En diciembre de 2012, la misión de dos años de Curiosity se extendió indefinidamente, [10] y el 5 de agosto de 2017, la NASA celebró el quinto aniversario del aterrizaje del rover Curiosity . [11] [12] El 6 de agosto de 2022, se informó una descripción detallada de los logros del rover Curiosity durante los últimos diez años. [13] El rover todavía está operativo y, a partir del 28 de septiembre de 2024, Curiosity ha estado activo en Marte durante 4318 soles (4436 días en total ; 12 años, 53 días ) desde su aterrizaje (ver estado actual ).
El equipo del proyecto Curiosity del Laboratorio Científico de Marte de la NASA/JPL recibió el Trofeo Robert J. Collier 2012 de la Asociación Aeronáutica Nacional "en reconocimiento a los extraordinarios logros de aterrizar con éxito el Curiosity en Marte, avanzar las capacidades tecnológicas y de ingeniería de la nación y mejorar significativamente la comprensión de la humanidad de los antiguos entornos habitables marcianos". [14] El diseño del rover Curiosity sirve como base para la misión Perseverance 2021 de la NASA , que lleva diferentes instrumentos científicos.
Misión
Metas y objetivos
Animación del rover Curiosity , mostrando sus capacidades
Según lo establecido por el Programa de Exploración de Marte , los principales objetivos científicos de la misión MSL son ayudar a determinar si Marte alguna vez pudo haber albergado vida , así como determinar el papel del agua y estudiar el clima y la geología de Marte . [8] [9] Los resultados de la misión también ayudarán a prepararse para la exploración humana. [9] Para contribuir a estos objetivos, MSL tiene ocho objetivos científicos principales: [15]
Caracterizar el amplio espectro de radiación de la superficie, incluyendo la radiación galáctica y cósmica , los eventos de protones solares y los neutrones secundarios . Como parte de su exploración, también midió la exposición a la radiación en el interior de la nave espacial mientras viajaba a Marte, y continúa con las mediciones de radiación a medida que explora la superficie de Marte. Estos datos serían importantes para una futura misión tripulada . [16]
Aproximadamente un año después de la misión de superficie, y tras haber evaluado que el antiguo Marte podría haber sido hospitalario para la vida microbiana, los objetivos de la misión MSL evolucionaron hacia el desarrollo de modelos predictivos para el proceso de preservación de compuestos orgánicos y biomoléculas ; una rama de la paleontología llamada tafonomía . [17] La región que se pretende explorar se ha comparado con la región de las Cuatro Esquinas del oeste de América del Norte . [18]
Nombre
Un panel de la NASA seleccionó el nombre Curiosity luego de un concurso nacional de estudiantes que atrajo más de 9000 propuestas vía Internet y correo. Una estudiante de sexto grado de Kansas , Clara Ma, de 12 años de la Escuela Primaria Sunflower en Lenexa, Kansas , presentó la propuesta ganadora. Como premio, Ma ganó un viaje al Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California , donde firmó su nombre directamente en el rover mientras lo ensamblaban. [19]
Ma escribió en su ensayo ganador:
La curiosidad es una llama eterna que arde en la mente de todos. Me hace levantarme de la cama por la mañana y preguntarme qué sorpresas me deparará la vida ese día. La curiosidad es una fuerza muy poderosa. Sin ella, no seríamos quienes somos hoy. La curiosidad es la pasión que nos impulsa en nuestra vida cotidiana. Nos hemos convertido en exploradores y científicos con nuestra necesidad de hacer preguntas y de asombrarnos. [19]
Costo
Ajustado a la inflación, el costo del ciclo de vida de Curiosity es de 3200 millones de dólares en dólares de 2020. En comparación, el costo del ciclo de vida del rover Perseverance de 2021 es de 2900 millones de dólares. [20]
Especificaciones del rover y del módulo de aterrizaje
Dos ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro ( JPL , por sus siglas en inglés) posan con tres vehículos y ofrecen una comparación de tamaño de tres generaciones de exploradores de Marte. En la parte delantera y central a la izquierda se encuentra el repuesto de vuelo del primer explorador de Marte, Sojourner , que aterrizó en Marte en 1997 como parte del Proyecto Mars Pathfinder . A la izquierda se encuentra un vehículo de prueba Mars Exploration Rover (MER), que es un hermano funcional de Spirit y Opportunity , que aterrizó en Marte en 2004. A la derecha se encuentra un explorador de pruebas para el Laboratorio de Ciencias de Marte , que aterrizó como Curiosity en Marte en 2012. Sojourner mide 65 cm (26 pulgadas) de largo. Los vehículos exploradores de Marte (MER) miden 1,6 m (5 pies 3 pulgadas) de largo. Curiosity , a la derecha, mide 3 m (9,8 pies) de largo.
