Completó su misión principal en enero de 2001 y estaba en su tercera fase de misión extendida cuando, el 2 de noviembre de 2006, la nave espacial no respondió a los mensajes y comandos. Se detectó una señal débil tres días después que indicó que había entrado en modo seguro . Los intentos de volver a contactar con la nave espacial y resolver el problema fallaron, y la NASA finalizó oficialmente la misión en enero de 2007. [3] MGS permanece en una órbita circular estable casi polar a unos 450 km de altitud y, a partir de 1996, se esperaba que se estrellara en la superficie del planeta en 2050. [4]
Objetivos
Mars Global Surveyor logró los siguientes objetivos científicos durante su misión principal: [1]
Establecer la naturaleza del campo magnético y mapear el campo remanente de la corteza.
Monitorizar el clima global y la estructura térmica de la atmósfera .
Estudie las interacciones entre la superficie de Marte y la atmósfera mediante el monitoreo de las características de la superficie, los casquetes polares que se expanden y retroceden, el equilibrio energético polar y el polvo y las nubes a medida que migran a lo largo de un ciclo estacional.
Mars Global Surveyor también logró los siguientes objetivos de su misión extendida: [1]
Se continuó monitoreando el clima para formar un conjunto continuo de observaciones con el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA , que llegó a Marte en marzo de 2006.
Observación y análisis de sitios clave de interés científico, como sitios de afloramientos de rocas sedimentarias.
Seguimiento continuo de los cambios en la superficie debido al viento y al hielo.
Cronología de la misión
7 de noviembre de 1996: Lanzamiento desde Cabo Cañaveral .
11 de septiembre de 1997: Llegada a Marte, comienza la inserción en órbita.
1 de abril de 1999: Comenzó la fase de mapeo primario.
1 de febrero de 2001: Comienza la primera fase de misión ampliada.
1 de febrero de 2002: Comienza la segunda fase de la misión ampliada.
1 de enero de 2003: Comienza la misión de relevo.
30 de marzo de 2004: MGS fotografió el explorador marciano Spirit junto con las huellas de sus ruedas, mostrando sus primeros 85 soles de viaje.
Lugar de aterrizaje del explorador marciano Spirit y pistas tomadas por MGS
1 de diciembre de 2004: Comienza la misión científica y de apoyo.
Abril de 2005: MGS se convirtió en la primera nave espacial en fotografiar otra nave espacial en órbita alrededor de un planeta distinto de la Tierra cuando capturó dos imágenes de la nave espacial Mars Odyssey y una imagen de la nave espacial Mars Express . [5]
La imagen de la sonda espacial Mars Odyssey tomada por Mars Global SurveyorLa sonda Mars Express vista por la Mars Global Surveyor
1 de octubre de 2006: Comenzó la fase de misión ampliada por otros dos años. [1]
2 de noviembre de 2006: La nave espacial sufre un error al intentar reorientar un panel solar y se pierde la comunicación.
5 de noviembre de 2006: Se detectaron señales débiles que indicaban que la nave espacial estaba esperando instrucciones. La señal se cortó más tarde ese mismo día. [3]
21 de noviembre de 2006: La NASA anuncia que la nave espacial probablemente haya terminado su carrera operativa.
6 de diciembre de 2006: La NASA publica imágenes tomadas por MGS de un depósito de barranco recientemente descubierto, lo que sugiere que todavía fluye agua en Marte.
13 de abril de 2007: La NASA publica su informe preliminar sobre las causas de la pérdida de contacto con la MGS. [3]
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. [3]
El 21 y 22 de noviembre de 2006, la MGS no pudo transmitir las comunicaciones al rover Opportunity en la superficie de Marte. En respuesta a esta complicación, el director del Programa de Exploración de Marte, Fuk Li, declaró: "Siendo realistas, hemos analizado las posibilidades más probables para restablecer la comunicación y nos enfrentamos a la posibilidad de que el asombroso flujo de observaciones científicas del Mars Global Surveyor haya terminado". [6]
El 13 de abril de 2007, la NASA anunció que la pérdida de la nave espacial se debió a un fallo en una actualización de parámetros del software del sistema de la nave espacial. [3] La nave espacial estaba diseñada para albergar dos copias idénticas del software del sistema para redundancia y detección de errores. Las actualizaciones posteriores del software encontraron un error humano cuando dos operadores independientes actualizaron copias separadas con parámetros diferentes. A esto le siguió una actualización correctiva que, sin saberlo, incluyó un fallo de memoria que resultó en la pérdida de la nave espacial.
