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Explorador global de Marte

Mars Global Surveyor ( MGS ) fue una sonda espacial robótica estadounidensedesarrollada por el Jet Propulsion Laboratory de la NASA y lanzada en noviembre de 1996. MGS fue una misión cartográfica global que examinó todo el planeta, desde la ionosfera hasta la superficie, pasando por la atmósfera. [3] Como parte del Programa de Exploración de Marte más amplio , Mars Global Surveyor realizó monitoreo atmosférico para orbitadores hermanos durante el frenado aerodinámico , y ayudó a los rovers y misiones de aterrizaje de Marte identificando posibles sitios de aterrizaje y transmitiendo telemetría de superficie. [3]

Completó su misión principal en enero de 2001 y se encontraba en su tercera fase de misión extendida cuando, el 2 de noviembre de 2006, la nave espacial no respondió a mensajes ni órdenes. Tres días después se detectó una señal débil que indicaba que había entrado en modo seguro . Los intentos de volver a contactar con la nave espacial y resolver el problema fracasaron, y la NASA puso fin oficialmente a la misión en enero de 2007. [4] MGS permanece en una órbita circular casi polar estable a unos 450 km de altitud y, en 1996, se esperaba que se estrellara contra la Tierra. superficie del planeta en 2050. [5]

Objetivos

Mars Global Surveyor logró los siguientes objetivos científicos durante su misión principal: [6]

  1. Caracterizar las características de la superficie y los procesos geológicos de Marte .
  2. Determinar la composición, distribución y propiedades físicas de minerales superficiales, rocas y hielo.
  3. Determinar la topografía global, la forma del planeta y el campo gravitacional .
  4. Establecer la naturaleza del campo magnético y mapear el campo remanente de la corteza terrestre.
  5. Monitorear el clima global y la estructura térmica de la atmósfera .
  6. Estudie las interacciones entre la superficie de Marte y la atmósfera monitoreando las características de la superficie, los casquetes polares que se expanden y retroceden, el equilibrio de energía polar y el polvo y las nubes a medida que migran durante un ciclo estacional.

Mars Global Surveyor también logró los siguientes objetivos de su misión extendida: [6]

  1. Monitoreo continuo del clima para formar un conjunto continuo de observaciones con el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA , que llegó a Marte en marzo de 2006.
  2. Imágenes de posibles lugares de aterrizaje para la nave espacial Phoenix de 2007 y el rover Curiosity de 2011 .
  3. Observación y análisis de sitios clave de interés científico, como sitios de afloramientos de rocas sedimentarias.
  4. Seguimiento continuo de los cambios en la superficie debido al viento y al hielo.

Cronograma de la misión

El lugar de aterrizaje del rover Spirit en Marte y las huellas tomadas por MGS
Imagen de la nave espacial Mars Odyssey tomada por Mars Global Surveyor
Mars Express visto por Mars Global Surveyor

Pérdida de contacto

El 2 de noviembre de 2006, la NASA perdió contacto con la nave espacial después de ordenarle que ajustara sus paneles solares. Pasaron varios días antes de que se recibiera una débil señal que indicaba que la nave espacial había entrado en modo seguro y estaba esperando más instrucciones. [4]

Los días 21 y 22 de noviembre de 2006, MGS no pudo transmitir comunicaciones al rover Opportunity en la superficie de Marte. En respuesta a esta complicación, el director del Programa de Exploración de Marte, Fuk Li, afirmó: "Siendo realistas, hemos analizado las posibilidades más probables para restablecer la comunicación y nos enfrentamos a la probabilidad de que el asombroso flujo de observaciones científicas del Mars Global Surveyor haya terminado". ". [9]

El 13 de abril de 2007, la NASA anunció que la pérdida de la nave espacial se debió a una falla en una actualización de parámetros del software del sistema de la nave espacial. [4] La nave espacial fue diseñada para contener dos copias idénticas del software del sistema para redundancia y verificación de errores. Las actualizaciones posteriores del software encontraron un error humano cuando dos operadores independientes actualizaron copias separadas con diferentes parámetros. A esto le siguió una actualización correctiva que, sin saberlo, incluía una falla de memoria que resultó en la pérdida de la nave espacial.

