IM-1 fue una misión de aterrizaje robótico en la Luna realizada por Intuitive Machines (IM) en febrero de 2024 utilizando un módulo de aterrizaje lunar Nova-C . Después del contacto con la superficie lunar el 22 de febrero, el módulo de aterrizaje se inclinó en un ángulo no planificado de 30 grados. Todas las cargas útiles de los instrumentos permanecieron funcionales y la misión se consideró un éxito. [7] IM-1 fue la primera misión comercial en aterrizar suavemente con éxito en la Luna. [8] [9] La NASA proporcionó apoyo financiero para la misión a través del programa Commercial Lunar Payload Services . El módulo de aterrizaje, llamado Odysseus , transportaba seis cargas útiles desarrolladas por la NASA y varias otras de clientes comerciales y educativos. El 29 de febrero, Odysseus perdió energía y se apagó con el comienzo de la noche lunar. [3]
IM-1 fue el primer aterrizaje suave en la Luna realizado por una empresa privada [10] [11] y Odysseus fue la primera nave espacial de fabricación estadounidense en aterrizar suavemente en la Luna desde el Apolo 17 en 1972. Steve Altemus, director ejecutivo de IM, dice que Nova-C es la primera nave espacial en utilizar propulsión de metano líquido y oxígeno líquido ( methalox ) más allá de la órbita terrestre baja, y también la primera nave espacial de metalox en aterrizar en un cuerpo celeste fuera del mundo. [12]
Antecedentes y selección
En diciembre de 2017, la Directiva de Política Espacial 1 señaló la intención de devolver astronautas a la Luna. [13] Extractos de documentos de la NASA obtenidos por The New York Times sugirieron que la agencia priorizaría el sector de vuelos espaciales privados. [14] [15] En noviembre de 2018, la NASA anunció el programa de Servicios de Carga Lunar Comercial , seleccionando nueve empresas para desplegar cargas útiles para la agencia. [16] En mayo de 2019, la NASA anunció que Astrobotic Technology , Intuitive Machines y Orbit Beyond desarrollarían módulos de aterrizaje lunares, otorgando a Intuitive Machines 77 millones de dólares . [17] Intuitive Machines recibió 118 millones de dólares para desarrollar el módulo de aterrizaje lunar Odysseus utilizado en la misión IM-1.
La misión IM-1 en febrero de 2024 siguió a la misión Peregrine de Astrobotic Technology, que se lanzó en enero de 2024. [18] [19] El aterrizaje de Peregrine en Gruithuisen Domes se abandonó cuando se observó una fuga de propulsor después del lanzamiento, y la nave espacial fue guiada para reingresar a la atmósfera de la Tierra. [20]
Hardware de la misión
Concepción artística del IM-1 vertical planeado
Odysseus estaba equipado con seis instrumentos desarrollados por la NASA, incluyendo un conjunto de retrorreflectores láser , un dispositivo de navegación lidar , una cámara estéreo , un receptor de radio de baja frecuencia, la baliza Lunar Node-1 y un instrumento para monitorear los niveles de combustible. Además, también estaban a bordo una cámara construida por estudiantes de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle, Daytona Beach , un telescopio lunar planificado y un proyecto de arte de Jeff Koons . [21] En total, las cargas útiles comprenden seis instrumentos científicos de la NASA y seis instrumentos comerciales (cinco de estos últimos son científicos y uno cultural). [22]
Odysseus aterrizó en el cráter Malapert-A y permaneció activo allí durante aproximadamente una semana, antes de que el Sol se pusiera en el lugar de aterrizaje. [23] El módulo de aterrizaje Odysseus no está diseñado para sobrevivir a la noche lunar , que dura aproximadamente dos semanas. [24]
El módulo de aterrizaje tiene un chip con obras de 200 artistas, incluyendo obras de Pablo Picasso , Miguel Ángel Buonarroti , Jeff Koons y Bram Reijnders. [25] [26] El módulo de aterrizaje lleva la escultura Moon Phases de Jeff Koons dentro de su carga útil. Esta es la primera instalación escultórica que llega a la Luna desde que la escultura Fallen Astronaut de Paul Van Hoeydonck fuera colocada en la Luna por David Scott del Apolo 15 en 1971. [27] [28] Koons describe Moon Phases como "125 esculturas lunares en miniatura, cada una de aproximadamente una pulgada de diámetro". [29]
