Viking 1 fue la primera de dos naves espaciales , junto con Viking 2 , cada una compuesta por un orbitador y un módulo de aterrizaje, enviadas a Marte como parte del programa Viking de la NASA . [2] El módulo de aterrizaje aterrizó en Marte el 20 de julio de 1976, el primer módulo de aterrizaje marciano exitoso de la historia. Viking 1 operó en Marte durante 2307 días (más de 6 años y 1/4 ) o 2245 días solares marcianos , la misión de superficie extraterrestre más larga hasta que el rover Opportunity rompió el récordel 19 de mayo de 2010. [ 6]
Tras el lanzamiento con un vehículo de lanzamiento Titán / Centauro el 20 de agosto de 1975 y un crucero de 11 meses a Marte, [7] el orbitador comenzó a enviar imágenes globales de Marte unos cinco días antes de la inserción en órbita. El orbitador Viking 1 se insertó en la órbita de Marte el 19 de junio de 1976, [8] y se ajustó a una órbita de certificación del sitio de 1513 x 33 000 km, 24,66 h el 21 de junio. El aterrizaje en Marte estaba previsto para el 4 de julio de 1976, el Bicentenario de los Estados Unidos , pero las imágenes del sitio de aterrizaje principal mostraron que era demasiado accidentado para un aterrizaje seguro. [9] El aterrizaje se retrasó hasta que se encontró un sitio más seguro, [9] y tuvo lugar en su lugar el 20 de julio, [8] el séptimo aniversario del aterrizaje en la Luna del Apolo 11 . [10] El módulo de aterrizaje se separó del orbitador a las 08:51 UTC y aterrizó en Chryse Planitia a las 11:53:06 UTC. [11] Fue el primer intento de Estados Unidos de aterrizar en Marte. [12]
Los instrumentos del orbitador consistían en dos cámaras vidicón para imágenes, un espectrómetro infrarrojo para mapeo de vapor de agua y radiómetros infrarrojos para mapeo térmico. [13] La misión principal del orbitador terminó al comienzo de la conjunción solar el 5 de noviembre de 1976. La misión extendida comenzó el 14 de diciembre de 1976, después de la conjunción solar. [14] Las operaciones incluyeron aproximaciones cercanas a Fobos en febrero de 1977. [15] El periapsis se redujo a 300 km el 11 de marzo de 1977. [16] Se realizaron ajustes orbitales menores ocasionalmente durante el transcurso de la misión, principalmente para cambiar la velocidad de caminata, la velocidad a la que la longitud areocéntrica cambiaba con cada órbita, y el periapsis se elevó a 357 km el 20 de julio de 1979. El 7 de agosto de 1980, el orbitador Viking 1 se estaba quedando sin gas de control de actitud y su órbita se elevó de 357 × 33.943 km a 320 × 56.000 km para evitar el impacto con Marte y una posible contaminación hasta el año 2019. Las operaciones terminaron el 17 de agosto de 1980, después de 1.485 órbitas. Un análisis de 2009 concluyó que, si bien no se podía descartar la posibilidad de que Viking 1 hubiera impactado contra Marte, lo más probable es que todavía estuviera en órbita. [17] Se enviaron más de 57.000 imágenes a la Tierra.
El módulo de aterrizaje y su aeroshell se separaron del orbitador el 20 de julio a las 08:51 UTC. En el momento de la separación, el módulo de aterrizaje orbitaba a unos 5 kilómetros por segundo (3,1 millas por segundo). Los retrocohetes del aeroshell se dispararon para comenzar la maniobra de desorbitación del módulo de aterrizaje. Después de unas horas a unos 300 kilómetros (190 millas) de altitud, el módulo de aterrizaje se reorientó para la entrada atmosférica. El aeroshell con su escudo térmico ablativo desaceleró la nave mientras se sumergía en la atmósfera . Durante este tiempo, se realizaron experimentos científicos de entrada utilizando un analizador de potencial retardador, un espectrómetro de masas , así como sensores de presión, temperatura y densidad. [13] A 6 km (3,7 mi) de altitud, viajando a unos 250 metros por segundo (820 pies por segundo), se desplegaron los paracaídas del módulo de aterrizaje de 16 m de diámetro. Siete segundos más tarde, el aeroshell fue arrojado y ocho segundos después se extendieron las tres patas del módulo de aterrizaje. En 45 segundos, el paracaídas había reducido la velocidad del módulo de aterrizaje a 60 metros por segundo (200 pies por segundo). A 1,5 km (0,93 mi) de altitud, se encendieron los retrocohetes del propio módulo de aterrizaje y, 40 segundos después, a unos 2,4 m/s (7,9 pies/s), el módulo de aterrizaje llegó a Marte con una sacudida relativamente ligera. Las patas tenían amortiguadores de aluminio con forma de panal para suavizar el aterrizaje. [13]
Los cohetes de aterrizaje utilizaron un diseño de 18 toberas para distribuir el hidrógeno y el nitrógeno de escape sobre un área grande. La NASA calculó que este enfoque significaría que la superficie no se calentaría más de 1 °C (1,8 °F) y que no se movería más de 1 milímetro (0,04 pulgadas) de material de la superficie. [11] Dado que la mayoría de los experimentos de Viking se centraron en el material de la superficie, un diseño más sencillo no habría servido. [18]
El módulo de aterrizaje Viking 1 aterrizó en la parte occidental de Chryse Planitia ("Llanura Dorada") a 22°41′49″N 312°03′00″E / 22.697, -312.05 [2] [11] a una altitud de referencia de -2,69 kilómetros (-1,67 mi) en relación con un elipsoide de referencia con un radio ecuatorial de 3397 kilómetros (2111 mi) y una planitud de 0,0105 (22,480° N, 47,967° O planetográfico) a las 11:53:06 UTC (16:13 hora local de Marte). [18] Aproximadamente 22 kilogramos (49 lb) de propulsores quedaron en el momento del aterrizaje. [11]
La transmisión de la primera imagen de la superficie de Marte comenzó 25 segundos después del aterrizaje y duró unos cuatro minutos (véase más abajo). Durante esos minutos, el módulo de aterrizaje se activó por sí solo. Levantó una antena de alta ganancia apuntando hacia la Tierra para la comunicación directa y desplegó un brazo meteorológico con sensores. En los siguientes siete minutos se tomó la segunda fotografía de la escena panorámica de 300° (mostrada abajo). [19] El día después del aterrizaje se tomó la primera fotografía en color de la superficie de Marte (mostrada abajo). El sismómetro no logró desencajarse y un pasador de bloqueo del brazo de muestreo se atascó y tardó cinco días en soltarse. Por lo demás, todos los experimentos funcionaron con normalidad.
