El Mars Polar Lander , también conocido como Mars Surveyor '98 Lander , fue una nave espacial robótica de 290 kilogramos lanzada por la NASA el 3 de enero de 1999 para estudiar el suelo y el clima de Planum Australe , una región cercana al polo sur de Marte. . Formó parte de la misión Mars Surveyor '98 . Sin embargo, el 3 de diciembre de 1999, después de que se esperaba que se completara la fase de descenso, el módulo de aterrizaje no logró restablecer la comunicación con la Tierra. Un análisis post mortem determinó que la causa más probable del accidente fue la interrupción prematura del encendido del motor antes de que el módulo de aterrizaje tocara la superficie, lo que provocó que golpeara el planeta a gran velocidad. [2]
El coste total del Mars Polar Lander fue de 165 millones de dólares. El desarrollo de naves espaciales costó 110 millones de dólares, el lanzamiento se estimó en 45 millones de dólares y las operaciones de la misión en 10 millones de dólares. [3]
Como parte de la misión Mars Surveyor '98 , se buscó un módulo de aterrizaje como forma de recopilar datos climáticos desde tierra junto con un orbitador. La NASA sospecha que puede existir una gran cantidad de agua congelada bajo una fina capa de polvo en el polo sur. A la hora de planificar el Mars Polar Lander, el posible contenido de agua en el polo sur marciano fue el factor determinante más importante a la hora de elegir el lugar de aterrizaje. [4] Un CD-ROM que contiene los nombres de un millón de niños de todo el mundo fue colocado a bordo de la nave espacial como parte del programa "Envía tu nombre a Marte", diseñado para fomentar el interés por el programa espacial entre los niños. [5]
Los objetivos principales de la misión eran: [6]
El Mars Polar Lander llevaba dos pequeñas sondas impactadoras idénticas conocidas como "Deep Space 2 A y B". Las sondas estaban destinadas a impactar la superficie a alta velocidad a aproximadamente 73°S 210°W / 73°S 210°W / -73; -210 (Deep Space 2) para penetrar el suelo marciano y estudiar la composición del subsuelo hasta un metro de profundidad. Sin embargo, tras entrar en la atmósfera marciana, los intentos de contactar con las sondas fracasaron. [4]
Deep Space 2 fue financiado por el Programa Nuevo Milenio y su costo de desarrollo fue de 28 millones de dólares. [3]
La nave espacial medía 3,6 metros de ancho y 1,06 metros de alto con las patas y los paneles solares completamente desplegados. La base se construyó principalmente con una plataforma de aluminio alveolar , láminas compuestas de grafito y epoxi que forman el borde y tres patas de aluminio. Durante el aterrizaje, las patas debían desplegarse desde la posición replegada con resortes de compresión y absorber la fuerza del aterrizaje con inserciones de panal de aluminio aplastables en cada pata. En la cubierta del módulo de aterrizaje, una pequeña jaula térmica de Faraday albergaba la computadora, la electrónica de distribución de energía y las baterías, la electrónica de telecomunicaciones y los componentes del tubo de calor del circuito de la bomba capilar (LHP), que mantenían la temperatura operativa. Cada uno de estos componentes incluía unidades redundantes en caso de que alguno fallara. [4] [1] [7]
Mientras viajaba a Marte, la etapa de crucero se estabilizó en tres ejes con cuatro módulos de motor de reacción monopropulsor de hidracina , cada uno de los cuales incluía un propulsor de maniobra de corrección de trayectoria de 22 newton para la propulsión y un propulsor del sistema de control de reacción de 4 newton para el control de actitud (orientación). La orientación de la nave espacial se realizó utilizando sensores solares redundantes , rastreadores de estrellas y unidades de medición inercial . [1]
Durante el descenso, el módulo de aterrizaje utilizó tres grupos de motores de pulso modulado, cada uno de los cuales contenía cuatro propulsores monopropulsores de hidracina de 266 newtons. La altitud durante el aterrizaje se midió mediante un sistema de radar Doppler , y un subsistema de control de actitud y articulación (AACS) controló la actitud para garantizar que la nave espacial aterrizara en el acimut óptimo para maximizar la captación solar y la telecomunicaciones con el módulo de aterrizaje. [4] [1] [7]
El módulo de aterrizaje fue lanzado con dos tanques de hidracina que contenían 64 kilogramos de propulsor y presurizados con helio . Cada tanque esférico estaba ubicado en la parte inferior del módulo de aterrizaje y proporcionó propulsor durante las etapas de crucero y descenso. [4] [1] [7]
Durante la etapa de crucero, las comunicaciones con la nave espacial se realizaron a través de la banda X utilizando una antena en forma de bocina de ganancia media y amplificadores de potencia de estado sólido redundantes. Para medidas de contingencia, también se incluyó una antena omnidireccional de baja ganancia. [4]