Curiosity mide 2,9 m (9 pies 6 pulgadas) de largo por 2,7 m (8 pies 10 pulgadas) de ancho por 2,2 m (7 pies 3 pulgadas) de alto, [21] más grande que los Mars Exploration Rovers, que tienen 1,5 m (4 pies 11 pulgadas) de largo y una masa de 174 kg (384 lb) incluidos 6,8 kg (15 lb) de instrumentos científicos. [22] [23] [24] En comparación con Pancam en los Mars Exploration Rovers, la MastCam-34 tiene una resolución espacial 1,25 veces mayor y la MastCam-100 tiene una resolución espacial 3,67 veces mayor. [25]
Curiosity tiene una carga útil avanzada de equipo científico en Marte. [26] Es el cuarto rover robótico de la NASA enviado a Marte desde 1996. Los roveres marcianos exitosos anteriores son Sojourner de la misión Mars Pathfinder (1997), y Spirit (2004-2010) y Opportunity (2004-2018) de la misión Mars Exploration Rover .
Curiosity representaba el 23% de la masa de la nave espacial de 3.893 kg (8.583 lb) en el momento del lanzamiento. La masa restante se descartó en el proceso de transporte y aterrizaje.
Dimensiones : Curiosity tiene una masa de 899 kg (1982 lb) incluidos 80 kg (180 lb) de instrumentos científicos. [22] El rover mide 2,9 m (9 pies 6 pulgadas) de largo por 2,7 m (8 pies 10 pulgadas) de ancho por 2,2 m (7 pies 3 pulgadas) de alto. [21]
El chasis principal en forma de caja forma la Warm Electronics Box (WEB). [27] : 52
Los sistemas de energía de radioisótopos (RPS) son generadores que producen electricidad a partir de la desintegración de isótopos radiactivos , como el plutonio-238 , que es un isótopo no fisionable del plutonio. El calor emitido por la desintegración de este isótopo genera energía eléctrica mediante termopares , lo que proporciona energía constante durante todas las estaciones y durante el día y la noche. El calor residual también se utiliza a través de tuberías para calentar los sistemas, lo que libera energía eléctrica para el funcionamiento del vehículo y los instrumentos. [28] [29] El RTG de Curiosity está alimentado por 4,8 kg (11 lb) de dióxido de plutonio-238 suministrado por el Departamento de Energía de los EE. UU . [30]
El RTG de Curiosity es el generador termoeléctrico de radioisótopos multimisión (MMRTG), diseñado y construido por Rocketdyne y Teledyne Energy Systems bajo contrato con el Departamento de Energía de los EE. UU. , [31] y alimentado y probado por el Laboratorio Nacional de Idaho . [32] Basado en la tecnología RTG heredada, representa un paso de desarrollo más flexible y compacto, [33] y está diseñado para producir 110 vatios de energía eléctrica y aproximadamente 2000 vatios de energía térmica al inicio de la misión. [28] [29] El MMRTG produce menos energía con el tiempo a medida que su combustible de plutonio se desintegra: en su vida útil mínima de 14 años, la salida de energía eléctrica se reduce a 100 vatios. [34] [35] La fuente de energía genera 9 MJ (2,5 kWh) de energía eléctrica cada día, mucho más que los paneles solares de los Mars Exploration Rovers ahora retirados , que generaban alrededor de 2,1 MJ (0,58 kWh) cada día. La salida eléctrica del MMRTG carga dos baterías de iones de litio recargables . Esto permite que el subsistema de energía satisfaga las demandas de potencia máxima de las actividades del rover cuando la demanda excede temporalmente el nivel de salida constante del generador. Cada batería tiene una capacidad de aproximadamente 42 amperios hora .
Sistema de rechazo de calor : Las temperaturas en el lugar de aterrizaje varían según la estación y el sistema térmico calienta el rover según sea necesario. El sistema térmico lo hace de varias maneras: pasivamente, a través de la disipación a los componentes internos; mediante calentadores eléctricos colocados estratégicamente en los componentes clave; y mediante el uso del sistema de rechazo de calor del rover (HRS). [27] Utiliza fluido bombeado a través de 60 m (200 pies) de tubería en el cuerpo del rover para que los componentes sensibles se mantengan a temperaturas óptimas. [36] El circuito de fluido tiene el propósito adicional de rechazar el calor cuando el rover se ha calentado demasiado, y también puede recolectar calor residual de la fuente de energía bombeando fluido a través de dos intercambiadores de calor que están montados junto al RTG. El HRS también tiene la capacidad de enfriar los componentes si es necesario. [36]
Computadoras : Las dos computadoras idénticas a bordo del rover, llamadas Rover Compute Element (RCE), contienen memoria reforzada contra la radiación para tolerar la radiación extrema del espacio y protegerse contra ciclos de apagado. Las computadoras ejecutan el sistema operativo en tiempo real VxWorks (RTOS). La memoria de cada computadora incluye 256 kilobytes (kB) de EEPROM , 256 megabytes (MB) de memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) y 2 gigabytes (GB) de memoria flash . [37] A modo de comparación, los Mars Exploration Rovers utilizaron 3 MB de EEPROM, 128 MB de DRAM y 256 MB de memoria flash. [38]
