La nave espacial International Cometary Explorer (ICE), diseñada y lanzada como satélite International Sun-Earth Explorer-3 (ISEE-3), fue lanzada el 12 de agosto de 1978 a una órbita heliocéntrica . Fue una de las tres naves espaciales, junto con el par madre/hija ISEE-1 e ISEE-2 , construidas para el programa International Sun-Earth Explorer (ISEE), un esfuerzo conjunto de la NASA y ESRO / ESA para estudiar la interacción entre el campo magnético de la Tierra y el viento solar .
ISEE-3 fue la primera nave espacial en ser colocada en una órbita de halo en el punto de Lagrange L 1 Tierra-Sol . [2] Renombrada ICE, se convirtió en la primera nave espacial en visitar un cometa , [3] pasando a través de la cola de plasma del cometa Giacobini-Zinner a unos 7.800 km (4.800 mi) del núcleo el 11 de septiembre de 1985. [4]
La NASA suspendió el contacto rutinario con ISEE-3 en 1997 y realizó breves controles de estado en 1999 y 2008. [5] [6]
El 29 de mayo de 2014, la comunicación bidireccional con la nave espacial fue restablecida por el Proyecto de Reinicio ISEE-3 , un grupo no oficial, [7] con el apoyo de la empresa Skycorp y SpaceRef Interactive. [8] [9] [10] El 2 de julio de 2014, encendieron los propulsores por primera vez desde 1987. Sin embargo, los encendidos posteriores de los propulsores fallaron, aparentemente debido a la falta de presión de nitrógeno en los tanques de combustible. [11] [12] El equipo del proyecto inició un plan alternativo para usar la nave espacial para "recolectar datos científicos y enviarlos de regreso a la Tierra", [13] pero el 16 de septiembre de 2014, se perdió el contacto con la sonda. [14]
El ISEE-3 no lleva cámaras; en cambio, sus instrumentos miden partículas energéticas, ondas, plasmas y campos.
ISEE-3 operó originalmente en una órbita de halo alrededor del punto de Lagrange L 1 Sol-Tierra , 235 radios terrestres sobre la superficie (alrededor de 1.500.000 km (930.000 mi). Fue el primer objeto artificial colocado en un llamado "punto de libración", [15] entrando en órbita allí el 20 de noviembre de 1978, [2] demostrando que tal suspensión entre campos gravitatorios era posible. Gira a 19,76 rpm alrededor de un eje perpendicular a la eclíptica , para mantenerse orientado para sus experimentos, generar energía solar y comunicarse con la Tierra.
Los objetivos de la misión fueron:
Tras completar su misión original, la ISEE-3 fue reasignada para estudiar la interacción entre el viento solar y una atmósfera cometaria. El 10 de junio de 1982, la nave espacial realizó una maniobra que la sacó de su órbita de halo alrededor del punto L 1 y la colocó en una órbita de transferencia . Esto implicó una serie de pasajes entre la Tierra y el punto de Lagrange L 2 entre el Sol y la Tierra, a través de la cola magnética de la Tierra . [16] Quince maniobras de propulsión y cinco asistencias gravitacionales lunares dieron como resultado que la nave espacial fuera expulsada del sistema Tierra-Luna y entrara en una órbita heliocéntrica . Su último y más cercano paso sobre la Luna, el 22 de diciembre de 1983, fue a solo 119,4 km (74,2 mi) sobre la superficie lunar; después de este paso, la nave espacial fue redesignada como International Cometary Explorer (ICE). [17]
Su nueva órbita la colocó por delante de la Tierra en una trayectoria para interceptar al cometa Giacobini-Zinner . El 11 de septiembre de 1985, la nave pasó a través de la cola de plasma del cometa. [17] El ICE realizó un sobrevuelo del núcleo del cometa a una distancia de 7.800 km (4.800 mi) del núcleo el 11 de septiembre de 1985. [18]
El ICE pasó entre el Sol y el cometa Halley a finales de marzo de 1986, cuando otras naves espaciales se encontraban cerca del cometa en sus misiones de encuentro con el cometa a principios de marzo. (Esta " Armada Halley " incluía a Giotto , Vega 1 y 2 , Suisei y Sakigake ). El ICE pasó por la cola; su distancia mínima al núcleo del cometa fue de 28 × 10 6 km (17 × 10 6 mi). [19] A modo de comparación, la distancia mínima de la Tierra al cometa Halley en 1910 fue de 20,8 × 10 6 km (12,9 × 10 6 mi). [20]
En 1991, la NASA aprobó una actualización de la misión ICE, que define una misión heliosférica para ICE que consiste en investigaciones de eyecciones de masa coronal en coordinación con observaciones terrestres, estudios continuos de rayos cósmicos y la sonda Ulysses . En mayo de 1995, ICE estaba funcionando con un ciclo de trabajo bajo, con cierto apoyo de análisis de datos del proyecto Ulysses.
