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 21 de mayo de 2024, Perseverance ha estado en Marte durante 1156 soles (1188 días en total ; 3 años, 93 días ). [7] [8] [9] [10] [11] Ingenuity operó en Marte durante 1042 soles (1071 días en total ; 1 año, 341 días ) antes de sufrir daños graves en las palas de su rotor, posiblemente las cuatro, lo que provocó que la NASA se 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 en caché contenedores de muestras a lo largo de su ruta para su recuperación en una posible futura misión de devolución 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 Estadounidense 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 extracción de núcleos . [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 otra nave espacial, el helicóptero Ingenuity , en otro planeta.
El lanzamiento de Mars 2020 fue la tercera de las tres misiones espaciales enviadas a Marte durante la ventana de lanzamiento a 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). 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 Mars 2020 fue anunciada por la NASA el 4 de diciembre de 2012, en la reunión de otoño de la Unión Geofísica Estadounidense 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 estadounidense de California, Adam Schiff , quien dijo que estaba interesado en la posibilidad de adelantar la fecha de lanzamiento, lo que permitiría una carga útil mayor. [20] El educador científico Bill Nye respaldó la función de retorno de muestras a Marte, diciendo que esto sería "extraordinariamente fantástico, digno y transformador del mundo". [23]
La misión tiene como objetivo buscar signos de condiciones habitables en Marte en el pasado antiguo, y también buscar evidencia (o firmas biológicas ) de vida microbiana y agua en el pasado. La misión se lanzó el 30 de julio de 2020 en un Atlas V-541 , [20] y el Laboratorio de Propulsión a Chorro gestiona 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 recolecte y empaquete hasta 31 muestras de núcleos de roca y suelo superficial para una misión posterior y traerlas de regreso para su análisis definitivo en la Tierra. [27] En 2015, ampliaron el concepto y planearon recolectar aún más muestras y distribuir los tubos en pequeñas pilas o escondites por toda 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 en caché de muestras. [29] [30] Los instrumentos científicos para la misión fueron seleccionados en julio de 2014 después de un concurso abierto basado en los objetivos científicos establecidos un año antes. [31] [32] La ciencia realizada por los instrumentos del rover proporcionará el contexto necesario para análisis detallados de las muestras devueltas. [33] El presidente del Equipo de Definición Científica declaró que la NASA no supone que alguna vez existió 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 signos de vida pasada, reservará un caché 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 a largo plazo de retorno de muestras a Marte y sus esfuerzos de 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 tecnología para producir una pequeña cantidad de oxígeno puro ( O 2 ) a partir de Dióxido de carbono atmosférico marciano ( CO 2 ). [34]
Una tecnología de aterrizaje de precisión mejorada que aumente el valor científico de las misiones robóticas también será fundamental para una eventual exploración humana en la superficie. [35] Con base en los aportes del Equipo de Definición Científica, la NASA definió los objetivos finales para el rover 2020. Esos 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 el agua subterránea , mejorar las técnicas de aterrizaje y caracterizar el clima , el polvo y otras condiciones ambientales potenciales que podría 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 (MSR) a Marte, [37] [38] [39], que es necesaria antes de que se lleve a cabo cualquier misión tripulada. [15] [16] [17] Tal esfuerzo requeriría tres vehículos adicionales: un orbitador, un explorador de búsqueda y un vehículo de ascenso a Marte (MAV) de combustible sólido de dos etapas . [40] [41] El rover Perseverance recolectará y almacenará entre 20 y 30 muestras perforadas dentro de pequeños tubos , [42] y las dejará en la superficie de Marte para una 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 combustible sólido de dos etapas . En julio de 2018, la NASA contrató a Airbus para producir un estudio conceptual de "fetch rover". [43] El MAV se lanzaría desde Marte y entraría en una órbita de 500 km y se reuniría 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, ingresaría a 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 realiza un recorrido en arco hacia el sur desde su lugar de aterrizaje hasta la unidad Séítah para realizar una "inmersión" en la unidad y recopilar mediciones de objetivos geológicos mediante sensores remotos. Después de eso, regresará al Crater Floor Fractured Rough para recolectar la primera muestra del núcleo allí. Al pasar 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 Perseverance puede acceder a ubicaciones geológicas en la base del antiguo delta del río Neretva, así como ascender el delta conduciendo por la 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 aeroshell de 575 kg (1268 lb) [45] + escudo térmico de 440 kg (970 lb); y la etapa de descenso de 1.070 kg (2.360 lb) (masa alimentada) [45] necesaria para llevar Perseverance and Ingenuity de forma segura a la superficie marciana. La etapa de descenso lleva 400 kg (880 lb) de propulsor de aterrizaje para el aterrizaje suave final después de ser frenado por un paracaídas de 21,5 m (71 pies) de ancho y 81 kg (179 lb). [45] El rover de 1.025 kg (2.260 lb) [45] se basa en el diseño del 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 ninguna ingeniería o investigación adicional. 