Spirit , también conocido como MER-A ( Mars Exploration Rover – A ) o MER-2 , es un rover robótico de Marte , activo de 2004 a 2010. [3] Spirit estuvo operativo en Marte durante 2208 soles o 3,3 años marcianos (2269 días) . ; 6 años, 77 días ). Fue uno de los dos rovers de la misión Mars Exploration Rover de la NASA gestionada por el Jet Propulsion Laboratory (JPL). Spirit aterrizó con éxito dentro del cráter de impacto Gusev en Marte a las 04:35 UTC del 4 de enero de 2004, tres semanas antes que su gemelo, Opportunity (MER-B), que aterrizó en el otro lado del planeta. Su nombre fue elegido a través de un concurso de ensayos para estudiantes patrocinado por la NASA . El rover quedó atrapado en una "trampa de arena" a finales de 2009 en un ángulo que dificultó la recarga de sus baterías; su última comunicación con la Tierra fue el 22 de marzo de 2010.
El rover completó su misión planificada de 90 soles (algo menos de 92,5 días terrestres). Con la ayuda de eventos de limpieza que resultaron en más energía de sus paneles solares, Spirit pasó a funcionar de manera efectiva veinte veces más de lo que esperaban los planificadores de la NASA. Spirit también registró 7,73 km (4,8 millas) de conducción en lugar de los 600 m (0,4 millas) planificados, [7] lo que permitió un análisis geológico más extenso de las rocas marcianas y las características de la superficie planetaria. Los resultados científicos iniciales de la primera fase de la misión (la misión principal de 90 soles) se publicaron en un número especial de la revista Science . [8]
El 1 de mayo de 2009 (5 años, 3 meses, 27 días terrestres después del aterrizaje; 21 veces la duración prevista de la misión), Spirit quedó atrapado en arena blanda. [9] Este no fue el primero de los "eventos de incrustación" de la misión y durante los siguientes ocho meses la NASA analizó cuidadosamente la situación, ejecutando simulaciones teóricas y prácticas basadas en la Tierra, y finalmente programando el rover para realizar campañas de extracción en un intento de liberar sí mismo. Estos esfuerzos continuaron hasta el 26 de enero de 2010, cuando funcionarios de la NASA anunciaron que el rover probablemente estaba irremediablemente obstruido por su ubicación en arena blanda, [10] aunque continuó realizando investigaciones científicas desde su ubicación actual. [11]
El rover continuó desempeñando una función de plataforma científica estacionaria hasta que la comunicación con Spirit se detuvo el 22 de marzo de 2010 (sol 2208). [12] [13] El JPL continuó intentando recuperar el contacto hasta el 24 de mayo de 2011, cuando la NASA anunció que los esfuerzos para comunicarse con el rover que no respondía habían terminado, dando por terminada la misión. [14] [15] [16] [17] Poco después tuvo lugar una despedida formal en la sede de la NASA.
Los objetivos científicos de la misión Mars Exploration Rover eran: [18]
Los rovers Opportunity y Spirit formaron parte del programa Mars Exploration Rover en el Programa de Exploración de Marte a largo plazo . Los cuatro objetivos principales del Programa de Exploración de Marte eran determinar si existe potencial para la vida en Marte (en particular, si se puede encontrar agua recuperable en Marte), caracterizar el clima de Marte y su geología, y luego prepararse para una posible misión humana. a Marte. Los Mars Exploration Rovers viajarían a través de la superficie marciana y realizarían análisis geológicos periódicos para determinar si alguna vez existió agua en Marte, así como los tipos de minerales disponibles, así como para corroborar los datos tomados por el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). [19] Ambos rovers fueron diseñados con una vida útil esperada de 90 soles (92 días terrestres), pero cada uno duró mucho más de lo esperado. La misión del Spirit duró 20 veces más de lo esperado y su misión fue declarada finalizada el 25 de mayo de 2011, después de que quedó atrapado en arena blanda y agotó sus reservas de energía tratando de liberarse. El Opportunity duró 55 veces más que su vida útil planificada de 90 soles, operando durante 5498 días desde el aterrizaje hasta el final de la misión. Puede encontrar un archivo de actualizaciones semanales sobre el estado del móvil en el Archivo de actualizaciones de Opportunity . [20]
El MER-A ( Spirit ) y el MER-B ( Opportunity ) fueron lanzados el 10 de junio de 2003 y el 7 de julio de 2003, respectivamente. Aunque ambas sondas se lanzaron en cohetes Boeing Delta II 7925-9.5 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 17 de Cabo Cañaveral (CCAFS SLC-17), MER-B estaba en la versión pesada de ese vehículo de lanzamiento y necesitaba energía adicional para la inyección Trans-Mars . Los vehículos de lanzamiento se integraron en plataformas una al lado de la otra, con MER-A en CCAFS SLC-17A y MER-B en CCAFS SLC-17B. Las plataformas duales permitieron trabajar juntos en los períodos de lanzamiento planetario de 15 y 21 días; el último día posible de lanzamiento para MER-A fue el 19 de junio de 2003 y el primer día para MER-B fue el 25 de junio de 2003. El Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA gestionó el lanzamiento de ambas naves espaciales.