Originalmente, la nave espacial estaba destinada a observar Marte durante 1 año marciano (aproximadamente 2 años terrestres ). Sin embargo, basándose en la gran cantidad de datos científicos valiosos devueltos, la NASA extendió la misión tres veces. MGS permanece en una órbita circular casi polar estable a unos 450 km de altitud, y se esperaba que se estrellara contra la superficie del planeta en algún momento después de aproximadamente 2047 en el momento de su lanzamiento original, después de haber pasado cincuenta años orbitando la órbita roja. planeta. Esto es para evitar la contaminación de la superficie marciana con gérmenes que puedan estar adheridos a la nave espacial. [5]

Descripción general de la nave espacial

La nave espacial, fabricada en la planta Lockheed Martin Astronautics en Denver, es una caja de forma rectangular con proyecciones en forma de alas ( paneles solares ) que se extienden desde lados opuestos. Cuando estaba completamente cargada con propulsor en el momento del lanzamiento, la nave espacial pesaba 1.030,5 kg (2.272 lb). La mayor parte de su masa reside en el módulo en forma de caja que ocupa la parte central de la nave espacial. Este módulo central está formado por dos módulos rectangulares más pequeños apilados uno encima del otro, uno de los cuales se llama módulo de equipo y contiene la electrónica de la nave espacial, los instrumentos científicos y la computadora de la misión 1750A . El otro módulo, llamado módulo de propulsión , alberga sus motores de cohetes y tanques de propulsor . La misión Mars Global Surveyor costó alrededor de 154 millones de dólares para su desarrollo y construcción y 65 millones de dólares para su lanzamiento. Las operaciones de la misión y el análisis de datos cuestan aproximadamente 20 millones de dólares al año. [10]

Instrumentos cientificos

La cámara del orbitador de Marte
TES

Cinco instrumentos científicos volaron a bordo del MGS: [11]

Mapa topográfico de alta resolución de Marte basado en la investigación del altímetro láser Mars Global Surveyor dirigida por Maria Zuber y David Smith. El Norte está arriba. Las características notables incluyen los volcanes Tharsis en el oeste (incluido Olympus Mons ), los Valles Marineris al este de Tharsis y la cuenca Hellas en el hemisferio sur.

Primera prueba completa de aerofrenado

La nave espacial fue lanzada desde un cohete Delta II más pequeño , lo que requirió restricciones en el peso de la nave espacial. Para lograr la órbita casi circular requerida para la misión y al mismo tiempo conservar el propulsor, el equipo diseñó una serie de maniobras de aerofrenado . La misión Magallanes en Venus había intentado con éxito el aerofrenado , pero la primera prueba completa del nuevo procedimiento la iba a realizar MGS. [15]

Inicialmente, MGS se colocó en una órbita muy elíptica que tardó 45 horas en completarse. La órbita tenía una periapsis de 262 km (163 millas) sobre el hemisferio norte y una apoapsis de 54.026 km (33.570 millas) sobre el hemisferio sur. Posteriormente se ajustaría a su órbita científica circular. [11]

Después de la inserción orbital, MGS realizó una serie de cambios de órbita para bajar el periapsis de su órbita hacia las franjas superiores de la atmósfera marciana a una altitud de aproximadamente 110 km (68 millas). [16] Durante cada paso atmosférico, la nave espacial se desaceleró debido a la resistencia atmosférica. Esta desaceleración hizo que la nave espacial perdiera altitud en su siguiente paso por el apoapsis de la órbita. MGS había planeado utilizar esta técnica de aerofrenado durante un período de cuatro meses para bajar el punto más alto de su órbita desde 54.000 km (33.554 millas) a altitudes cercanas a 450 km (280 millas).

Aproximadamente un mes después de la misión, se descubrió que la presión del aire de la atmósfera del planeta hacía que uno de los dos paneles solares de la nave espacial se doblara hacia atrás. El panel en cuestión había sufrido pequeños daños poco después del lanzamiento, cuyo alcance no se hizo evidente hasta que se sometió a las fuerzas atmosféricas. MGS tuvo que ser sacado de la atmósfera para evitar mayores daños al panel solar y hubo que desarrollar un nuevo plan de misión. [11]

De mayo a noviembre de 1998, se suspendió temporalmente el frenado aerodinámico para permitir que la órbita se desplazara a la posición adecuada con respecto al Sol y permitir un uso óptimo de los paneles solares. Aunque la recopilación de datos durante el frenado aerodinámico no estaba en el plan original de la misión, todos los instrumentos científicos siguieron funcionando y adquirieron grandes cantidades de datos durante este "período adicional inesperado de observación". [11] El equipo pudo evaluar más información sobre la atmósfera en un rango de horas en lugar de las horas fijas previstas de 0200 y 1400, así como recopilar datos durante tres encuentros cercanos con Fobos. [17]

Finalmente, de noviembre de 1998 a marzo de 1999, se reanudó el frenado aerodinámico y se redujo el punto más alto de la órbita a 450 km (280 millas). A esta altitud, MGS orbitaba Marte una vez cada dos horas. Estaba previsto que el aerofrenado terminara al mismo tiempo que la órbita se desplazaba a su posición adecuada con respecto al Sol. En la orientación deseada para las operaciones de mapeo, la nave espacial siempre cruzaba el ecuador diurno a las 14:00 (hora local de Marte) moviéndose de sur a norte. Esta geometría fue seleccionada para mejorar la calidad total del retorno científico. [dieciséis]