Las computadoras RCE utilizan la unidad central de procesamiento (CPU) RAD750 , que es una sucesora de la CPU RAD6000 de los Mars Exploration Rovers. [39] [40] La CPU IBM RAD750, una versión reforzada con radiación del PowerPC 750 , puede ejecutar hasta 400 millones de instrucciones por segundo (MIPS), mientras que la CPU RAD6000 es capaz de hasta solo 35 MIPS. [41] [42] De las dos computadoras a bordo, una está configurada como respaldo y se hará cargo en caso de problemas con la computadora principal. [37] El 28 de febrero de 2013, la NASA se vio obligada a cambiar a la computadora de respaldo debido a un problema con la memoria flash de la computadora activa, lo que resultó en que la computadora se reiniciara continuamente en un bucle. La computadora de respaldo se encendió en modo seguro y posteriormente regresó al estado activo el 4 de marzo de 2013. [43] El mismo problema ocurrió a fines de marzo, reanudándose las operaciones completas el 25 de marzo de 2013. [44]
El rover tiene una unidad de medición inercial (IMU) que proporciona información de tres ejes sobre su posición, que se utiliza en la navegación del rover. [37] Las computadoras del rover se autocontrolan constantemente para mantener el rover operativo, por ejemplo, regulando la temperatura del rover. [37] Las actividades como tomar fotografías, conducir y operar los instrumentos se realizan en una secuencia de comandos que se envía desde el equipo de vuelo al rover. [37] El rover instaló su software de operaciones de superficie completo después del aterrizaje porque sus computadoras no tenían suficiente memoria principal disponible durante el vuelo. El nuevo software esencialmente reemplazó al software de vuelo. [7]
El rover tiene cuatro procesadores. Uno de ellos es un procesador SPARC que hace funcionar los propulsores del rover y los motores de la etapa de descenso a medida que desciende a través de la atmósfera marciana . Otros dos son procesadores PowerPC : el procesador principal, que maneja casi todas las funciones terrestres del rover, y el procesador de respaldo de ese procesador. El cuarto, otro procesador SPARC , ordena el movimiento del rover y es parte de su caja de control de motores . Los cuatro procesadores son de un solo núcleo . [45]
Comunicaciones
Curiosity transmite a la Tierra directamente o a través de tres satélites de retransmisión en órbita alrededor de Marte.
Comunicaciones : Curiosity está equipado con una importante redundancia de telecomunicaciones por varios medios: un transmisor y receptor de banda X que puede comunicarse directamente con la Tierra, y una radio definida por software Electra-Lite de frecuencia ultra alta (UHF) para comunicarse con los orbitadores de Marte. [27] La comunicación con los orbitadores es la principal vía de retorno de datos a la Tierra, ya que los orbitadores tienen más potencia y antenas más grandes que el módulo de aterrizaje, lo que permite velocidades de transmisión más rápidas. [27] Las telecomunicaciones incluyeron un pequeño transpondedor de espacio profundo en la etapa de descenso y un amplificador de potencia de estado sólido en el rover para la banda X. El rover también tiene dos radios UHF, [27] cuyas señales los satélites de retransmisión en órbita son capaces de retransmitir a la Tierra. Las señales entre la Tierra y Marte tardan una media de 14 minutos y 6 segundos. [46] Curiosity puede comunicarse con la Tierra directamente a velocidades de hasta 32 kbit/s, pero la mayor parte de la transferencia de datos se retransmite a través del Mars Reconnaissance Orbiter y el orbitador Odyssey . Las velocidades de transferencia de datos entre Curiosity y cada orbitador pueden alcanzar los 2000 kbit/s y 256 kbit/s, respectivamente, pero cada orbitador puede comunicarse con Curiosity solo durante unos ocho minutos al día (el 0,56% del tiempo). [47] La comunicación desde y hacia Curiosity se basa en protocolos de comunicaciones de datos espaciales acordados internacionalmente, tal como define el Comité Consultivo para Sistemas de Datos Espaciales . [48]
El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) es el centro de distribución de datos donde se proporcionan productos de datos seleccionados a los sitios de operaciones científicas remotas según sea necesario. El JPL también es el centro central para el proceso de enlace ascendente, aunque los participantes se distribuyen en sus respectivas instituciones de origen. [27] Al aterrizar, la telemetría fue monitoreada por tres orbitadores, dependiendo de su ubicación dinámica: el 2001 Mars Odyssey , el Mars Reconnaissance Orbiter y el satélite Mars Express de la ESA . [49] A partir de febrero de 2019, el orbitador MAVEN se está posicionando para servir como orbitador de retransmisión mientras continúa su misión científica. [50]
Sistemas de movilidad
Vista de cerca de una rueda muy desgastada en la superficie, que también muestra el patrón de código Morse para JPL.