Spirit aterrizó con éxito en la superficie de Marte a las 04:35 hora del evento de la nave espacial (SCET) el 4 de enero de 2004. Este fue el comienzo de su misión de 90 soles, pero los eventos de limpieza de células solares significarían que era el comienzo de una misión mucho más larga. misión, que duró hasta 2010. Spirit estaba dirigido a un sitio que parece haber sido afectado por agua líquida en el pasado, el cráter Gusev , un posible antiguo lago en un cráter de impacto gigante a unos 10 km (6,2 millas) del centro del elipse objetivo [21] en 14°34′18″S 175°28′43″E / 14.5718°S 175.4785°E / -14.5718; 175.4785 . [22] Después de que la nave de aterrizaje protegida por bolsas de aire se posó en la superficie, el rover se desplegó para tomar imágenes panorámicas. Estos brindan a los científicos la información que necesitan para seleccionar objetivos geológicos prometedores y conducir hasta esos lugares para realizar investigaciones científicas in situ. [23] El equipo MER nombró el lugar de aterrizaje " Columbia Memorial Station", en honor a los siete astronautas muertos en el desastre del transbordador espacial Columbia .
El 1 de mayo de 2009 (sol 1892), el rover quedó atrapado en arena blanda y la máquina descansaba sobre un depósito de sulfato de hierro (III) ( jarosita ) escondido bajo una capa de suelo de apariencia normal. El sulfato de hierro tiene muy poca cohesión, lo que dificulta que las ruedas del rover ganen tracción. [24] [25]
El 26 de enero de 2010 (sol 2155), después de varios meses intentando liberar el rover, la NASA decidió redefinir la misión del robot móvil llamándola plataforma de investigación estacionaria. Los esfuerzos se dirigieron a preparar una orientación más adecuada de la plataforma en relación al Sol en un intento de permitir una recarga más eficiente de las baterías de la plataforma. Esto era necesario para mantener operativos algunos sistemas durante el invierno marciano. [26] El 30 de marzo de 2010, Spirit se saltó una sesión de comunicación planificada y, como se anticipó a partir de proyecciones recientes de suministro de energía, probablemente había entrado en un modo de hibernación de bajo consumo. [27]
La última comunicación con el rover fue el 22 de marzo de 2010 (sol 2208) [28] y existe una gran posibilidad de que las baterías del rover perdieran tanta energía en algún momento que el reloj de la misión se detuviera. En inviernos anteriores, el rover pudo estacionarse en una pendiente orientada al sol y mantener su temperatura interna por encima de -40 °C (-40 °F), pero como el rover quedó atrapado en un terreno plano, se estima que su temperatura interna bajó a −55 °C (−67 °F). Si Spirit hubiera sobrevivido a estas condiciones y hubiera habido un evento de limpieza, existía la posibilidad de que con el solsticio de verano austral en marzo de 2011, la energía solar aumentara a un nivel que despertaría al rover. [29]
Spirit permanece en silencio en su ubicación, llamada "Troy", en el lado oeste de Home Plate. No hubo comunicación con el rover después del 22 de marzo de 2010 (sol 2208). [30]
Es probable que Spirit haya experimentado una falla de baja potencia y haya apagado todos los subsistemas, incluida la comunicación, y se haya quedado profundamente dormido, tratando de recargar sus baterías. También es posible que el rover haya experimentado una falla en el reloj de la misión. Si eso hubiera sucedido, el rover habría perdido la noción del tiempo y habría tratado de permanecer dormido hasta que suficiente luz solar incidiera sobre los paneles solares para despertarlo. Este estado se llama "Solar Groovy". Si el rover se despertara debido a una falla en el reloj de la misión, solo escucharía. A partir del 26 de julio de 2010 (sol 2331), se implementó un nuevo procedimiento para abordar la posible falla del reloj de la misión.