El módulo de aterrizaje tenía dos medios para enviar datos a la Tierra: un enlace de retransmisión hasta el orbitador y viceversa, y un enlace directo a la Tierra. El orbitador podía transmitir a la Tierra (banda S) a una velocidad de entre 2.000 y 16.000 bit/s (dependiendo de la distancia entre Marte y la Tierra), y el módulo de aterrizaje podía transmitir al orbitador a una velocidad de 16.000 bit/s. [20] La capacidad de datos del enlace de retransmisión era aproximadamente diez veces mayor que la del enlace directo. [13]
El módulo de aterrizaje tenía dos cámaras de facsímil; tres análisis para el metabolismo, el crecimiento o la fotosíntesis; un cromatógrafo de gases-espectrómetro de masas; un espectrómetro de fluorescencia de rayos X; sensores de presión, temperatura y velocidad del viento; un sismómetro de tres ejes; un imán en un muestreador observado por las cámaras; y varios sensores de ingeniería. [13]
El módulo de aterrizaje Viking 1 recibió el nombre de Estación Memorial Thomas Mutch en enero de 1981 en honor a Thomas A. Mutch , el líder del equipo de imágenes de Viking. [21] El módulo de aterrizaje funcionó durante 2245 soles (unos 2306 días terrestres o 6 años) hasta el 11 de noviembre de 1982 (sol 2600), cuando un comando defectuoso enviado por el control de tierra provocó la pérdida de contacto. El comando tenía como objetivo enviar un nuevo software de carga de baterías para mejorar la capacidad de la batería deteriorada del módulo de aterrizaje, pero inadvertidamente sobrescribió los datos utilizados por el software de orientación de la antena. Los intentos de contactar con el módulo de aterrizaje durante los siguientes cuatro meses, basándose en la supuesta posición de la antena, no tuvieron éxito. [22] En 2006, el módulo de aterrizaje Viking 1 fue fotografiado en la superficie marciana por el Mars Reconnaissance Orbiter . [23]
La Viking 1 llevaba un experimento biológico cuyo propósito era buscar evidencia de vida. Los experimentos biológicos de la sonda Viking pesaban 15,5 kg (34 libras) y consistían en tres subsistemas: el experimento de liberación pirolítica (PR), el experimento de liberación marcada (LR) y el experimento de intercambio de gases (GEX). Además, independientemente de los experimentos biológicos, la Viking llevaba un cromatógrafo de gases-espectrómetro de masas que podía medir la composición y abundancia de compuestos orgánicos en el suelo marciano. [24] Los resultados fueron sorprendentes e interesantes: el espectrómetro dio un resultado negativo; el PR dio un resultado negativo, el GEX dio un resultado negativo y el LR dio un resultado positivo. [25] La científica de Viking Patricia Straat declaró en 2009: "Nuestro experimento [LR] fue una respuesta positiva definitiva para la vida, pero mucha gente ha afirmado que fue un falso positivo por una variedad de razones". [26] La mayoría de los científicos ahora creen que los datos se debieron a reacciones químicas inorgánicas del suelo; Sin embargo, esta visión puede estar cambiando después del reciente descubrimiento de hielo cerca de la superficie cerca de la zona de aterrizaje de Viking . [27] Algunos científicos todavía creen que los resultados se debieron a reacciones vivas. No se encontraron químicos orgánicos en el suelo. Sin embargo, las áreas secas de la Antártida tampoco tienen compuestos orgánicos detectables, pero tienen organismos viviendo en las rocas. [28] Marte casi no tiene capa de ozono, a diferencia de la Tierra, por lo que la luz ultravioleta esteriliza la superficie y produce químicos altamente reactivos como peróxidos que oxidarían cualquier químico orgánico. [29] El Phoenix Lander descubrió el químico perclorato en el suelo marciano. El perclorato es un oxidante fuerte, por lo que puede haber destruido cualquier materia orgánica en la superficie. [30] Si está muy extendido en Marte, la vida basada en el carbono sería difícil en la superficie del suelo.
La dilatación del tiempo gravitacional es un fenómeno predicho por la teoría de la relatividad general , según el cual el tiempo pasa más lentamente en regiones de menor potencial gravitatorio . Los científicos utilizaron el módulo de aterrizaje para probar esta hipótesis, enviando señales de radio al módulo de aterrizaje en Marte y ordenándole que enviara señales de vuelta, en casos que a veces incluían que la señal pasara cerca del Sol. Los científicos descubrieron que los retrasos observados de Shapiro en las señales coincidían con las predicciones de la relatividad general. [31]
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