Mars Cube One (o MarCO ) fue una misión de sobrevuelo a Marte lanzada el 5 de mayo de 2018 junto con el módulo de aterrizaje InSight Mars de la NASA . [5] Consistía en dos nanonaves espaciales, MarCO-A y MarCO-B , que proporcionaron comunicaciones en tiempo real a la Tierra para InSight durante su entrada, descenso y aterrizaje (EDL) el 26 de noviembre de 2018, cuando InSight estaba fuera de línea. vista desde la Tierra. [6] Ambas naves espaciales eran CubeSats 6U diseñados para probar tecnologías de navegación y comunicaciones miniaturizadas. Estos fueron los primeros CubeSats que operaron más allá de la órbita terrestre y, además de las telecomunicaciones, también probaron la resistencia de los CubeSats en el espacio profundo. El 5 de febrero de 2019, la NASA informó que ambos CubeSats se habían silenciado el 5 de enero de 2019 y es poco probable que se vuelva a saber de ellos. [3] En agosto de 2019, los CubeSats fueron honrados por su papel en el aterrizaje exitoso del módulo de aterrizaje InSight en Marte. [7]
El módulo de aterrizaje InSight retransmitió sus datos de telemetría durante el aterrizaje, lo que demostró el nuevo sistema de retransmisión y la tecnología para uso futuro en misiones a otros cuerpos del Sistema Solar. Esto proporcionó una alternativa a los orbitadores para transmitir información y alcanzó un umbral de desarrollo tecnológico.
Después de que los satélites MarCO quedaran en silencio en enero de 2019, existía la posibilidad de que las comunicaciones con los satélites pudieran restablecerse en la segunda mitad de 2019 a medida que los satélites se trasladaran a una ubicación más favorable en el espacio. La NASA lanzó una campaña para establecer comunicación con los satélites en septiembre de 2019. Los intentos de comunicación no tuvieron éxito y el 2 de febrero de 2020, la NASA anunció que la misión Mars Cube One había terminado formalmente. [8]
Mars Cube One es la primera nave espacial construida con la forma CubeSat para operar más allá de la órbita terrestre para una misión en el espacio profundo. Los CubeSats están hechos de componentes pequeños que son deseables por múltiples razones, incluido el bajo costo de construcción, [9] desarrollo rápido, sistemas simples y facilidad de implementación en la órbita terrestre baja . Se han utilizado para muchos fines de investigación, incluidos: esfuerzos biológicos, misiones cartográficas, etc. La tecnología CubeSat fue desarrollada por la Universidad Estatal Politécnica de California y la Universidad de Stanford , con el propósito de realizar proyectos rápidos y sencillos que permitieran a los estudiantes hacer uso de la tecnología. . A menudo se empaquetan como parte de la carga útil para una misión más grande, lo que los hace aún más rentables. [10]
Las dos naves espaciales Mars Cube One son idénticas y oficialmente se denominan MarCO-A y MarCO-B y se lanzaron juntas por motivos de redundancia; Los ingenieros del JPL los apodaron como WALL-E y EVE en referencia a los personajes principales de la película animada WALL-E . [11] [12] El costo de la misión MarCO fue de 18,5 millones de dólares. [13]
Los ingenieros de MarCO del JPL ven el sobrevuelo a Marte como una demostración de tecnología que podría conducir a muchas más misiones de satélites pequeños específicos y de bajo costo fuera de la órbita de la Tierra. [14] Mientras vigila el desempeño de la misión MarCO, la NASA ha propuesto gastar más dinero en CubeSats como complemento a proyectos multimillonarios que a veces enfrentan años de retraso. [15]
El lanzamiento de Mars Cube One fue gestionado por el Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA . El lanzamiento estaba previsto para el 4 de marzo de 2016 en un Atlas V 401, [16] pero la misión se pospuso hasta el 5 de mayo de 2018 tras un importante fallo en la prueba de un instrumento científico InSight . [17] El cohete Atlas V lanzó la nave espacial junto con InSight , luego los dos MarCO se separaron poco después del lanzamiento para volar su propia trayectoria a Marte [18] para probar la resistencia y navegación de los CubeSats en el espacio profundo. [19] [20]
Durante la fase de crucero, las dos naves espaciales se mantuvieron a unos 10.000 km (6.200 millas) de distancia de InSight en cada flanco por seguridad, y la distancia se redujo a medida que las tres naves espaciales se acercaban a Marte. [13] La distancia de sobrevuelo más cercana a Marte fue de 3.500 km (2.200 millas). [4]
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La misión principal de MarCO es probar nuevas tecnologías miniaturizadas de comunicación y navegación. Pudieron proporcionar retransmisión de comunicación en tiempo real mientras el módulo de aterrizaje InSight estaba en la fase de entrada, descenso y aterrizaje (EDL). [22]
Las naves espaciales MarCO se lanzaron en pareja (llamadas WALL-E y EVE por los personajes de la película ) por motivos de redundancia y volaron a ambos lados de InSight . Si bien hay una gran cantidad de CubeSats alrededor de la Tierra, Mars Cube One es la primera misión CubeSat que va más allá de la órbita terrestre. Esto permitió recopilar datos únicos fuera de la atmósfera y la órbita de la Tierra. Además de servir como retransmisores de comunicaciones, también probaron la resistencia y las capacidades de navegación de los componentes del CubeSat en el espacio profundo. En lugar de esperar varias horas para que la información se transmita a la Tierra directamente desde el módulo de aterrizaje InSight , MarCO transmitió datos críticos para EDL inmediatamente (sujeto solo al tiempo de transmisión de 8 minutos entre Marte y la Tierra) después de completar el aterrizaje. [23] [22] [24] La información enviada a la Tierra incluía una imagen de InSight de la superficie marciana justo después de que el módulo de aterrizaje aterrizara. [25] [26]