El módulo de aterrizaje también lleva cargas útiles privadas, divulgadas y no divulgadas, de empresas comerciales, instituciones educativas y ciudadanos privados. Una de ellas es la cápsula del tiempo Lunaprise, que incluye la Biblioteca Lunar compilada por la Arch Mission Foundation . [22] La Biblioteca Lunar incluye contenido de la Wikipedia en inglés y del Proyecto Rosetta . [30] [31] También se incluye a bordo el AstroVault de Quantum Aerospace, que incluye un archivo de grabaciones musicales y fotos, que presenta canciones de Jimi Hendrix , Bob Marley y Elvis Presley , entre otros músicos. [32] [33]
Un medidor de masa por radiofrecuencia (RFMG) a bordo estimó la cantidad de combustible disponible durante la misión IM-1. Esta fue la primera prueba de larga duración de un RFMG en una nave espacial independiente. [34] [35]
Eventos de la misión
Antes del lanzamiento
En diciembre de 2023, Odysseus llegó al Centro Espacial Kennedy para su procesamiento. [42] El 31 de enero de 2024, la nave espacial Odysseus fue encapsulada en el carenado de carga útil de su vehículo de lanzamiento Falcon 9 Block 5. [43] El 13 de febrero, IM anunció que dos ensayos generales húmedos para cargar a Odysseus con propulsores habían sido exitosos y que estaban listos para el lanzamiento. [44] [45]
Un cohete Falcon 9 lanzó a Odysseus desde LC-39A en Florida a las 06:05 UTC el 15 de febrero de 2024. El cohete regresó a LZ-1 y la etapa superior del Falcon 9, ya agotada, llevó la nave espacial a su trayectoria translunar .
Originalmente planeado para su lanzamiento el 13 de febrero, SpaceX pospuso el lanzamiento después de informar un problema técnico con el propulsor cargado en el módulo de aterrizaje. [21] [46]
Operaciones tempranas
El módulo de aterrizaje lunar Nova-C se aleja de la segunda etapa del Falcon 9 después de su despliegue en órbita
Tras la separación del vehículo de lanzamiento, el centro de operaciones de control de Nova estableció comunicación con el módulo de aterrizaje y realizó comprobaciones iniciales . Las imágenes captadas por la nave espacial tras la separación del vehículo de lanzamiento se publicaron el 17 de febrero. [47]
Puesta en marcha de la quema
El módulo de aterrizaje tenía previsto realizar una "puesta en marcha" del motor principal el 15 de febrero. Trent Martin, vicepresidente de sistemas espaciales de Intuitive Machines, describió esto como un "paso crítico" para la misión. [48] Después de informar de problemas con el rastreador de estrellas IM-1 y el ajuste del tiempo de enfriamiento de la línea de oxígeno líquido, IM informó de una puesta en marcha exitosa el 16 de febrero. [49] [50] La maniobra dio como resultado un cambio de 21 m/s (47 mph) en la velocidad del módulo de aterrizaje. [51]
Corrección de trayectoria
Intuitive Machines planeó hasta tres maniobras de ajuste de trayectoria durante la fase translunar de la misión. [49] La primera se completó el 18 de febrero, [51] y después de la segunda maniobra el 20 de febrero, no hubo necesidad de una tercera. [52]
El 20 de febrero, Intuitive Machines informó que Odysseus había completado aproximadamente el 72% de su viaje a la superficie de la Luna. [53]
El Odysseus realizó su inserción en la órbita lunar (LOI) el 21 de febrero, alterando su velocidad en 800 m/s (1.800 mph). Intuitive Machines informó que el encendido de 408 segundos del motor principal LOI colocó al módulo de aterrizaje en una órbita lunar de 92 km (57 mi). [54] [55] El 22 de febrero, IM indicó que una "maniobra de corrección lunar" había elevado la órbita. [56]
El módulo de aterrizaje pasó aproximadamente 24 horas orbitando la Luna antes de su descenso a la superficie lunar el 22 de febrero. [57] [58] [55] El 21 de febrero, mientras todavía estaba en órbita, Odysseus envió imágenes de alta resolución de la superficie lunar.
