos 600 km (370 millas) al norte de donde el rover Curiosity está operando en el cráter Gale . [113]
El 26 de noviembre de 2018, la nave espacial aterrizó con éxito en su lugar de aterrizaje [17] y, a principios de diciembre de 2018, se tomaron imágenes del módulo de aterrizaje InSight y de los componentes EDL desde el espacio en la superficie de Marte. [114] Las imágenes proporcionaron la posición precisa del módulo de aterrizaje: 4°30′09″N 135°37′24″E / 4.5024°N 135.6234°E / 4.5024; 135.6234 . [10]
Mars InSight Lander – Autorretratos
Operaciones de superficie
El 26 de noviembre de 2018, la NASA informó que el módulo de aterrizaje InSight había aterrizado con éxito en Marte. El conjunto meteorológico ( TWINS ) y el magnetómetro estaban operativos, y la misión tardó aproximadamente tres meses en desplegar y poner en servicio los instrumentos científicos geofísicos. [100] [101] Después del aterrizaje, se dejó que el polvo se asentara durante unas horas, tiempo durante el cual los motores de los paneles solares se calentaron y luego se desplegaron los paneles solares. [115] [71] [116] Luego, el módulo de aterrizaje informó el estado de sus sistemas, adquirió algunas imágenes y se apagó al modo de suspensión para su primera noche en Marte. En su primer sol en Marte, estableció un nuevo récord de energía solar de 4,6 kilovatios-hora generados en un solo día marciano (conocido como "sol" ). [71] Esta cantidad es suficiente para apoyar las operaciones y desplegar los sensores. [117]
InSight en la superficie de Marte (6 de diciembre de 2018)
InSight : sismómetro desplegado por primera vez en la superficie de otro planeta (19 de diciembre de 2018) [118]
El 7 de diciembre de 2018, InSight registró los sonidos de los vientos marcianos con SEIS, que es capaz de registrar vibraciones dentro del rango auditivo humano, aunque bastante bajas (también conocidas como sonidos de tipo subwoofer), y estas fueron enviadas de regreso a la Tierra. [119] Esta fue la primera vez que se escuchó el sonido del viento de Marte [119] después de dos intentos anteriores. [120]
El 19 de diciembre de 2018, el instrumento SEIS se desplegó en la superficie de Marte junto al módulo de aterrizaje mediante su brazo robótico, [118] y se puso en servicio el 4 de febrero de 2019. [121] Una vez que el sismómetro estuvo en pleno funcionamiento, el instrumento de sonda térmica se desplegó el 12 de febrero de 2019. [122] [123]
En abril de 2019, la NASA informó que el módulo de aterrizaje InSight de Marte detectó su primer martemoto . [124] [125]
Marte – InSight Lander – Evento sísmico ( AudioVideoFile ; Sol 128; 6 de abril de 2019)
El 24 de febrero de 2020 se presentó un resumen de los estudios realizados durante el año pasado por InSight que indicaba que el planeta Marte tiene terremotos activos, remolinos de polvo y pulsos magnéticos. [127] [128]
El brazo robótico de InSight limpia el polvo del panel solar. (vídeo; 0:08; 22 de mayo de 2021)
En febrero de 2020, según nuevos datos recopilados por el módulo de aterrizaje InSight de la NASA, se descubrió que el campo magnético marciano en el lugar de aterrizaje es aproximadamente 10 veces más fuerte de lo que se pensaba anteriormente y fluctúa rápidamente. [129] [130]
El 12 de abril de 2021, se informó que Insight entró en hibernación de emergencia porque sus paneles solares estaban llenos de polvo marciano . [131]
El 14 de abril, el módulo de aterrizaje comenzó a transmitir imágenes después de despertar de su hibernación. [132]
El 3 de mayo de 2021, InSight utilizó su brazo robótico para dejar caer arena junto a un panel solar. El equipo de InSight quería dejar que la arena se llevara el viento y tocara los paneles solares, adhiriéndole algunas partículas de polvo, antes de abandonar el panel solar. El goteo de arena provocó un aumento de potencia de 30 vatios-hora por sol. [133]
En julio de 2021 se publicaron tres artículos que estudian la estructura interior de Marte. Los datos del sismómetro confirman que el centro de Marte está fundido. La corteza de Marte es más delgada de lo esperado y puede tener dos o tres subcapas. [134]
En enero de 2022, InSight entró en modo seguro debido a una tormenta de polvo regional en la zona, que provocó una reducción de la luz solar. Durante su tiempo en modo seguro, se suspendieron todas las funciones excepto las esenciales. Salió del modo seguro el 19 de enero de 2022 y reanudó sus operaciones normales, aunque mientras tanto todos los instrumentos científicos quedaron apagados. [135]
En mayo de 2022, Insight ha registrado 1.313 terremotos. [136]
El sismómetro (SEIS), el experimento de radio (RISE) y los instrumentos meteorológicos (TWINS) continúan funcionando mientras la misión del módulo de aterrizaje en la superficie de Marte se extendió por dos años, hasta finales de diciembre de 2022. [137]
Paquete de flujo de calor y propiedades físicas
El 28 de febrero de 2019, la sonda del Paquete de Propiedades Físicas y Flujo de Calor ( mole ) comenzó a excavar en la superficie de Marte. Se pretendía que la sonda y su topo excavador alcanzaran una profundidad máxima de 5 m (16 pies), pero sólo recorrieron unos 0,35 m (1,1 pies), o tres cuartos del camino fuera de su estructura de alojamiento. Después de muchos intentos, el esfuerzo se abandonó por considerarse un fracaso en enero de 2021.