El 5 de mayo de 1997, la NASA dio por finalizada la misión ICE, dejando únicamente una señal portadora en funcionamiento. La velocidad de transmisión de la señal ISEE-3/ICE fue nominalmente de 2048 bits por segundo durante la primera parte de la misión, y de 1024 bit/s durante el encuentro con el cometa 21P/Giacobini–Zinner . La velocidad de transmisión luego cayó sucesivamente a 512 bit/s (el 9 de diciembre de 1985), 256 bit/s (el 5 de enero de 1987), 128 bit/s (el 24 de enero de 1989) y finalmente a 64 bit/s (el 27 de diciembre de 1991). Aunque todavía estaba en el espacio, la NASA donó la nave al Museo Smithsonian . [21]
En enero de 1990, ICE se encontraba en una órbita heliocéntrica de 355 días con un afelio de 1,03 UA, un perihelio de 0,93 UA y una inclinación de 0,1°.
En 1999, la NASA hizo un breve contacto con ICE para verificar su señal portadora. El 18 de septiembre de 2008, la NASA, con la ayuda de KinetX , localizó a ICE utilizando la Red de Espacio Profundo de la NASA después de descubrir que no se había apagado después del contacto de 1999. Una verificación de estado reveló que 12 de sus 13 experimentos todavía estaban funcionando, y todavía tenía suficiente propulsor para 150 m/s (490 ft/s) de Δv . Se determinó que era posible reactivar la nave espacial en 2014, [22] cuando volvió a realizar un acercamiento cercano a la Tierra, y los científicos discutieron la reutilización de la sonda para observar más cometas en 2017 o 2018. [23]
Algún tiempo después de que el interés de la NASA en el ICE disminuyera, otros se dieron cuenta de que la nave espacial podría ser dirigida para pasar cerca de otro cometa. Un equipo de ingenieros, programadores y científicos comenzó a estudiar la viabilidad y los desafíos involucrados. [10]
En abril de 2014, sus miembros anunciaron formalmente sus intenciones de "recuperar" la nave espacial para su uso, y llamaron a la iniciativa "Proyecto de reinicio del ISEE-3". En una página web del equipo se decía: "Tenemos la intención de ponernos en contacto con la nave espacial ISEE-3 (International Sun-Earth Explorer), ordenarle que encienda su motor y entre en una órbita cercana a la Tierra, y luego reanudar su misión original... Si tenemos éxito, tenemos la intención de facilitar el intercambio e interpretación de todos los nuevos datos que el ISEE-3 envíe de vuelta a través de la colaboración colectiva". [24]
El 15 de mayo de 2014, el proyecto alcanzó su meta de financiación colectiva de 125 000 dólares estadounidenses en RocketHub , que se esperaba que cubriera los costos de escribir el software para comunicarse con la sonda, buscar en los archivos de la NASA la información necesaria para controlar la nave espacial y comprar tiempo en las antenas parabólicas. [25] El proyecto estableció entonces una "meta extensible" de 150 000 dólares estadounidenses, que también cumplió con un total final de 159 502 dólares estadounidenses recaudados. [26]
Los miembros del proyecto estaban trabajando con un plazo límite: si conseguían que la nave espacial cambiara su órbita a finales de mayo o principios de junio de 2014, o a principios de julio utilizando más combustible, podría utilizar la gravedad de la Luna para volver a una órbita de halo útil . [27] [28] [29]
A principios de 2014, los funcionarios del Centro de Vuelos Espaciales Goddard dijeron que el equipo de la Red de Espacio Profundo de la NASA necesario para transmitir señales a la nave espacial había sido desmantelado en 1999 y era demasiado costoso reemplazarlo. [30] Sin embargo, los miembros del proyecto pudieron encontrar documentación para el equipo original y pudieron simular la compleja electrónica del modulador/demodulador utilizando técnicas modernas de radio definida por software (SDR) y programas de código abierto del proyecto GNU Radio . [31] Obtuvieron el hardware necesario, un transceptor SDR listo para usar, [32] y un amplificador de potencia, [33] y lo instalaron en la antena parabólica de Arecibo de 305 m (1001 pies) el 19 de mayo de 2014. [33] [34] Una vez que obtuvieron el control de la nave espacial, el equipo de captura planeó trasladar la estación terrestre principal a la antena parabólica de 21 m (69 pies) ubicada en el Centro de Ciencias Espaciales de la Universidad Estatal de Morehead de Kentucky . [33] La antena parabólica de 20 m (66 pies) del Observatorio de Bochum , Alemania , sería una estación de apoyo. [33]