Intuitive Machines ajustó los parámetros de la quema de descenso basándose en los datos de la quema de inserción en la órbita lunar. IM indicó que los riesgos asumidos durante la fase de aterrizaje lunar de la misión serían un "desafío". [55] Un informe posterior indicó que, mientras se preparaba el módulo de aterrizaje para su descenso a la superficie, los controladores de la misión determinaron que un interruptor de seguridad en el sistema de telémetro láser primario no se había activado durante los preparativos previos al lanzamiento. [38] Los equipos en tierra solucionaron el problema reprogramando Odysseus para utilizar datos de una carga útil experimental de la NASA, el Navigation Doppler Lidar for Precise Velocity and Range Sensing . [59]
Aterrizaje lunar
Mapa que muestra la ubicación de los "cráteres satélite" de Malapert
Un lugar de aterrizaje favorito en 2020 fue entre el Mare Serenitatis y el Mare Crisium . [ 60] [61] Los mares lunares son grandes llanuras formadas cuando la lava fluyó hacia antiguas cuencas de impacto. Más tarde, se eligió una ubicación de tierras altas lunares cerca del polo sur de la Luna para el aterrizaje, ya que se cree que esa región tiene una fuente de agua para una futura base lunar . [62]
Se eligió el área del cráter Malapert-A, a 300 km (190 mi) del polo sur lunar , porque parecía ser un lugar relativamente plano y seguro cerca del polo para aterrizar, entre otras consideraciones. [62] [63]
Después de realizar un parche de software de último minuto a los sistemas de monitoreo de altitud del módulo de aterrizaje, Odysseus comenzó su secuencia de aterrizaje a las 23:11 UTC (6:11 pm EST) el 22 de febrero y aterrizó cerca de Malapert A , un área que se determinó que contenía hielo de agua, a las 23:23 UTC (6:23 pm EST). [64] Los controladores confirmaron que se recibieron comunicaciones débiles desde el módulo de aterrizaje. [65] Inicialmente se pensó que el módulo de aterrizaje estaba en una orientación completamente vertical, [59] [66] basándose en telemetría obsoleta. Más tarde se determinó que había aterrizado en un ángulo de 30 grados, con sus paneles solares e instrumentación científica orientados funcionalmente, pero con sus tasas de transmisión de radio algo reducidas debido al ángulo inesperado de las antenas del módulo de aterrizaje.
El módulo de aterrizaje parecía muy probablemente haber perdido uno o más de sus 6 puntales de aterrizaje y estar descansando sobre un tanque de helio montado externamente. [67] [68] (La única carga útil no funcional es una escultura de arte pasiva de las fases lunares , en el lado que mira hacia el suelo). [41] Odysseus se convirtió en la primera nave espacial estadounidense en aterrizar en la Luna desde la misión Apollo 17 en 1972 y el primer módulo de aterrizaje lunar comercial. [69] El satélite de observación y detección de cráteres lunares realizó un aterrizaje forzoso intencional en 2009 después de la desorbitación.
El informe de Kenneth Chang en The New York Times [70] incluye una descripción detallada de la anomalía del aterrizaje:
Tim Crain, director de tecnología de la compañía, dijo que la nave espacial había sido diseñada para permanecer en posición vertical al aterrizar incluso en una pendiente de 10 grados o más. El software de navegación estaba programado para buscar un lugar donde la pendiente fuera de cinco grados o menos. Debido a que los instrumentos láser de Odysseus para medir la altitud no funcionaron durante el descenso, la nave espacial aterrizó más rápido de lo planeado en una pendiente de 12 grados. Eso excedió sus límites de diseño. Odysseus patinó a lo largo de la superficie, se rompió una de sus seis patas y se inclinó hacia un lado.