InSight : problema con la sonda de calor (junio de 2019)
Mars InSight Lander: intenta resolver el problema de los topos
En octubre de 2019, los investigadores del JPL concluyeron que el suelo de Marte no proporciona la fricción necesaria para perforar, lo que hace que el topo rebote y forme un pozo ancho a su alrededor en lugar de excavar más profundo. Intentaron una maniobra llamada fijación en la que presionaron el costado de la pala contra la ubicación del topo para fijar el costado de la pared del agujero y aumentar la fricción. [138] Inicialmente, la fijación fue exitosa, [139] pero luego el topo salió de su agujero después de unas semanas, lo que sugiere que la tierra se está acumulando debajo del topo. [140] [141]
En febrero de 2020, el equipo reevaluó los riesgos de empujar la pala directamente contra la tapa trasera del lunar y determinó que el procedimiento era aceptable. [142]
En junio de 2020, el equipo informó que el topo finalmente estaba bajo tierra y estaba siendo evaluado para determinar si podía excavar según lo diseñado. [143] El 9 de julio de 2020, se reveló que las imágenes tomadas el 20 de junio de 2020 mostraban al topo rebotando nuevamente, lo que indica que no tenía suficiente fricción para excavar más profundo. Una solución sugerida fue llenar parcialmente el agujero con tierra para aumentar la fricción. [144]
Mars InSight Lander - "Mole" - Esfuerzos finales (9 de enero de 2021)
A principios de 2021, el equipo de InSight anunció que intentarían detectar la llegada de la misión Mars 2020 utilizando los sismómetros de InSight. El modelado previo al aterrizaje de las señales de la secuencia de entrada, descenso y aterrizaje de Mars 2020 sugirió que la fuente más probable de cualquier señal potencial sería el impacto de los dispositivos de equilibrio de masa de crucero de la nave espacial con la superficie marciana, a velocidades de alrededor de 4000 m/s. . [145] [146] Poco después de aterrizar con éxito el Perseverance Rover , la NASA anunció que InSight no detectó su aterrizaje. Esto ayudó a demostrar que Marte tiene una eficiencia sísmica inferior al 3%. [147]
En agosto de 2020, el equipo de operaciones había logrado algunos avances utilizando la pala para ayudar al topo a cavar más profundamente en su agujero, presionándolo contra la espalda. La pala se utilizó para llenar el agujero del topo parcialmente sumergido, enterrándolo por completo por primera vez. El equipo esperaba que el topo ahora pudiera excavar más profundamente en la superficie por sí solo, posiblemente con la ayuda adicional de la pala. [148]
El 14 de enero de 2021, se declaró finalizada la parte de la misión de la sonda térmica, después de que el equipo científico determinara que las propiedades del suelo en el lugar de aterrizaje eran incompatibles con el propósito para el que había sido diseñado el instrumento. El equipo intentó muchos remedios diferentes durante casi dos años para lograr que el topo se adentrara en el suelo, pero al final los intentos no tuvieron éxito. La fricción entre el suelo y la sonda no fue suficiente para que el topo se clavara en el suelo. El 9 de enero de 2021 se llevó a cabo otra serie de intentos de profundizar la investigación. Después de que no tuvieron éxito, se tomó la decisión de dejar la sonda como está y poner fin a los intentos de profundizar más.