En un principio, la misión estaba pensada para observar Marte durante un año marciano (aproximadamente dos años terrestres ). Sin embargo, en función de la gran cantidad de datos científicos valiosos obtenidos, la NASA extendió la misión tres veces. La MGS permanece en una órbita circular estable casi polar a unos 450 km de altitud, y se esperaba que se estrellara en la superficie del planeta en algún momento después de aproximadamente 2047 en el momento de su lanzamiento original, después de haber pasado para entonces cincuenta años orbitando el planeta rojo. Esto es para evitar la contaminación de la superficie marciana con cualquier germen que pueda estar adherido a la nave espacial. [4]
Descripción general de la nave espacial
La nave espacial, fabricada en la planta de Lockheed Martin Astronautics en Denver, es una caja de forma rectangular con proyecciones similares a 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 se encuentra en el módulo en forma de caja que ocupa la parte central de la nave espacial. Este módulo central está hecho de dos módulos rectangulares más pequeños apilados uno sobre el 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 misión 1750A . El otro módulo, llamado módulo de propulsión , alberga sus motores de cohete y tanques de propulsor . La misión Mars Global Surveyor costó alrededor de $ 154 millones para desarrollar y construir y $ 65 millones para lanzar. Las operaciones de la misión y el análisis de datos cuestan aproximadamente $ 20 millones / año. [7]
La Mars Orbiter Camera ( MOC ) operada por Malin Space Science Systems – La Mars Orbiter Camera (MOC), originalmente conocida como Mars Observer Camera, [9] [10] utilizó 3 instrumentos: una cámara de ángulo estrecho que tomó imágenes de alta resolución (en blanco y negro) (generalmente de 1,5 a 12 m por píxel) y fotografías de gran angular en rojo y azul para el contexto (240 m por píxel) e imágenes globales diarias (7,5 km por píxel). MOC devolvió más de 240.000 imágenes que abarcan porciones de 4,8 años marcianos, desde septiembre de 1997 hasta noviembre de 2006. [11]
Altímetro láser Mars Orbiter ( MOLA ) – El MOLA fue diseñado para determinar la topografía global de Marte. Funcionó como altímetro hasta que una parte del láser llegó al final de su vida útil en junio de 2001. Luego, el instrumento funcionó como radiómetro hasta octubre de 2006. [12]
Mapa topográfico de alta resolución de Marte basado en la investigación con altímetro láser Mars Global Surveyor dirigida por Maria Zuber y David Smith. El norte se encuentra en la parte superior. Entre las características más notables se incluyen los volcanes de Tharsis en el oeste (incluido el monte Olimpo ), Valles Marineris al este de Tharsis y la cuenca Hellas en el hemisferio sur.
El espectrómetro de emisión térmica ( TES ): este instrumento mapea la composición mineral de la superficie escaneando las emisiones térmicas. [13]
Un magnetómetro y reflectómetro de electrones ( MAG/ER ): este instrumento se utilizó para interrogar los campos magnéticos del planeta y determinar que Marte no tiene un campo magnético global sino muchos campos localizados más pequeños. [14]
El oscilador ultraestable ( USO/RS ): las mediciones precisas del reloj de este dispositivo se utilizaron para mapear las variaciones en el campo gravitacional. [15]
El Mars Relay ( MR ): la antena del Mars Relay brindó soporte a los vehículos exploradores de Marte para la transmisión de datos a la Tierra junto con el búfer de memoria de 12 MB de la cámara Mars Orbiter. [8] [16]
Primera prueba completa del frenado aerodinámico
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 mientras se conserva el combustible, el equipo diseñó una serie de maniobras de aerofrenado . El aerofrenado había sido intentado con éxito por la misión Magallanes en Venus , pero la primera prueba completa del nuevo procedimiento iba a ser realizada por MGS. [17]
Inicialmente, el MGS se colocó en una órbita altamente elíptica que tardó 45 horas en completarse. La órbita tenía un periapsis de 262 km (163 mi) sobre el hemisferio norte y un apoapsis de 54.026 km (33.570 mi) sobre el hemisferio sur. Posteriormente, se ajustaría a su órbita científica circular. [8]
Después de la inserción orbital, MGS realizó una serie de cambios de órbita para bajar el periapsis de su órbita hacia los márgenes superiores de la atmósfera marciana a una altitud de aproximadamente 110 km (68 mi). [18] Durante cada paso atmosférico, la nave espacial disminuía su velocidad 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 de 54.000 km (33.554 mi) a altitudes cercanas a los 450 km (280 mi).