Lugar de aterrizaje del IM-1 fotografiado por LROC
Operaciones de superficie
El 23 de febrero, Intuitive Machines informó que el módulo de aterrizaje IM-1 Odysseus todavía estaba "vivo y bien", y que IM seguía recibiendo datos sobre el estado del vehículo [71] y si las cargas científicas aún podían desplegarse. [72] [68] Los ejecutivos de Intuitive Machines dijeron que estaban trabajando para reconfigurar las antenas para aumentar las velocidades de enlace descendente, pero no estimaron qué tipo de velocidades de datos esperaban. [73]
El 26 de febrero, Intuitive Machines publicó las primeras imágenes de la superficie tomadas por la sonda lunar. [74] Basándose en la posición de la Tierra y la Luna, el equipo de IM informó que los controladores de vuelo seguirían comunicándose con Odysseus hasta la mañana del martes (27 de febrero). [75] Al 28 de febrero, Odysseus seguía recibiendo energía y las seis cargas útiles de la NASA estaban proporcionando buenos datos. [42] En una conferencia de prensa el mismo día, Intuitive Machines dijo que el módulo de aterrizaje estaba en sus últimas horas de funcionamiento mientras el sol se alejaba de la vista del único panel solar iluminado. [7] El 29 de febrero, Odysseus se quedó sin energía y se apagó con el inicio de la noche lunar. [3] Sin embargo, la compañía no descartó devolverle la vida a Odysseus después de la noche lunar de dos semanas. Los ejecutivos dijeron que intentarían ponerse en contacto con el módulo de aterrizaje en dos o tres semanas. [7]
Aproximadamente un mes después de que Odysseus aterrizara en la Luna, Intuitive Machines informó que no pudieron restablecer contacto con el módulo de aterrizaje después de la noche lunar, lo que puso fin a la misión IM-1. [4]
Cámara Águila
La EagleCam era un sistema de cámara CubeSat desplegable diseñado especialmente para fotografiar el aterrizaje lunar del módulo de aterrizaje Nova-C Odysseus en la Luna. Las fotografías tomadas durante el aterrizaje lunar del módulo de aterrizaje Odysseus también pueden haber permitido una mejor comprensión de la dinámica de los aterrizajes lunares en el regolito lunar y las superficies rocosas en las proximidades del polo sur de la Luna. Esta mejor comprensión de las características locales de la superficie lunar habría ayudado con los preparativos para los próximos aterrizajes adicionales programados en el polo sur lunar. [40] [77] Diseñado y fabricado por el personal y los estudiantes que trabajan en el Laboratorio de Tecnologías Espaciales de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle, Daytona Beach , [40] [77] estaba destinado a desplegarse desde Odysseus y tomar las primeras fotografías de una nave espacial aterrizando en la luna desde una perspectiva en tercera persona . También planeaba probar un sistema de protección contra el polvo electrodinámico en el espacio por primera vez y utilizar una conexión Wi-Fi para transmitir datos por primera vez en la superficie lunar.