Originalmente, el módulo de aterrizaje estaba destinado a comunicar datos a través del fallido Mars Climate Orbiter a través de la antena UHF . Con el orbitador perdido el 23 de septiembre de 1999, el módulo de aterrizaje aún podría comunicarse directamente con la Red de Espacio Profundo a través del enlace Directo a la Tierra (DTE), una antena parabólica de banda X, orientable y de ganancia media ubicada en la cubierta. Alternativamente, Mars Global Surveyor podría usarse como relevo usando la antena UHF varias veces cada día marciano. Sin embargo, Deep Space Network solo podía recibir datos del módulo de aterrizaje y no enviarle comandos utilizando este método. La antena directa a la Tierra de ganancia media proporcionó un canal de retorno de 12,6 kbit/s , y la ruta de retransmisión UHF proporcionó un canal de retorno de 128 kbit/s. Las comunicaciones con la nave espacial se limitarían a eventos de una hora, limitadas por la acumulación de calor que se produciría en los amplificadores. El número de eventos de comunicación también se vería limitado por limitaciones de energía. [4] [6] [1] [7]
La etapa de crucero incluyó dos paneles solares de arseniuro de galio para alimentar el sistema de radio y mantener la energía de las baterías del módulo de aterrizaje, que mantenía calientes ciertos componentes electrónicos. [4] [1]
Después de descender a la superficie, el módulo de aterrizaje debía desplegar dos paneles solares de arseniuro de galio de 3,6 metros de ancho, ubicados a cada lado de la nave espacial. Otros dos paneles solares auxiliares se ubicaron en el costado para proporcionar energía adicional para un total esperado de 200 vatios y aproximadamente de ocho a nueve horas de funcionamiento por día. [4] [1]
Si bien el Sol no se habría puesto debajo del horizonte durante la misión principal, habría llegado muy poca luz a los paneles solares para permanecer lo suficientemente calientes como para que ciertos componentes electrónicos siguieran funcionando. Para evitar este problema, se incluyó una batería de níquel-hidrógeno de 16 amperios hora para recargarse durante el día y alimentar el calentador del recinto térmico durante la noche. También se esperaba que esta solución limitara la vida útil del módulo de aterrizaje. A medida que los días marcianos se volverían más fríos a finales del verano, se suministraría muy poca energía al calentador para evitar la congelación, lo que provocaría que la batería también se congelara y señalara el final de la vida útil del módulo de aterrizaje. [4] [1] [7]
Mars Polar Lander fue lanzado el 3 de enero de 1999 a las 20:21:10 UTC por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 17B en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida, a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta II 7425–9.5. La secuencia de combustión completa duró 47,7 minutos después de que un propulsor de tercera etapa de combustible sólido Thiokol Star 48 B colocara la nave espacial en una trayectoria de transferencia a Marte de 11 meses a una velocidad final de 6,884 kilómetros por segundo con respecto a Marte. Durante el crucero, la nave espacial se guardaba dentro de una cápsula aeroshell y un segmento conocido como etapa de crucero proporcionaba energía y comunicaciones con la Tierra. [4] [6] [1]
La zona de aterrizaje objetivo era una región cercana al polo sur de Marte, llamada Ultimi Scopuli , porque presentaba una gran cantidad de escópulos ( escarpas lobuladas o irregulares ). [ cita necesaria ]
El 3 de diciembre de 1999, Mars Polar Lander llegó a Marte y los operadores de la misión comenzaron los preparativos para el aterrizaje. A las 14:39:00 UTC, la etapa de crucero fue abandonada, lo que inició una interrupción de las comunicaciones planificada que duraría hasta que la nave espacial aterrizara en la superficie. Seis minutos antes de la entrada a la atmósfera, un encendido programado del propulsor de 80 segundos giró la nave espacial hacia la orientación de entrada adecuada, con el escudo térmico colocado para absorber el calor de 1.650 °C que se generaría cuando la cápsula de descenso atravesara la atmósfera.
Viajando a 6,9 kilómetros por segundo, la cápsula de entrada entró en la atmósfera marciana a las 20:10:00 UTC y se esperaba que aterrizara en las proximidades de 76°S 195°W / 76°S 195°W / -76 ; -195 (Mars Polar Lander) en una región conocida como Planum Australe . El restablecimiento de la comunicación estaba previsto para las 20:39:00 UTC, después del aterrizaje. Sin embargo, no se restableció la comunicación y el módulo de aterrizaje fue declarado perdido. [4] [6] [1]
El 25 de mayo de 2008, el módulo de aterrizaje Phoenix llegó a Marte y posteriormente completó la mayoría de los objetivos del Mars Polar Lander , llevando varios instrumentos iguales o derivados.