Sin los MarCO CubeSats, InSight transmitiría la información del vuelo al Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), que no transmite información tan rápidamente. Al ver la dificultad ya presente para comunicarse con el control terrestre durante situaciones especialmente riesgosas, varios equipos se propusieron revisar la forma en que se transmiten los datos a la Tierra. Las misiones anteriores enviarían datos directamente a la Tierra después del aterrizaje, o a orbitadores cercanos, que luego transmitirían la información. [22] Es posible que las misiones futuras ya no opten por depender de estos métodos, ya que los CubeSats pueden mejorar la transmisión de datos en tiempo real, así como reducir el costo general de la misión. [18]
El diseño incluye dos CubeSats de retransmisión de comunicaciones, construidos por el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, que tienen la especificación 6U (10×20×30 cm). Un factor limitante para el desarrollo de CubeSats es que todos los componentes necesarios deben caber dentro del marco del satélite. Debe contener la antena, la aviónica para controlar el satélite, un sistema de propulsión, potencia y carga útil. [22]
A bordo de los dos CubeSats hay una antena de frecuencia ultraalta ( UHF ) con polarización circular . La información EDL de InSight se transmitió a través de la banda UHF a 8 kbit/s a los CubeSats, y se retransmitió simultáneamente en una frecuencia de banda X a 8 kbit/s a la Tierra. [22] MarCO utilizó un panel solar desplegable para obtener energía, pero debido a las limitaciones en la eficiencia del panel solar, la potencia para la frecuencia de banda X solo puede ser de unos 5 vatios.
Para que los CubeSats transmitan información, necesitan una antena de alta ganancia (HGA) que sea confiable, cumpla con las especificaciones de masas, tenga baja complejidad y sea asequible de construir. Una antena de alta ganancia ( antena direccional ) es aquella que tiene un ancho de haz de ondas de radio estrecho y enfocado . Se evaluaron tres tipos posibles: una antena de parche de microcinta estándar , un reflector y un reflector de malla. Con el tamaño pequeño y plano requerido para los CubeSats, el tipo de antena reflectarray satisfizo todas las necesidades de la misión. Los componentes del reflector HGA son tres paneles plegados, una bisagra de raíz que conecta las alas al cuerpo del CubeSat, cuatro bisagras de ala y un mecanismo de liberación de cable quemado. Los paneles de la antena deben poder soportar cambios de temperatura durante la misión, así como vibraciones durante el despliegue. [22] MarCO transmitió datos críticos para EDL inmediatamente después del aterrizaje. [23] [25] Estas señales llegaron a la Tierra ocho minutos después.
El sistema de propulsión cuenta con ocho propulsores de gas frío que controlan la trayectoria y un sistema de control de reacción para ajustar su actitud (orientación 3D). [27] En el camino hacia el destino de transmisión correcto, el sistema de propulsión realizó cinco pequeñas correcciones para garantizar que las dos pequeñas naves espaciales estuvieran en la trayectoria correcta. [28] Pequeños cambios en la trayectoria al principio del despliegue de la misión no sólo ahorraron combustible sino también el espacio que habría ocupado cualquier combustible adicional, conservando así volumen para otros componentes importantes dentro de la nave espacial. MarCO-B (WALL-E) había estado perdiendo gas propulsor casi desde el despegue, pero las primeras evaluaciones indicaron que tenía suficiente para completar su misión. [13]
Una vez completada su misión principal, las pequeñas naves espaciales continuarán en sus órbitas elípticas alrededor del Sol. Los ingenieros esperaban que siguieran funcionando durante un par de semanas después de pasar la órbita de Marte, dependiendo de cuánto duraran su propulsor y sus componentes electrónicos. [13]
Cada MarCO lleva una radio del tamaño de una pelota de béisbol que se utiliza para comunicarse con el suelo mediante banda X, recibir datos de InSight mediante UHF y recopilar mediciones de seguimiento para la navegación. Su sistema de control de actitud está equipado con un rastreador de estrellas que se utiliza para determinar la actitud de la nave espacial. [1] [29] Además, cada MarCO lleva una cámara gran angular en miniatura que se utiliza para verificar implementaciones y capturar imágenes de extensión. [30] [1]
La misión Artemis 1 a la Luna llevaba 10 CubeSats como carga útil secundaria. Cada CubeSat fue desarrollado por un equipo diferente con objetivos diferentes. [31] En otra misión, el LICIA CubeSat fue transportado por la sonda de prueba de redirección de doble asteroide , que se lanzó en noviembre de 2021. LICIA ayudó a DART monitoreando su impacto con un asteroide. [32]
Se están acercando rápidamente a Marte las dos naves espaciales más pequeñas y más baratas que jamás hayan cruzado entre los planetas, en la vanguardia de lo que los diseñadores de satélites estadounidenses y europeos esperan que algún día sean enjambres de pequeñas sondas que merodeen por el sistema solar.
"El aspecto principal de MarCO es que se trata verdaderamente de una demostración tecnológica y una iniciativa de alto riesgo, muy en el espíritu de la NASA", afirma [el ingeniero jefe de MarCO, Andy] Klesh. «Consideramos que MarCO es sólo el primero de una larga lista de pequeños exploradores de satélites. . . .'