Diseño y objetivos
La carga útil principal de EagleCam era su sistema de cámara, que constaba de tres lentes de ojo de pez [78] : 2 cámaras que tomarían un total de nueve imágenes por segundo durante seis segundos mientras era expulsada de Odysseus poco antes de aterrizar. Se incluyó una cuarta cámara [79] para probar otra de las cargas útiles de EagleCam, un escudo antipolvo electrodinámico (EDS), creado por las instalaciones Swamp Works en el Centro Espacial Kennedy . [80] El CubeSat se alimentaba con una batería solar con una vida útil de 30 minutos. [81]
Si EagleCam hubiera tenido éxito, las fotografías y los datos tomados durante el aterrizaje lunar del módulo de aterrizaje Odysseus podrían haber permitido una mejor comprensión de la dinámica de los aterrizajes lunares en el regolito lunar y las superficies rocosas en las proximidades del polo sur de la Luna. EagleCam habría ayudado en los objetivos del programa de Servicios de Carga Lunar Comercial (CLPS) de la NASA, como obtener una mejor comprensión de las características locales de la superficie lunar para ayudar con los preparativos para futuras misiones tripuladas y no tripuladas al polo sur de la Luna, a través del programa Artemis de la NASA . [82] [83] Sin embargo, aunque EagleCam nunca tomó fotos de Odysseus , aún así registró y transmitió otros tipos de datos a Intuitive Machines y al Laboratorio de Tecnologías Espaciales a través del módulo de aterrizaje IM-1. [84] A través de EagleCam, la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle se convirtió en la primera universidad del mundo en tener una carga útil en la superficie de la luna desarrollada exclusivamente por profesores y estudiantes. [80] [82] [a]
Diagrama conceptual de operaciones para EagleCam cerca/sobre la superficie lunar
Justo antes de aterrizar, a aproximadamente 30 m (98 pies) sobre la superficie lunar, Odysseus debía expulsar este CubeSat. Una vez expulsado, EagleCam debía aterrizar de forma semidura en la superficie lunar en algún lugar cerca del módulo de aterrizaje a 10 m/s (33 pies/s). Mientras descendía a la superficie, EagleCam estaba previsto que capturara las primeras imágenes en tercera persona de un aterrizaje lunar. [90] Sin embargo, debido a complicaciones derivadas de un parche de software que reconfiguró los sensores del módulo de aterrizaje utilizados durante la fase final de descenso a la superficie de la luna, EagleCam se apagó y permaneció unida a Odysseus durante el aterrizaje. [91] [79] Posteriormente fue expulsado el 28 de febrero, pero fue un fracaso parcial, ya que devolvió todo tipo de datos, excepto las imágenes posteriores al aterrizaje de IM-1, que eran el objetivo principal de su misión. [92] [93] [94] [95] [96] [84] “Reiniciamos la unidad de procesamiento visual y encendimos la EagleCam, y pudimos expulsarla, y la expulsamos a unos 4 metros del vehículo de manera segura. Sin embargo, ya sea en la cámara o en la señal de Wi-Fi que se envía al módulo de aterrizaje, algo podría no estar funcionando correctamente. Por lo tanto, el equipo de Embry‑Riddle está trabajando en eso y luchando con eso para ver si hay algo que puedan hacer”, comentó Steve Altemus, director ejecutivo de Intuitive Machines sobre EagleCam en una actualización de la misión NASA-IM. [97] La EagleCam utilizó una conexión Wi-Fi con el módulo de aterrizaje Odysseus para transmitir sus imágenes a la Tierra. [82]
En marzo de 2024, el equipo de EagleCam fue reconocido por el senador estadounidense Rick Scott en el Registro del Congreso del Senado de los Estados Unidos por sus logros. [98]
^ Ranger 4 , un impactador lunar lanzado en 1962, fue desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA , que ha sido administrado y ha incluido a profesores y estudiantes de Caltech desde principios del siglo XX. Muchas misiones lunares desde la carrera espacial se han desarrollado o han tenido experimentos a bordo bajo el liderazgo de agencias gubernamentales e instituciones académicas (consulte la Lista de objetos artificiales en la Luna ) . Más recientemente, el rover LEV-2 lanzado a bordo de la misión SLIM de JAXA que aterrizó el 19 de enero de 2024, fue desarrollado conjuntamente por JAXA, las empresas japonesas Tomy y Sony , y la Universidad de Doshisha . [85] Tiger Eye 1, un experimento de radiación diseñado por LSU , también se manifestó para la misión IM-1 a partir de noviembre de 2021. [86] Sin embargo, se retrasó para su lanzamiento a bordo de la próxima misión lunar IM-2 de Intuitive Machines en diciembre de 2022. [87] Si la Peregrine Mission One de Astrobotic hubiera tenido éxito, dos de sus cargas útiles, Iris y MoonArk , ambas desarrolladas por estudiantes y profesores de la Universidad Carnegie Mellon , habrían sido el primer rover robótico desarrollado por la universidad y el primer museo en aterrizar en la superficie de la luna respectivamente. Su fecha de aterrizaje prevista era el 23 de febrero de 2024, un día después del aterrizaje y despliegue planificados de IM-1 y EagleCam [88] .
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Máquinas intuitivas
"EagleCam". Universidad Aeronáutica Embry-Riddle .
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