El JPL continuó intentando recuperar el contacto con Spirit hasta el 25 de mayo de 2011, cuando la NASA anunció el fin de los esfuerzos de contacto y la finalización de la misión. [14] [16] [31] Según la NASA, el rover probablemente experimentó "temperaturas internas" excesivamente frías debido a la "energía inadecuada para hacer funcionar sus calentadores de supervivencia" que, a su vez, fue el resultado de "un invierno marciano estresante sin mucho luz de sol." Muchos componentes y conexiones críticos habrían sido "susceptibles de sufrir daños por el frío". [16] Los activos que se habían necesitado para respaldar a Spirit se transfirieron para respaldar al gemelo de Spirit , Opportunity , que entonces aún estaba activo . [14]
Se planeó que la misión de superficie principal del Spirit durara al menos 90 soles . La misión recibió varias ampliaciones y duró unos 2.208 soles. El 11 de agosto de 2007, Spirit obtuvo la segunda duración operativa más larga en la superficie de Marte para un módulo de aterrizaje o rover a 1282 soles, un sol más que el módulo de aterrizaje Viking 2 . Viking 2 funcionaba con una célula nuclear, mientras que Spirit funciona con paneles solares. Hasta que Opportunity la superó el 19 de mayo de 2010, la sonda marciana con el período operativo más largo fue Viking 1 , que duró 2245 soles en la superficie de Marte. El 22 de marzo de 2010, Spirit envió su última comunicación, quedando así a poco más de un mes de superar el récord operativo de Viking 1. Puede encontrar un archivo de actualizaciones semanales sobre el estado del rover en el Archivo de actualizaciones de Spirit . [32]
La odometría total del Spirit es 7.730,50 metros (4,80 millas). [33]
Spirit (y su gemelo, Opportunity ) son robots de seis ruedas impulsados por energía solar que miden 1,5 metros (4,9 pies) de alto, 2,3 metros (7,5 pies) de ancho y 1,6 metros (5,2 pies) de largo y pesan 180 kilogramos (400 libras). Seis ruedas sobre un sistema de bogie basculante permitían la movilidad en terrenos accidentados. Cada rueda tenía su propio motor. El vehículo se dirigía delante y detrás y estaba diseñado para funcionar de forma segura en inclinaciones de hasta 30 grados. La velocidad máxima fue de 5 centímetros por segundo (2,0 pulgadas/s); [34] 0,18 kilómetros por hora (0,11 mph), aunque la velocidad promedio fue de aproximadamente 1 centímetro por segundo (0,39 pulgadas/s). Tanto el Spirit como el Opportunity tienen piezas del metal caído del World Trade Center que fueron "convertidas en escudos para proteger los cables de los mecanismos de perforación". [35] [36]
Los paneles solares generaban alrededor de 140 vatios durante hasta catorce horas por sol, mientras que las baterías recargables de iones de litio almacenaban energía para usarla durante la noche. La computadora integrada de Spirit utiliza una CPU RAD6000 de 20 MHz con 128 MB de DRAM y 3 MB de EEPROM. [37] La temperatura de funcionamiento del rover varía de -40 a +40 °C (-40 a 104 °F) y los calentadores de radioisótopos proporcionan un nivel básico de calefacción, asistido por calentadores eléctricos cuando es necesario. [38]
Las comunicaciones dependían de una antena omnidireccional de baja ganancia que comunicaba a baja velocidad de datos y de una antena orientable de alta ganancia, ambas en contacto directo con la Tierra. También se utilizó una antena de baja ganancia para transmitir datos a las naves espaciales que orbitan alrededor de Marte. [39]
Los instrumentos científicos incluyeron: [40]
El brazo del rover contenía los siguientes instrumentos: [41]
El Spirit fue "impulsado" por varios operadores a lo largo de su misión. [42]