Imagen en la que se puede hacer clic: al hacer clic en las etiquetas se abrirá un nuevo artículo.Viajando a aproximadamente 6,9 kilómetros por segundo y 125 kilómetros sobre la superficie, la nave espacial entró en la atmósfera y fue desacelerada inicialmente utilizando un escudo térmico de ablación de 2,4 metros , ubicado en la parte inferior del cuerpo de entrada, para frenar aerodinámicamente a través de 116 kilómetros de la atmósfera. Tres minutos después de la entrada, la nave espacial había disminuido su velocidad a 496 metros por segundo, lo que indicaba que se desplegara un paracaídas de poliéster de 8,4 metros desde un mortero, seguido inmediatamente por la separación del escudo térmico y el encendido del MARDI, mientras se encontraba a 8,8 kilómetros sobre la superficie. El paracaídas redujo aún más la velocidad de la nave espacial a 85 metros por segundo cuando el radar terrestre comenzó a rastrear las características de la superficie para detectar la mejor ubicación de aterrizaje posible y determinar la velocidad vertical mediante el efecto Doppler para el control del empuje.
Cuando la nave espacial disminuyó su velocidad a 80 metros por segundo, un minuto después del despliegue del paracaídas, el módulo de aterrizaje se separó de la carcasa trasera y comenzó un descenso motorizado a 1,3 kilómetros de altura. Se pretendía que la velocidad vertical descendiera a 2,4 metros por segundo a 12 m de altura y luego se mantuviera constante hasta el aterrizaje. Por debajo de los 40 metros, el radar dejaba de ser fiable debido a la acumulación de polvo y ya a esa altura se apagaba; durante los últimos segundos, el empuje sería controlado por sensores inerciales. También se armó una función para apagar el empuje inmediatamente en el momento del aterrizaje a 40 metros. Se esperaba que aterrizara a las 20:01 UTC, dadas las 20:15 ″ hora de recepción en la Tierra ″. [4] [6] [1] [7]
Las operaciones del módulo de aterrizaje debían comenzar cinco minutos después del aterrizaje, primero desplegando los paneles solares almacenados y luego orientando la antena directa a la Tierra de ganancia media para permitir la primera comunicación con la Red del Espacio Profundo . Se iba a transmitir a la Tierra una transmisión de 45 minutos que contenía 30 imágenes del aterrizaje adquiridas por MARDI. Se esperaba la llegada de esa señal de aterrizaje exitoso a las 20:39 UTC. Luego, el módulo de aterrizaje se apagaría durante seis horas para permitir que las baterías se cargaran. En los días siguientes, los operadores comprobarían los instrumentos de la nave espacial y los experimentos científicos comenzarían el 7 de diciembre y durarían al menos los siguientes 90 soles marcianos , con la posibilidad de una misión prolongada. [4] [6] [1] [7]
El 3 de diciembre de 1999, a las 14:39:00 UTC, se envió la última telemetría desde Mars Polar Lander , justo antes de la separación de la etapa de crucero y la posterior entrada a la atmósfera. No se recibieron más señales de la nave espacial. El Mars Global Surveyor intentó fotografiar el área en la que se creía que se encontraba el módulo de aterrizaje. Un objeto era visible y se creía que era el módulo de aterrizaje. Sin embargo, las imágenes posteriores en septiembre de 2005 dieron como resultado que se descartara el objeto identificado. Mars Polar Lander sigue perdido. [13] [14]
Se desconoce la causa de la pérdida de comunicación. Sin embargo, la Junta de Revisión de Fallas concluyó que la causa más probable del percance fue un error de software que identificó incorrectamente las vibraciones, causadas por el despliegue de las patas replegadas, como contacto con la superficie. [15] La acción resultante de la nave espacial fue el apagado de los motores de descenso, mientras probablemente todavía se encontraba a 40 metros sobre la superficie. Aunque se sabía que el despliegue de la pierna podría crear una indicación falsa, las instrucciones de diseño del software no tenían en cuenta esa eventualidad. [dieciséis]
Además del apagado prematuro de los motores de descenso, la Junta de Revisión de Fallas también evaluó otros posibles modos de falla. [2] A falta de evidencia sustancial sobre el modo de falla, no se podrían excluir las siguientes posibilidades:
El fracaso del Mars Polar Lander se produjo dos meses y medio después de la pérdida del Mars Climate Orbiter . Se han citado como causas subyacentes de los fracasos la financiación inadecuada y la mala gestión. [17] Según Thomas Young, presidente del Equipo de Evaluación Independiente del Programa Marte, el programa "estaba subfinanciado en al menos un 30%". [18]
A pesar del fracaso del Mars Polar Lander, Planum Australe , que sirvió como objetivo de exploración para el módulo de aterrizaje y las dos sondas Deep Space 2 , [19] sería explorado en años posteriores por el radar MARSIS de la Agencia Espacial Europea , que examinó y analizó el sitio desde La órbita de Marte. [20] [21] [22] [23]
{{cite report}}: CS1 maint: url-status (link)