Sistemas de movilidad : Curiosity está equipado con seis ruedas de 50 cm (20 pulgadas) de diámetro en una suspensión de balancín-bogie . Estas son versiones a escala de las utilizadas en los Mars Exploration Rovers (MER). [27] El sistema de suspensión también sirvió como tren de aterrizaje para el vehículo, a diferencia de sus predecesores más pequeños. [51] [52] Cada rueda tiene tacos y se acciona y engrana de forma independiente, lo que permite trepar en arena blanda y trepar por rocas. Cada rueda delantera y trasera se puede dirigir de forma independiente, lo que permite al vehículo girar en su lugar y ejecutar giros en arco. [27] Cada rueda tiene un patrón que la ayuda a mantener la tracción, pero también deja huellas estampadas en la superficie arenosa de Marte. Ese patrón es utilizado por las cámaras de a bordo para estimar la distancia recorrida. El patrón en sí es el código Morse para "JPL" (·--- ·--· ·-··). [53] El rover es capaz de escalar dunas de arena con pendientes de hasta 12,5°. [54] Basándose en el centro de masas , el vehículo puede soportar una inclinación de al menos 50° en cualquier dirección sin volcarse, pero los sensores automáticos limitan que el rover no supere los 30° de inclinación. [27] Después de seis años de uso, las ruedas están visiblemente desgastadas con pinchazos y desgarros. [55]
Curiosity puede rodar sobre obstáculos de hasta 65 cm (26 pulgadas) de altura, [26] y tiene una distancia al suelo de 60 cm (24 pulgadas). [56] Según variables que incluyen niveles de potencia, dificultad del terreno, deslizamiento y visibilidad, se estima que la velocidad máxima de travesía del terreno es de 200 m (660 pies) por día mediante navegación automática. [26] El rover aterrizó a unos 10 km (6,2 millas) de la base del Monte Sharp , [57] (oficialmente llamado Aeolis Mons ) y se espera que atraviese un mínimo de 19 km (12 millas) durante su misión principal de dos años. [58] Puede viajar hasta 90 m (300 pies) por hora, pero la velocidad promedio es de aproximadamente 30 m (98 pies) por hora. [58] El vehículo es "conducido" por varios operadores liderados por Vandi Verma , líder del grupo de Sistemas Autónomos, Movilidad y Sistemas Robóticos en el JPL, [59] [60] quien también coescribió el lenguaje PLEXIL utilizado para operar el rover. [61] [62] [63]
Aterrizaje
El descenso de la curiosidad (video 02:26; 6 de agosto de 2012)
Curiosity aterrizó en Quad 51 (apodado Yellowknife ) de Aeolis Palus en el cráter Gale. [64] [65] [66] [67] Las coordenadas del lugar de aterrizaje son: 4°35′22″S 137°26′30″E / 4.5895, -4.5895; 137.4417 . [68] [69] El lugar fue nombrado Bradbury Landing el 22 de agosto de 2012, en honor al autor de ciencia ficción Ray Bradbury . [6] Se plantea la hipótesis de que Gale, un cráter de impacto de una edad estimada de entre 3.500 y 3.800 millones de años, se rellenó gradualmente con sedimentos ; primero depositados por el agua y luego por el viento, posiblemente hasta que quedó completamente cubierto. La erosión eólica arrasó los sedimentos, dejando una montaña aislada de 5,5 km (3,4 mi), Aeolis Mons ("Monte Sharp"), en el centro del cráter de 154 km (96 mi) de ancho. Por lo tanto, se cree que el rover puede tener la oportunidad de estudiar dos mil millones de años de historia marciana en los sedimentos expuestos en la montaña. Además, su lugar de aterrizaje está cerca de un abanico aluvial , que se plantea como el resultado de un flujo de agua subterránea, ya sea antes de la deposición de los sedimentos erosionados o en una historia geológica relativamente reciente. [70] [71]
Según la NASA, se estima que en el lanzamiento del Curiosity había entre 20.000 y 40.000 esporas bacterianas resistentes al calor , y es posible que no se hayan contabilizado hasta 1.000 veces esa cantidad. [72]
Sistema de aterrizaje del Rover
Vídeo de la NASA que describe el procedimiento de aterrizaje. La NASA denominó el aterrizaje como "Siete minutos de terror".
Los exploradores anteriores de la NASA en Marte se activaron solo después de la entrada, el descenso y el aterrizaje exitosos en la superficie marciana. Curiosity , por otro lado, estuvo activo cuando aterrizó en la superficie de Marte, empleando el sistema de suspensión del explorador para el aterrizaje final. [73]
Curiosity se transformó de su configuración de vuelo replegada a una configuración de aterrizaje mientras la nave espacial MSL lo bajaba simultáneamente debajo de la etapa de descenso de la nave espacial con una atadura de 20 m (66 pies) desde el sistema de " grúa aérea " para un aterrizaje suave, con las ruedas hacia abajo, en la superficie de Marte. [74] [75] [76] [77] Después de que el rover tocó tierra, esperó 2 segundos para confirmar que estaba en tierra firme y luego disparó varios sujetadores pirotécnicos que activaron cortadores de cables en la brida para liberarse de la etapa de descenso de la nave espacial. Luego, la etapa de descenso voló hacia un aterrizaje forzoso y el rover se preparó para comenzar la parte científica de la misión. [78]
Estado del viaje
Al 16 de agosto de 2024, el rover ha recorrido 32,12 km (19,96 mi) desde su lugar de aterrizaje durante 4255 soles (días marcianos). [20]
Duplicar los rovers de prueba
Curiosity tiene dos bancos de pruebas de sistemas de vehículos (VSTB) de tamaño completo: un rover gemelo que se utiliza para realizar pruebas y resolver problemas, el rover MAGGIE (Mars Automated Giant Gizmo for Integrated Engineering) con un cerebro informático y un rover Scarecrow sin cerebro informático. Están alojados en el JPL Mars Yard para resolver problemas en terreno marciano simulado. [79] [80]
Instrumentos científicos
Diagrama de ubicación de los instrumentos
La estrategia general de análisis de muestras comienza con cámaras de alta resolución para buscar características de interés. Si una superficie en particular es de interés, Curiosity puede vaporizar una pequeña porción de ella con un láser infrarrojo y examinar la firma espectral resultante para consultar la composición elemental de la roca. Si esa firma es intrigante, el rover usa su brazo largo para balancearse sobre un microscopio y un espectrómetro de rayos X para observar más de cerca. Si la muestra justifica un análisis más profundo, Curiosity puede perforar la roca y entregar una muestra en polvo al Laboratorio de Análisis de Muestras en Marte (SAM) o a los laboratorios analíticos CheMin dentro del rover. [81] [82] [83]
En total, el rover lleva 17 cámaras: HazCams (8), NavCams (4), MastCams (2), MAHLI (1), MARDI (1) y ChemCam (1). [89]
Cámara de mástil (MastCam)
La torreta al final del brazo robótico contiene cinco dispositivos.