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 una precisión de aterrizaje dentro de los 40 m (130 pies) y evitó obstáculos. [49] Esta es una mejora notable con respecto a la misión Mars Science Laboratory que tenía un área elíptica de 7 por 20 km (4,3 por 12,4 millas). [50] En octubre de 2016, la NASA informó que había utilizado el 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 motorizado de descenso y ascenso autónomo (ADAPT), para el aterrizaje de la misión Marte 2020, destinado a aumentar la precisión del aterrizaje y evitar obstáculos. [51] [52]
Perseverance fue diseñado con la ayuda del equipo de ingeniería de Curiosity , ya que ambos son bastante similares y comparten hardware común. [20] [53] Los ingenieros rediseñaron las ruedas del Perseverance para que sean más robustas que las del Curiosity , que, después de kilómetros de conducción sobre la superficie marciana, han mostrado un deterioro progresivo. [54] El 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 del Curiosity de 50 cm (20 pulgadas). [55] [56] Las ruedas de aluminio están cubiertas con tacos para tracción y radios de titanio curvos para soporte elástico. [57] La combinación del conjunto de instrumentos más grande, el nuevo sistema de muestreo y almacenamiento en caché y las ruedas modificadas hacen que el Perseverance sea un 14 por ciento más pesado que el Curiosity , con 1.025 kg (2.260 lb) y 899 kg (1.982 lb), respectivamente. [56] El rover incluirá un brazo robótico de cinco articulaciones que medirá 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. [58]
Se integró en el rover un generador termoeléctrico de radioisótopos multimisión (MMRTG), que sirvió como pieza de respaldo para el Curiosity durante su construcción, para suministrar energía eléctrica. [20] [59] 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. [60] La energía eléctrica generada es de aproximadamente 110 vatios en el lanzamiento con una pequeña disminución durante el tiempo de la misión. [60]
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 producción eléctrica constante del MMRTG. El MMRTG ofrece una vida operativa de 14 años y fue proporcionado a la NASA por el Departamento de Energía de los Estados Unidos . [60] 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. [60]
El radar RIMFAX , desarrollado en Noruega, es uno de los siete instrumentos que se han colocado a bordo. El radar ha sido desarrollado junto con el FFI ( Establecimiento Noruego de Investigación de Defensa ), dirigido por el investigador principal Svein-Erik Hamran del FFI, el Centro Espacial Noruego , [61] 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 por la NTNU ( Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología ) , Håvard Fjær Grip , y su equipo en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Los Ángeles. [62]
Cada misión a Marte contribuye a una cadena de innovación continua. Cada uno se basa en operaciones anteriores o tecnologías probadas y contribuye de manera única a las próximas misiones. Al utilizar esta estrategia, la NASA puede avanzar las fronteras de lo que actualmente es factible y al mismo tiempo depender de avances anteriores.
El rover Curiosity , que aterrizó en Marte en 2012, es directamente responsable de una 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.
Ingenuity es un helicóptero coaxial robótico desaparecido que realizó los primeros vuelos de avión en otro planeta. [63]
Se implementó desde la parte inferior de Perseverance y utiliza control autónomo guiado por instrucciones del plan de vuelo cargadas desde el control de la misión. [64] [63]
Después de cada aterrizaje, transmite fotografías y otros datos a Perseverance , que transmite la información a la Tierra. La NASA se basará en el diseño del helicóptero para futuras misiones a Marte. [65] El helicóptero voló 72 veces hasta el final de su misión el 25 de enero de 2024. [66]
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 aproximadamente 3.900 a 3.500 millones de años. [67] Jezero hoy presenta un delta de río prominente donde el agua que fluye a través de él depositó muchos sedimentos a lo largo de eones, lo que es "extremadamente bueno para preservar firmas biológicas ". [67] [68] Los sedimentos en el delta probablemente incluyan carbonatos y sílice hidratada, conocidos por preservar fósiles microscópicos en la Tierra durante miles de millones de años. [69] Antes de la selección de Jezero, en septiembre de 2015 se estaban considerando ocho sitios de aterrizaje propuestos para la misión; Columbia Hills en el cráter Gusev , el cráter Eberswalde , el cráter Holden , el cráter Jezero, [70] [71] Mawrth Vallis , el noreste de Syrtis Major Planum , Nili Fossae y el suroeste de Melas Chasma . [72]