Aunque la NASA no estaba financiando el proyecto, puso a disposición asesores y dio su aprobación para intentar establecer contacto. El 21 de mayo de 2014, la NASA anunció que había firmado un acuerdo de la Ley Espacial No Reembolsable con el Proyecto de Reinicio ISEE-3. "Esta es la primera vez que la NASA ha elaborado un acuerdo de este tipo para el uso de una nave espacial que la agencia ya no utiliza o que nunca ha planeado volver a utilizar", dijeron los funcionarios. [35]
El 29 de mayo de 2014, el equipo de reinicio ordenó con éxito que la sonda cambiara al modo de ingeniería para comenzar a transmitir telemetría. [36] [37]
El 26 de junio de 2014, los miembros del proyecto que utilizaron la antena DSS-24 del complejo de comunicaciones del espacio profundo Goldstone lograron una comunicación sincrónica y obtuvieron los cuatro puntos de medición necesarios para refinar los parámetros orbitales de la nave espacial. [38] El equipo del proyecto recibió la aprobación de la NASA para continuar las operaciones al menos hasta el 16 de julio de 2014, e hizo planes para intentar la maniobra orbital a principios de julio. [28] [39]
El 2 de julio de 2014, el proyecto de reinicio encendió los propulsores por primera vez desde 1987. Hicieron girar la nave espacial hasta su velocidad de giro nominal, en preparación para la próxima maniobra de corrección de trayectoria a mediados de julio. [40] [41]
El 8 de julio de 2014, una secuencia más larga de encendidos de propulsores falló, aparentemente debido a la pérdida del gas nitrógeno necesario para presurizar los tanques de combustible. [11] [12] [13]
El 24 de julio de 2014, el equipo de reinicio del ISEE-3 anunció que todos los intentos de cambiar la órbita utilizando el sistema de propulsión del ISEE-3 habían fracasado. En su lugar, dijo el equipo, la Misión de Ciencia Ciudadana Interplanetaria ISEE-3 recopilaría datos mientras la nave espacial sobrevuela la Luna el 10 de agosto de 2014 y entra en una órbita heliocéntrica similar a la de la Tierra. El equipo comenzó a apagar los componentes de propulsión para maximizar la energía eléctrica disponible para los experimentos científicos. [42]
El 30 de julio de 2014, el equipo anunció que aún planeaba adquirir datos de la mayor parte posible de la órbita de 300 días de ISEE-3. Con cinco de los 13 instrumentos de la nave espacial todavía en funcionamiento, las posibilidades científicas incluían la escucha de estallidos de rayos gamma , donde las observaciones desde ubicaciones adicionales en el Sistema Solar pueden ser valiosas. El equipo también estaba reclutando sitios de recepción adicionales en todo el mundo para mejorar la cobertura diurna, con el fin de cargar comandos adicionales mientras la nave espacial está cerca de la Tierra y luego recibir datos. [43]
El 10 de agosto de 2014 a las 18:16 UTC, la sonda pasó a unos 15.600 km (9.700 mi) de la superficie de la Luna. Continuará en su órbita heliocéntrica y regresará a las inmediaciones de la Tierra en 2031. [44]
El 25 de septiembre de 2014, el equipo de Reboot anunció que el contacto con la sonda se había perdido el 16 de septiembre de 2014. Se desconoce si se podrá restablecer el contacto porque la órbita exacta de la sonda es incierta. La órbita posterior al sobrevuelo lunar de la nave espacial la aleja aún más del Sol, lo que hace que la energía eléctrica disponible de sus paneles solares disminuya, y su batería falló en 1981. La reducción de energía podría haber hecho que la nave entrara en un modo seguro , del cual puede ser imposible despertar sin la información precisa de la ubicación orbital necesaria para apuntar las transmisiones a la nave. [14]
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La nave espacial ICE tiene forma cilíndrica con forma de barril cubierta por paneles solares. Cuatro antenas largas sobresalen equidistantes alrededor de la circunferencia de la nave espacial, con una extensión de 91 m (299 ft). [45] Tiene una masa seca de 390 kg (860 lb) y puede generar una potencia nominal de 173 vatios.
El ICE lleva 13 instrumentos científicos para medir plasmas, partículas energéticas, ondas y campos. [2] [17] En julio de 2014 [actualizar], se sabía que cinco estaban en funcionamiento. No lleva una cámara ni un sistema de imágenes. Sus detectores miden partículas de alta energía como rayos X y gamma, viento solar, plasma y partículas cósmicas. Un sistema de manejo de datos reúne los datos científicos y de ingeniería de todos los sistemas de la nave espacial y los formatea en un flujo en serie para su transmisión. La potencia de salida del transmisor es de cinco vatios.
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