El sistema MastCam proporciona múltiples espectros e imágenes en color verdadero con dos cámaras. [85] Las cámaras pueden tomar imágenes en color verdadero a 1600×1200 píxeles y hasta 10 cuadros por segundo de video comprimido por hardware a 720p (1280×720). [90]
Una cámara MastCam es la Medium Angle Camera (MAC), que tiene una longitud focal de 34 mm (1,3 pulgadas) , un campo de visión de 15° y puede producir una escala de 22 cm/píxel (8,7 pulgadas/píxel) a 1 km (0,62 mi). La otra cámara en la MastCam es la Narrow Angle Camera (NAC), que tiene una longitud focal de 100 mm (3,9 pulgadas), un campo de visión de 5,1° y puede producir una escala de 7,4 cm/píxel (2,9 pulgadas/píxel) a 1 km (0,62 mi). [85] Malin también desarrolló un par de MastCams con lentes de zoom, [91] pero estas no se incluyeron en el rover debido al tiempo requerido para probar el nuevo hardware y la inminente fecha de lanzamiento de noviembre de 2011. [92] Sin embargo, la versión de zoom mejorada fue seleccionada para ser incorporada en la misión Mars 2020 como Mastcam-Z . [93]
Cada cámara tiene ocho gigabytes de memoria flash, que es capaz de almacenar más de 5.500 imágenes en bruto, y puede aplicar compresión de datos sin pérdida en tiempo real . [85] Las cámaras tienen una capacidad de enfoque automático que les permite enfocar objetos desde 2,1 m (6 pies 11 pulgadas) hasta el infinito. [25] Además del filtro de patrón Bayer RGBG fijo , cada cámara tiene una rueda de filtro de ocho posiciones. Si bien el filtro Bayer reduce el rendimiento de la luz visible, los tres colores son en su mayoría transparentes en longitudes de onda superiores a 700 nm y tienen un efecto mínimo en dichas observaciones infrarrojas . [85]
ChemCam es un conjunto de dos instrumentos de teledetección combinados en uno solo: un espectroscopio de ruptura inducido por láser (LIBS) y un telescopio Remote Micro Imager (RMI). El conjunto de instrumentos ChemCam fue desarrollado por el laboratorio francés CESR y el Laboratorio Nacional de Los Álamos . [94] [95] [96] El modelo de vuelo de la unidad de mástil fue entregado desde el CNES francés al Laboratorio Nacional de Los Álamos . [97] El propósito del instrumento LIBS es proporcionar composiciones elementales de roca y regolito, mientras que el RMI brinda a los científicos de ChemCam imágenes de alta resolución de las áreas de muestreo de las rocas y el regolito que LIBS apunta. [94] [98] El instrumento LIBS puede apuntar a una muestra de roca o regolito hasta a 7 m (23 pies) de distancia, vaporizando una pequeña cantidad de ella con aproximadamente 50 a 75 pulsos de 5 nanosegundos de un láser infrarrojo de 1067 nm y luego observa el espectro de la luz emitida por la roca vaporizada. [99]
ChemCam tiene la capacidad de registrar hasta 6.144 longitudes de onda diferentes de luz ultravioleta , visible e infrarroja . [100] La detección de la bola de plasma luminoso se realiza en los rangos visible, ultravioleta cercano e infrarrojo cercano, entre 240 nm y 800 nm. [94] La primera prueba láser inicial de ChemCam por Curiosity en Marte se realizó en una roca, N165 (roca "Coronación") , cerca de Bradbury Landing el 19 de agosto de 2012. [101] [102] [103] El equipo de ChemCam espera tomar aproximadamente una docena de mediciones de composición de rocas por día. [104] Usando la misma óptica de recolección, el RMI proporciona imágenes de contexto de los puntos de análisis LIBS. El RMI resuelve objetos de 1 mm (0,039 pulgadas) a 10 m (33 pies) de distancia, y tiene un campo de visión que cubre 20 cm (7,9 pulgadas) a esa distancia. [94]
Cámaras de navegación (NavCams)
Primeras imágenes de Navcam con resolución completa
REMS comprende instrumentos para medir el entorno de Marte: humedad, presión, temperaturas, velocidades del viento y radiación ultravioleta. [108] Es un paquete meteorológico que incluye un sensor ultravioleta proporcionado por el Ministerio de Educación y Ciencia de España . El equipo de investigación está dirigido por Javier Gómez-Elvira del Centro Español de Astrobiología e incluye al Instituto Meteorológico Finlandés como socio. [109] [110] Todos los sensores están ubicados alrededor de tres elementos: dos brazos unidos al mástil del rover, el conjunto del Sensor Ultravioleta (UVS) ubicado en la cubierta superior del rover y la Unidad de Control de Instrumentos (ICU) dentro del cuerpo del rover. REMS proporciona nuevas pistas sobre la circulación general marciana, los sistemas meteorológicos a microescala, el ciclo hidrológico local, el potencial destructivo de la radiación UV y la habitabilidad del subsuelo basada en la interacción tierra-atmósfera. [109]