El rover utiliza una combinación de células solares y una batería química recargable. [43] Esta clase de rover tiene dos baterías de litio recargables , cada una compuesta por 8 celdas con una capacidad de 8 amperios-hora . [44] Al comienzo de la misión, los paneles solares podrían proporcionar hasta alrededor de 900 vatios-hora (Wh) por día para recargar la batería y el sistema de energía en un sol, pero esto podría variar debido a una variedad de factores. [43] En el cráter Eagle, las células producían alrededor de 840 Wh por día, pero en Sol 319 en diciembre de 2004, había caído a 730 Wh por día. [45]
Al igual que la Tierra, Marte tiene variaciones estacionales que reducen la luz solar durante el invierno. Sin embargo, dado que el año marciano es más largo que el de la Tierra, las estaciones rotan por completo aproximadamente una vez cada 2 años terrestres. [46] Para 2016, MER-B había soportado siete inviernos marcianos, durante los cuales los niveles de energía caen, lo que puede significar que el rover evita realizar actividades que consumen mucha energía. [46] Durante su primer invierno, los niveles de energía cayeron a menos de 300 Wh por día durante dos meses, pero algunos inviernos posteriores no fueron tan malos. [46]
Otro factor que puede reducir la potencia recibida es el polvo en la atmósfera, especialmente las tormentas de polvo. [47] Las tormentas de polvo han ocurrido con bastante frecuencia cuando Marte está más cerca del Sol. [47] Las tormentas de polvo globales en 2007 redujeron los niveles de energía de Opportunity y Spirit tanto que solo podían funcionar durante unos minutos cada día. [47] Debido a las tormentas de polvo de 2018 en Marte, Opportunity entró en modo de hibernación el 12 de junio, [48] [49] pero permaneció en silencio después de que la tormenta amainó a principios de octubre. [50]
Las rocas de las llanuras de Gusev son un tipo de basalto . Contienen los minerales olivino , piroxeno , plagioclasa y magnetita. Parecen basalto volcánico, ya que son de grano fino y con agujeros irregulares (los geólogos dirían que tienen vesículas y cavidades). [51] [52]
Gran parte del suelo de las llanuras procedía de la rotura de las rocas locales. En algunos suelos se encontraron niveles bastante altos de níquel; probablemente de meteoritos . [53]
Los análisis muestran que las rocas han sido ligeramente alteradas por pequeñas cantidades de agua. Los revestimientos exteriores y las grietas en el interior de las rocas sugieren minerales depositados en agua, tal vez compuestos de bromo . Todas las rocas contienen una fina capa de polvo y una o más cortezas de material más duras. Un tipo se puede eliminar con cepillo, mientras que otro debe eliminarse con la herramienta de abrasión de rocas (RAT). [54]
El polvo del cráter Gusev es el mismo que el polvo de todo el planeta. Se descubrió que todo el polvo era magnético. Además, Spirit descubrió que el magnetismo era causado por el mineral magnetita , especialmente la magnetita que contenía el elemento titanio . Un imán pudo desviar completamente todo el polvo, por lo que se cree que todo el polvo marciano es magnético. [55] Los espectros del polvo eran similares a los espectros de regiones brillantes y de baja inercia térmica como Tharsis y Arabia que han sido detectadas por satélites en órbita. Una fina capa de polvo, quizás de menos de un milímetro de espesor, cubre todas las superficies. Algo en él contiene una pequeña cantidad de agua químicamente unida. [56] [57]
Spirit apuntó sus cámaras hacia el cielo y observó un tránsito del Sol por la luna de Marte, Deimos (ver Tránsito de Deimos desde Marte ). También tomó la primera fotografía de la Tierra desde la superficie de otro planeta a principios de marzo de 2004.