Resultados de la misión

Cartografía

La nave espacial orbitaba Marte una vez cada 117,65 minutos a una altitud media de 378 km (235 millas). La órbita casi polar (inclinación = 93°), que es casi perfectamente circular, se movió del polo sur al polo norte en poco menos de una hora. La altitud se eligió para que la órbita fuera sincrónica con el Sol, de modo que todas las imágenes tomadas por la nave espacial de las mismas características de la superficie en diferentes fechas se tomaran en condiciones de iluminación idénticas. Después de cada órbita, la nave espacial vio el planeta 28,62° al oeste porque Marte había girado debajo de él. De hecho, para MGS siempre eran las 14:00, ya que se movía de una zona horaria a la siguiente exactamente tan rápido como el Sol. Después de siete soles y 88 órbitas, la nave espacial volvería aproximadamente sobre su trayectoria anterior, con un desplazamiento de 59 km al este. Esto aseguró una eventual cobertura total de toda la superficie. [11]

En su misión extendida, MGS hizo mucho más que estudiar el planeta directamente debajo de él. Por lo general, realizaba giros y cabeceos para adquirir imágenes fuera de su trayectoria nadir . Las maniobras de giro , llamadas ROTO (Roll Only Targeting Opportunities), hicieron girar la nave espacial hacia la izquierda o hacia la derecha desde su trayectoria terrestre para tomar imágenes de hasta 30° desde el nadir. Fue posible agregar una maniobra de cabeceo para compensar el movimiento relativo entre la nave espacial y el planeta. Esto se denominó CPROTO (Oportunidad de orientación de giro de inclinación de compensación) y permitió obtener imágenes de muy alta resolución mediante la MOC (cámara orbital de Marte) a bordo. [18]

Además, MGS podría tomar fotografías de otros cuerpos en órbita, como otras naves espaciales y las lunas de Marte. En 1998 tomó imágenes de lo que más tarde se llamó el monolito Fobos , que se encuentra en la imagen MOC 55103. [19]

El monolito de Fobos (derecha del centro) tomado por MGS (Imagen MOC 55103) en 1998

Después de analizar cientos de imágenes de alta resolución de la superficie marciana tomadas por la nave espacial, un equipo de investigadores descubrió que la erosión y los vientos en el planeta crean accidentes geográficos, especialmente dunas de arena, notablemente similares a los de algunos desiertos de la Tierra. [20]

Otros descubrimientos de esta misión son:

La prueba de Lense-Sediento

Los datos de MGS se han utilizado para realizar una prueba de la precesión relativista general de Lense-Thirring , que consiste en una pequeña precesión del plano orbital de una partícula de prueba que se mueve alrededor de una masa central en rotación, como un planeta. La interpretación de estos resultados ha sido debatida. [30] [31]

Más evidencia de agua en Marte

Se descubrieron cientos de barrancos que se formaron a partir de agua líquida, posiblemente en tiempos recientes. [32] [33] [34]

Algunos canales en Marte mostraron canales internos que sugieren flujos de fluidos sostenidos. El más conocido es el de Nanedi Valles . Otro fue encontrado en Nirgal Vallis . [28]

Canal interior en el suelo de Nanedi Valles que sugiere que el agua fluyó durante un período bastante largo. Imagen del cuadrilátero Lunae Palus

El 6 de diciembre de 2006, la NASA publicó fotografías de dos cráteres en Terra Sirenum y Centauri Montes que parecen mostrar la presencia de agua corriente en Marte en algún momento entre 1999 y 2001. Las fotografías fueron tomadas por Mars Global Surveyor y son muy posiblemente las últimas fotografías de la nave espacial. contribución a nuestro conocimiento de Marte y la cuestión de si existe agua en el planeta. [35]

Evidencias de posible flujo de agua reciente

Otras fotos

Ver también

Referencias

  1. ^ "Marte Global Surveyor". Sitio web de exploración del sistema solar de la NASA . Consultado el 1 de diciembre de 2022 .
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  4. ^ abcde "Pérdida de contacto de la nave espacial Mars Global Surveyor (MGS)" (PDF) . NASA. 13 de abril de 2007. Archivado desde el original (PDF) el 16 de marzo de 2010 . Consultado el 28 de diciembre de 2010 .
  5. ^ ab Dunn, Marcia (27 de octubre de 1996). "La NASA no corre riesgos sucios con Mars Rover". Los Ángeles Times . Consultado el 12 de septiembre de 2021 .
  6. ^ ab "MGS - Objetivos científicos". NASA . JPL . Consultado el 6 de octubre de 2013 .
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  8. ^ "En profundidad | Mars Global Surveyor". Exploración del Sistema Solar de la NASA . Consultado el 21 de diciembre de 2020 .
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enlaces externos