Se llevó a cabo un taller del 8 al 10 de febrero de 2017 en Pasadena, California , para analizar estos sitios, con el objetivo de reducir la lista a tres sitios para su mayor consideración. [73] Los tres sitios elegidos fueron el cráter Jezero, el noreste de Syrtis Major Planum y Columbia Hills. [74] El cráter Jezero fue finalmente seleccionado como lugar de aterrizaje en noviembre de 2018. [67] Se espera que el "fetch rover" para devolver las muestras se lance en 2026. Las operaciones de aterrizaje y superficie del "fetch rover" se llevarían a cabo temprano. en 2029. El regreso más temprano a la Tierra está previsto para 2031. [75]
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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. [76] 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 a la superficie planificada de al menos un año marciano (668 soles o 687 días terrestres). [77] [78] [79] Otras dos misiones a Marte se lanzaron en esta ventana: la Agencia Espacial de los Emiratos Árabes Unidos lanzó su Misión Emiratos a Marte con el orbitador Hope el 20 de julio de 2020, que llegó a la órbita de Marte el 8 de febrero. 2021, y la Administración Nacional del Espacio de China lanzó Tianwen-1 el 23 de julio de 2020, llegó a órbita el 10 de febrero de 2021 y aterrizó suavemente con éxito con el rover Zhurong el 14 de mayo de 2021. [80]
La NASA anunció que todas las maniobras de corrección de trayectoria (TCM) fueron un éxito. La nave espacial encendió propulsores para ajustar su rumbo hacia Marte, desplazando el punto de mira inicial posterior al lanzamiento de la sonda hacia el Planeta Rojo. [81]
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 millas) 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 del crucero Mars 2020 con la superficie marciana. [82] [83]
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 a la atmósfera de Marte y la orientación inicial hacia el objetivo planeado. lugar de aterrizaje. Una vez terminada, la nave se deshizo del escudo térmico inferior y desplegó un paracaídas desde la carcasa trasera para frenar el 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 millas) de la superficie, el conjunto del rover y la grúa aérea se separaron 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 el Perseverance mediante cables hasta que confirmó el aterrizaje, soltó los cables y se alejó una distancia para evitar dañar el rover. [84]
Perseverance aterrizó con éxito en la superficie de Marte con la ayuda de la grúa celeste el 18 de febrero de 2021, a las 20:55 UTC, para comenzar su fase científica y comenzó a enviar imágenes de regreso a la Tierra. [85] 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 fuera desplegado hasta dentro de al menos 60 días de iniciada la misión. [86] La NASA también confirmó que el micrófono a bordo del Perseverance había sobrevivido a la entrada, descenso y 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. [87] capturando el sonido de una brisa marciana [88] 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. [89]
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La NASA planea gastar aproximadamente 2.800 millones de dólares en la misión Mars 2020 durante 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 para servicios de lanzamiento y 296 millones de dólares durante 2,5 años de operaciones de la misión. . [37] [101] Ajustada a la inflación, Mars 2020 es la sexta misión planetaria robótica más cara realizada por la NASA y es más barata que su predecesor, el rover Curiosity . [102] Además de utilizar hardware de repuesto, Perseverance también utilizó diseños de la misión de 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. [103]
Para crear conciencia pública sobre la misión Mars 2020, la NASA llevó a cabo 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 destino de la misión. Durante el período de registro se presentaron 10.932.295 nombres. [104] 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 nueve nombres finalistas se llevaría a cabo en enero de 2020. [105] Se anunció que Perseverance sería el nombre ganador. el 5 de marzo de 2020. [106] [107]
En mayo de 2020, la NASA colocó una pequeña placa de aluminio en el Perseverance para conmemorar el impacto de la pandemia de COVID-19 y rendir "homenaje a la perseverancia de los trabajadores sanitarios de todo el mundo". La Placa de Perseverancia COVID-19 muestra el planeta Tierra sobre la Vara de Asclepio , con una línea que muestra la trayectoria de la nave espacial Mars 2020 saliendo de la Tierra. [108]
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 . [109] Tras la publicación de este metraje, los ingenieros revelaron que el paracaídas del rover contenía un rompecabezas; Los internautas lo resolvieron en seis horas. El patrón del paracaídas se basó en un código binario y se tradujo al lema de 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. [110]
Un pequeño trozo de la cubierta del ala del Wright Flyer de 1903 de los hermanos Wright está conectado a un cable debajo del panel solar de Ingenuity . [111]
La científica de la NASA Swati Mohan dio la noticia del aterrizaje exitoso. [112]
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{{cite web}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )Utilizando repuestos y planes de misión desarrollados para el rover Curiosity de la NASA en Marte, 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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