Cámaras para evitar peligros (HazCams)
El rover tiene cuatro pares de cámaras de navegación en blanco y negro llamadas hazcams , dos pares en la parte delantera y dos pares en la parte trasera. [105] [111] Se utilizan para evitar peligros de forma autónoma durante los viajes en coche del rover y para el posicionamiento seguro del brazo robótico sobre rocas y regolito. [111] Cada cámara de un par está conectada a una de dos computadoras principales idénticas para redundancia; solo cuatro de las ocho cámaras están en uso en un momento dado. Las cámaras utilizan luz visible para capturar imágenes estereoscópicas tridimensionales (3-D). [111] Las cámaras tienen un campo de visión de 120° y mapean el terreno hasta 3 m (9,8 pies) frente al rover. [111] Estas imágenes protegen al rover contra choques inesperados y funcionan en conjunto con un software que le permite tomar sus propias decisiones de seguridad. [111]
Cámara de imágenes con lente manual para Marte (MAHLI)
MAHLI es una cámara en el brazo robótico del rover y adquiere imágenes microscópicas de rocas y regolitos. MAHLI puede tomar imágenes en color verdadero a 1600 × 1200 píxeles con una resolución de hasta 14,5 µm por píxel. MAHLI tiene una longitud focal de 18,3 a 21,3 mm (0,72 a 0,84 pulgadas) y un campo de visión de 33,8 a 38,5°. [86] MAHLI tiene iluminación de diodo emisor de luz (LED) tanto blanca como ultravioleta para obtener imágenes en la oscuridad o imágenes de fluorescencia . MAHLI también tiene enfoque mecánico en un rango de distancias desde infinitas a milimétricas. [86] Este sistema puede hacer algunas imágenes con procesamiento de apilamiento de enfoque . [112] MAHLI puede almacenar las imágenes en bruto o realizar compresión predictiva sin pérdida en tiempo real o JPEG. El objetivo de calibración para MAHLI incluye referencias de color, un gráfico de barras métricas, un centavo Lincoln VDB de 1909 y un patrón de escalones para calibración de profundidad. [113]
Espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS)
CheMin es el instrumento de difracción y fluorescencia de polvo de rayos X de Química y Mineralogía. [118] CheMin es uno de los cuatro espectrómetros . Puede identificar y cuantificar la abundancia de minerales en Marte. Fue desarrollado por David Blake en el Centro de Investigación Ames de la NASA y el Laboratorio de Propulsión a Chorro , [119] y ganó el premio a la Invención del Gobierno del año 2013 de la NASA. [120] El rover puede perforar muestras de rocas y el polvo fino resultante se vierte en el instrumento a través de un tubo de entrada de muestra en la parte superior del vehículo. Luego, se dirige un haz de rayos X al polvo y la estructura cristalina de los minerales lo desvía en ángulos característicos, lo que permite a los científicos identificar los minerales que se están analizando. [121]
Primeras imágenes nocturnas de Marte (luz blanca a la izquierda/ luz ultravioleta a la derecha) ( Curiosity observando la roca Sayunei , 22 de enero de 2013)
Primer uso de la herramienta de eliminación de polvo (DRT) de Curiosity (6 de enero de 2013); roca Ekwir_1 antes/después de la limpieza (izquierda) y primer plano (derecha)
La herramienta de eliminación de polvo (DRT) es un cepillo de cerdas de alambre motorizado que se encuentra en la torreta al final del brazo de Curiosity . La DRT se utilizó por primera vez en un objetivo de roca llamado Ekwir_1 el 6 de enero de 2013. Honeybee Robotics construyó la DRT. [128]
Detector de evaluación de radiación (RAD)
El papel del instrumento detector de evaluación de radiación (RAD) es caracterizar el amplio espectro del entorno de radiación que se encuentra dentro de la nave espacial durante la fase de crucero y mientras se encuentra en Marte. Estas mediciones nunca se han realizado antes desde el interior de una nave espacial en el espacio interplanetario. Su propósito principal es determinar la viabilidad y las necesidades de protección para los posibles exploradores humanos, así como caracterizar el entorno de radiación en la superficie de Marte, lo que comenzó a hacer inmediatamente después de que MSL aterrizara en agosto de 2012. [129] Financiado por la Dirección de Misiones de Sistemas de Exploración en la Sede de la NASA y la Agencia Espacial Alemana ( DLR ), RAD fue desarrollado por el Instituto de Investigación del Suroeste (SwRI) y el grupo de física extraterrestre de la Christian-Albrechts-Universität zu Kiel , Alemania. [129] [130]