A finales de 2005, Spirit aprovechó una situación energética favorable para realizar múltiples observaciones nocturnas de las lunas de Marte, Fobos y Deimos . [58] Estas observaciones incluyeron un eclipse " lunar " (o más bien fóbico) mientras Spirit observaba a Fobos desaparecer en la sombra de Marte. Algunas de las observaciones de estrellas de Spirit fueron diseñadas para buscar una lluvia de meteoritos prevista causada por el cometa Halley , y aunque al menos cuatro rayas fotografiadas eran meteoritos sospechosos, no podían diferenciarse inequívocamente de las causadas por rayos cósmicos. [58]
Un tránsito de Mercurio desde Marte tuvo lugar el 12 de enero de 2005, aproximadamente entre las 14:45 UTC y las 23:05 UTC. En teoría, esto podría haber sido observado tanto por Spirit como por Opportunity ; sin embargo, la resolución de la cámara no permitió ver el diámetro angular de 6,1" de Mercurio . Pudieron observar los tránsitos de Deimos a través del Sol, pero con un diámetro angular de 2' , Deimos es aproximadamente 20 veces más grande que el diámetro angular de 6,1" de Mercurio. Los datos de efemérides generados por JPL Horizons indican que Opportunity habría podido observar el tránsito desde el inicio hasta el atardecer local aproximadamente a las 19:23 UTC, hora terrestre, mientras que Spirit habría podido observarlo desde el amanecer local aproximadamente a las 19:38 UTC. hasta el final del tránsito. [ se necesita aclaración ] [59]
Ambos rovers superaron con creces el tiempo de misión original de 90 soles. El largo tiempo en la superficie y, por lo tanto, la tensión adicional sobre los componentes, provocaron el desarrollo de algunos problemas. [30]
El 13 de marzo de 2006 (sol 778), la rueda delantera derecha dejó de funcionar [60] después de haber recorrido 7 km en Marte. Los ingenieros comenzaron a conducir el rover hacia atrás, arrastrando la rueda muerta. Aunque esto resultó en cambios en las técnicas de conducción, el efecto de arrastre se convirtió en una herramienta útil, limpiando parcialmente el suelo de la superficie a medida que viajaba el rover, permitiendo así tomar imágenes de áreas que normalmente serían inaccesibles. Sin embargo, a mediados de diciembre de 2009, para sorpresa de los ingenieros, la rueda delantera derecha mostró un ligero movimiento en una prueba de rueda en sol 2113 y giró claramente con resistencia normal en tres de las pruebas de cuatro ruedas en sol 2117, pero se detuvo en el cuarto. El 29 de noviembre de 2009 (sol 2098), la rueda trasera derecha también se caló y permaneció inoperable por el resto de la misión.
Los instrumentos científicos también sufrieron degradación como resultado de la exposición al duro entorno marciano y su uso durante un período mucho más largo de lo previsto por los planificadores de la misión. Con el tiempo, el diamante en la superficie de pulido de resina de la herramienta de abrasión de rocas se desgastaba, después de eso el dispositivo solo podía usarse para cepillar objetivos. [61] Todos los demás instrumentos científicos y cámaras de ingeniería continuaron funcionando hasta que se perdió el contacto; sin embargo, hacia el final de la vida de Spirit , el espectrómetro MIMOS II Mössbauer tardó mucho más en producir resultados que antes en la misión debido a la desintegración de su fuente de rayos gamma de cobalto -57 que tiene una vida media de 271 días.
Para conmemorar la gran contribución de Spirit a la exploración de Marte , el asteroide 37452 Spirit lleva su nombre. [62] El nombre fue propuesto por Ingrid van Houten-Groeneveld quien, junto con Cornelis Johannes van Houten y Tom Gehrels , descubrieron el asteroide el 24 de septiembre de 1960.
En honor al rover, el equipo del JPL nombró un área cerca del cráter Endeavor explorada por el rover Opportunity , 'Spirit Point'. [63]
La película documental Good Night Oppy , sobre Opportunity , Spirit y sus largas misiones, fue dirigida por Ryan White y contó con el apoyo de JPL e Industrial Light & Magic . Fue lanzado en 2022. [64]
El rover podía tomar fotografías con sus diferentes cámaras, pero sólo la cámara PanCam tenía la capacidad de fotografiar una escena con diferentes filtros de color. Las vistas panorámicas generalmente se creaban a partir de imágenes PanCam. Spirit transfirió 128.224 fotografías durante su vida. [sesenta y cinco]
La agencia espacial estadounidense (Nasa) ha admitido la derrota en su batalla para liberar al rover Spirit de su trampa de arena marciana. El vehículo quedó atascado en suelo blando en mayo del año pasado y todos los esfuerzos para sacarlo han fracasado.
Washington – Después de seis años de exploración sin precedentes del Planeta Rojo, el Mars Exploration Rover
Spirit
de la NASA ya no será un robot totalmente móvil. La NASA ha designado al otrora explorador científico itinerante una plataforma científica estacionaria después de que los esfuerzos realizados durante los últimos meses para liberarlo de una trampa de arena no hayan tenido éxito.
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