El topo, con todas las medidas de ayuda, se enterró completamente bajo tierra. La parte superior del topo está entre 2 y 3 centímetros por debajo de la superficie marciana. Para poder realizar las mediciones científicas previstas, el topo debía haberse excavado al menos a 3 metros de profundidad. Por lo tanto, el topo no logró producir los resultados científicos previstos.
Sin embargo, las operaciones del topo produjeron resultados útiles e interesantes sobre el suelo en el sitio InSight; sobre la realización de excavaciones o perforaciones en Marte; y sobre cómo operar el brazo robótico del módulo de aterrizaje a través de los esfuerzos de rescate de topos que utilizaron el brazo de maneras no planificadas antes de la misión. [137]
Nave espacial MarCO
La nave espacial Mars Cube One (MarCO) es un par de CubeSats 6U que se sumaron a la misión InSight para probar la navegación y la resistencia de los CubeSat en el espacio profundo y para ayudar a transmitir comunicaciones en tiempo real (con un retraso de ocho minutos en la velocidad de la luz) [101] durante la fase de entrada, descenso y aterrizaje (EDL) de la sonda. [149] [150] Los dos CubeSats 6U, denominados MarCO A y B, son idénticos. [151] Fueron lanzados junto con InSight , pero se separaron poco después de llegar al espacio, [152] y volaron en pareja por redundancia mientras flanqueaban el módulo de aterrizaje. [65] No entraron en órbita, pero volaron más allá de Marte durante la fase EDL de la misión y transmitieron la telemetría de InSight en tiempo real. [153] [154] El éxito de la nave espacial MarCO demostró la viabilidad de la plataforma cubesat para misiones en el espacio profundo y ayudó a servir como demostración técnica para posibles futuras misiones de naturaleza similar. El 5 de febrero de 2019, la NASA informó que los CubeSats se quedaron en silencio y es poco probable que se vuelva a saber de ellos. [155]
Masa: 13,5 kg (30 lb) cada uno. [3]
Dimensiones: 30 cm × 20 cm × 10 cm (11,8 pulgadas × 7,9 pulgadas × 3,9 pulgadas) cada una
El equipo de la NASA aplaude cuando el InSight Lander aterriza en Marte. (26 de noviembre de 2018) [17]
El equipo de ciencia e ingeniería de InSight incluye científicos e ingenieros de muchas disciplinas, países y organizaciones. El equipo científico asignado a InSight incluye científicos de instituciones de Estados Unidos, Francia, Alemania, Austria, Bélgica, Canadá, Japón, Suiza, España, Polonia y el Reino Unido. [159]
El científico del proyecto Mars Exploration Rover, W. Bruce Banerdt, es el investigador principal de la misión InSight y el científico principal del instrumento SEIS. [160] Suzanne Smrekar , cuya investigación se centra en la evolución térmica de los planetas y que ha realizado extensas pruebas y desarrollo de instrumentos diseñados para medir las propiedades térmicas y el flujo de calor en otros planetas, [161] es la líder del HP 3 de InSight . instrumento. El investigador principal de RISE es William Folkner del JPL. [162] El PI del instrumento SEIS es Philippe Lognonné de IPGP, y el PI del instrumento HP3 es Tilman Spohn del Instituto DLR de Investigación Planetaria. El equipo de la misión InSight también incluye al director de proyecto Tom Hoffman y al director adjunto de proyecto Henry Stone. [159]
Los principales organismos e instituciones contribuyentes son: [84]
Como parte de su divulgación pública, la NASA organizó un programa en el que el público pudo enviar sus nombres a Marte a bordo de InSight . Debido al retraso en su lanzamiento, se llevaron a cabo dos rondas de registros por un total de 2,4 millones de nombres: [163] [164] Se registraron 826.923 nombres en 2015 [165] y se agregaron otros 1,6 millones de nombres en 2017. [166] Un electrón Se utilizó un haz para grabar letras de sólo 1 ⁄ 1000 del ancho de un cabello humano (1 μm ) [167] en obleas de silicio de 8 mm (0,3 pulgadas) . [165] El primer chip se instaló en el módulo de aterrizaje en noviembre de 2015 y el segundo el 23 de enero de 2018. [165] [166]
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enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con InSight .
InSight NASA – Misión InSight
InSight NASA – Imágenes sin procesar de InSight
InSight NASA – (video/03:31; 18 de noviembre de 2018; Detalles)
InSight NASA – (video/01:38; 26 de noviembre de 2018; Aterrizaje)
InSight NASA – (video/01:39; 1 de diciembre de 2018; Sonidos del viento)
InSight NASA – (vídeo/02:48; 19 de julio de 2019; MarsQuakes)
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