Albedo dinámico de neutrones (DAN)
El instrumento DAN emplea una fuente de neutrones y un detector para medir la cantidad y la profundidad de hidrógeno o hielo y agua en la superficie marciana o cerca de ella. [131]
El instrumento consta del elemento detector (DE) y un generador de neutrones pulsantes (PNG) de 14,1 MeV. El DE mide el tiempo de extinción de los neutrones después de cada pulso de neutrones del PNG. El DAN fue proporcionado por la Agencia Espacial Federal Rusa [132] [133] y financiado por Rusia. [134]
Cámara de imágenes del descenso a Marte (MARDI)
Cámara MARDI
MARDI está fijado a la esquina frontal inferior izquierda del cuerpo de Curiosity . Durante el descenso a la superficie marciana, MARDI tomó imágenes en color a 1600×1200 píxeles con un tiempo de exposición de 1,3 milisegundos comenzando a distancias de aproximadamente 3,7 km (2,3 mi) a cerca de 5 m (16 pies) del suelo, a una velocidad de cuatro fotogramas por segundo durante aproximadamente dos minutos. [87] [135] MARDI tiene una escala de píxeles de 1,5 m (4 pies 11 pulgadas) a 2 km (1,2 mi) a 1,5 mm (0,059 pulgadas) a 2 m (6 pies 7 pulgadas) y tiene un campo de visión circular de 90°. MARDI tiene ocho gigabytes de memoria intermedia interna que es capaz de almacenar más de 4000 imágenes sin procesar. Las imágenes MARDI permitieron el mapeo del terreno circundante y la ubicación del aterrizaje. [87] JunoCam , construida para la nave espacial Juno , está basada en MARDI. [136]
Brazo robótico
Primer uso de la pala del Curiosity mientras tamiza un montón de arena en Rocknest (7 de octubre de 2012)
El rover tiene un brazo robótico de 2,1 m (6 pies 11 pulgadas) de largo con una torreta en forma de cruz que sostiene cinco dispositivos que pueden girar en un rango de giro de 350°. [138] [139] El brazo hace uso de tres articulaciones para extenderlo hacia adelante y guardarlo nuevamente mientras se conduce. Tiene una masa de 30 kg (66 lb) y su diámetro, incluidas las herramientas montadas en él, es de aproximadamente 60 cm (24 pulgadas). [140] Fue diseñado, construido y probado por MDA US Systems , basándose en su trabajo previo de brazo robótico en el Mars Surveyor 2001 Lander , el módulo de aterrizaje Phoenix y los dos Mars Exploration Rovers , Spirit y Opportunity . [141]
Dos de los cinco dispositivos son instrumentos in situ o de contacto conocidos como el espectrómetro de rayos X (APXS) y el Mars Hand Lens Imager (cámara MAHLI). Los tres restantes están asociados con funciones de adquisición y preparación de muestras: un taladro de percusión ; un cepillo; y mecanismos para recoger, tamizar y dividir muestras de roca en polvo y regolito. [138] [140] El diámetro del agujero en una roca después de la perforación es de 1,6 cm (0,63 pulgadas) y hasta 5 cm (2,0 pulgadas) de profundidad. [139] [142] El taladro lleva dos brocas de repuesto. [142] [143] El sistema de brazo y torreta del rover puede colocar el APXS y el MAHLI en sus respectivos objetivos, y también obtener muestras en polvo del interior de la roca y entregarlas a los analizadores SAM y CheMin dentro del rover. [139]
Desde principios de 2015, el mecanismo de percusión del taladro que ayuda a cincelar la roca ha tenido un cortocircuito eléctrico intermitente. [144] El 1 de diciembre de 2016, el motor dentro del taladro provocó un mal funcionamiento que impidió que el rover moviera su brazo robótico y se dirigiera a otra ubicación. [145] La falla se aisló en el freno de avance del taladro, [146] y se sospecha que los desechos internos causaron el problema. [144] Para el 9 de diciembre de 2016, se autorizó que continuaran las operaciones de conducción y del brazo robótico, pero la perforación permaneció suspendida indefinidamente. [147] El equipo de Curiosity continuó realizando diagnósticos y pruebas en el mecanismo del taladro durante 2017, [148] y reanudó las operaciones de perforación el 22 de mayo de 2018. [149]
Medios, impacto cultural y legado
Estalla la celebración en la NASA con el exitoso aterrizaje del rover en Marte (6 de agosto de 2012).
El video en vivo que muestra las primeras imágenes de la superficie de Marte estuvo disponible en NASA TV , durante las últimas horas del 6 de agosto de 2012, PDT, incluidas entrevistas con el equipo de la misión. El sitio web de la NASA dejó de estar disponible momentáneamente debido a la abrumadora cantidad de personas que lo visitaban, [150] y un extracto de 13 minutos de la NASA de los aterrizajes en su canal de YouTube fue detenido una hora después del aterrizaje por un aviso automático de eliminación de derechos de autor de Scripps Local News , que impidió el acceso durante varias horas. [151] Alrededor de 1000 personas se reunieron en Times Square de la ciudad de Nueva York para ver la transmisión en vivo de la NASA del aterrizaje del Curiosity , mientras se mostraban imágenes en la pantalla gigante. [152] Bobak Ferdowsi , director de vuelo para el aterrizaje, se convirtió en un meme de Internet y alcanzó el estatus de celebridad en Twitter, con 45 000 nuevos seguidores suscritos a su cuenta de Twitter, debido a su peinado mohicano con estrellas amarillas que usó durante la transmisión televisada. [153] [154]
El 13 de agosto de 2012, el presidente de Estados Unidos, Barack Obama , llamó desde el Air Force One para felicitar al equipo del Curiosity y dijo: "Ustedes son ejemplos del ingenio y el saber hacer estadounidenses. Es realmente un logro asombroso". [155] (Video (07:20))
Los científicos del Getty Conservation Institute en Los Ángeles, California, consideraron que el instrumento CheMin a bordo del Curiosity era un medio potencialmente valioso para examinar obras de arte antiguas sin dañarlas. Hasta hace poco, solo había unos pocos instrumentos disponibles para determinar la composición sin cortar muestras físicas lo suficientemente grandes como para dañar potencialmente los artefactos. CheMin dirige un haz de rayos X a partículas tan pequeñas como 400 μm (0,016 pulgadas) [156] y lee la radiación dispersada para determinar la composición del artefacto en minutos. Los ingenieros crearon una versión más pequeña y portátil llamada X-Duetto . Al caber en unas pocas cajas del tamaño de un maletín , puede examinar objetos en el lugar, al tiempo que preserva su integridad física. Ahora lo están utilizando los científicos del Getty para analizar una gran colección de antigüedades de museo y las ruinas romanas de Herculano , Italia. [157]
Antes del aterrizaje, la NASA y Microsoft lanzaron Mars Rover Landing , un juego descargable gratuito en Xbox Live que utiliza Kinect para capturar los movimientos del cuerpo, lo que permite a los usuarios simular la secuencia de aterrizaje. [158]
La NASA dio al público en general la oportunidad desde 2009 hasta 2011 de enviar sus nombres para ser enviados a Marte. Más de 1,2 millones de personas de la comunidad internacional participaron, y sus nombres fueron grabados en silicio utilizando una máquina de haz de electrones utilizada para fabricar microdispositivos en el JPL , y esta placa ahora está instalada en la cubierta del Curiosity . [159] Siguiendo una tradición de 40 años, también se instaló una placa con las firmas del presidente Barack Obama y el vicepresidente Joe Biden . En otra parte del rover está el autógrafo de Clara Ma, la niña de 12 años de Kansas que le dio su nombre a Curiosity en un concurso de redacción, escribiendo en parte que "la curiosidad es la pasión que nos impulsa a través de nuestra vida cotidiana". [160]
El 6 de agosto de 2013, Curiosity tocó en voz alta " Happy Birthday to You " en honor al primer año terrestre desde su aterrizaje en Marte, la primera vez que se tocaba una canción en otro planeta. También fue la primera vez que se transmitió música entre dos planetas. [161]
El 24 de junio de 2014, Curiosity completó un año marciano (687 días terrestres) tras descubrir que Marte alguna vez tuvo condiciones ambientales favorables para la vida microbiana . [162] Curiosity sirvió como base para el diseño del rover Perseverance para la misión Mars 2020. Algunas piezas de repuesto de la construcción y la prueba terrestre de Curiosity se están utilizando en el nuevo vehículo, pero llevará una carga útil de instrumentos diferente. [163]
En 2014, el ingeniero jefe del proyecto escribió un libro que detalla el desarrollo del rover Curiosity. "Mars Rover Curiosity: An Inside Account from Curiosity's Chief Engineer" (El rover Curiosity en Marte: un relato desde dentro del ingeniero jefe de Curiosity) es un relato de primera mano sobre el desarrollo y el aterrizaje del rover Curiosity. [164]
El 5 de agosto de 2017, la NASA celebró el quinto aniversario del aterrizaje de la misión del rover Curiosity y los logros exploratorios relacionados en el planeta Marte . [11] [12] (Videos: Los primeros cinco años de Curiosity (02:07); El punto de vista de Curiosity: cinco años conduciendo (05:49); Los descubrimientos de Curiosity sobre el cráter Gale (02:54))
Como se informó en 2018, las muestras de perforación tomadas en 2015 descubrieron moléculas orgánicas de benceno y propano en muestras de rocas de 3 mil millones de años en Gale. [165] [166] [167]
En la cultura popular, el lanzamiento de Curiosity se hace referencia en el video musical de la canción de Harry Styles de 2023, Satellite . [168]
Imágenes
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Curiosity rover .
Componentes deCuriosidad
Cabezal de mástil con ChemCam, MastCam-34, MastCam-100, NavCam
Una de las seis ruedas del Curiosity
Antenas de alta ganancia (derecha) y baja ganancia (izquierda)
Sensor ultravioleta
Ejemplos de imágenes del rover
Primera imagen del Curiosity tras su aterrizaje (sin cubierta protectora, 6 de agosto de 2012)
Autorretrato de Curiosity (7 de septiembre de 2012; color corregido)
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