Aproximadamente un mes después de iniciada la misión, se descubrió que la presión del aire de la atmósfera del planeta hizo que uno de los dos paneles solares de la nave espacial se doblara hacia atrás. El panel en cuestión había sufrido un pequeño daño poco después del lanzamiento, cuya magnitud no se hizo evidente hasta que se vio expuesto a las fuerzas atmosféricas. La MGS tuvo que ser elevada fuera de la atmósfera para evitar más daños al panel solar y se tuvo que desarrollar un nuevo plan de misión. [8]
De mayo a noviembre de 1998, el frenado aerodinámico se suspendió temporalmente para permitir que la órbita se desplazara hacia 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 "inesperado período de observación adicional". [8] El equipo pudo evaluar más información sobre la atmósfera en un rango de horas en lugar de las horas fijas previstas de las 02:00 y las 14:00, así como recopilar datos durante tres encuentros cercanos con Fobos. [17]
Finalmente, entre noviembre de 1998 y marzo de 1999, se reanudó el frenado aerodinámico y se redujo el punto más alto de la órbita a 450 km (280 mi). A esta altitud, la MGS dio una vuelta alrededor de Marte cada dos horas. Se programó que el frenado aerodinámico terminara al mismo tiempo que la órbita se desplazara hacia su posición adecuada con respecto al Sol. En la orientación deseada para las operaciones de mapeo, la nave espacial siempre cruzó el ecuador del lado diurno a las 14:00 (hora local de Marte) moviéndose de sur a norte. Esta geometría se seleccionó para mejorar la calidad total de los resultados científicos. [18]
Resultados de la misión
Cartografía
La nave espacial dio una vuelta alrededor de Marte cada 117,65 minutos a una altitud media de 378 km (235 mi). 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 heliosincrónica, de modo que todas las imágenes que fueron tomadas por la nave espacial de las mismas características de la superficie en diferentes fechas se tomaron bajo condiciones de iluminación idénticas. Después de cada órbita, la nave espacial vio el planeta 28,62° al oeste porque Marte había rotado debajo de él. De hecho, siempre eran las 14:00 para MGS mientras se movía de una zona horaria a la siguiente exactamente a la misma velocidad que el Sol. Después de siete soles y 88 órbitas, la nave espacial volvería aproximadamente a seguir su camino anterior, con un desfase de 59 km al este. Esto aseguró una cobertura total eventual de toda la superficie. [8]
En su misión extendida, la MGS hizo mucho más que estudiar el planeta directamente debajo de ella. Comúnmente realizaba giros y cabeceos para adquirir imágenes fuera de su trayectoria de nadir . Las maniobras de giro , llamadas ROTO (Roll Only Targeting Opportunities), hacían girar la nave espacial a la izquierda o a la derecha desde su trayectoria terrestre para tomar imágenes hasta 30° desde el nadir. Era posible agregar una maniobra de cabeceo para compensar el movimiento relativo entre la nave espacial y el planeta. Esto se llamó CPROTO (Compensation Pitch Roll Targeting Opportunity), y permitió obtener imágenes de muy alta resolución con la MOC (Mars Orbiting Camera) a bordo. [19]
Además de esto, MGS podría tomar fotografías de otros cuerpos en órbita, como otras naves espaciales y las lunas de Marte. En 1998, fotografió lo que más tarde se denominó el monolito de Fobos , que se encuentra en la imagen MOC 55103. [20]
El monolito de Fobos (a la derecha del centro) tal como lo tomó 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 formas del relieve, especialmente dunas de arena, notablemente similares a las de algunos desiertos de la Tierra. [21]
Otros descubrimientos de esta misión son:
Se descubrió que el planeta tenía una corteza estratificada a profundidades de 10 km o más. Para producir las capas, se tuvieron que erosionar, transportar y depositar grandes cantidades de material.
Capas en un antiguo cráter en Arabia, como las vio MGS, en el marco del Programa de Identificación Pública del MOC . Las capas pueden formarse a partir de volcanes , el viento o por deposición bajo el agua. Los cráteres de la izquierda son cráteres de pedestal.
El hemisferio norte probablemente esté tan lleno de cráteres como el hemisferio sur, pero éstos están en su mayoría enterrados.
Muchos elementos, como los cráteres de impacto, fueron enterrados y luego exhumados recientemente.
Cráter que estuvo enterrado en otra época y que ahora está siendo expuesto por la erosión, como se ve en la sonda Mars Global Surveyor en el marco del Programa de focalización pública MOC . La imagen se encuentra en el cuadrángulo Noachis .
Los flujos de lava una vez estuvieron cubiertos, ahora estos flujos laminares están siendo expuestos.
El hemisferio norte parece liso, pero los cráteres están cubiertos. Aquí, un grupo de cráteres está parcialmente expuesto. Imagen ubicada en el cuadrángulo de Cebrenia .
Grandes áreas de Marte están cubiertas por un manto que cubre todas las laderas, salvo las más empinadas. El manto a veces es liso, a veces tiene hoyos. Algunos creen que los hoyos se deben al escape de agua a través de la sublimación (el hielo se transforma directamente en vapor) del hielo enterrado.
Imagen de cerca de la superficie de Phaethontis tomada por Mars Global Surveyor , en el marco del Programa de orientación pública de MOC . Se cree que las fosas se deben a que el hielo enterrado se convierte en gas.
El manto cubre la mayor parte del área. Nótese la ausencia de rocas en la pared del acantilado. El área que muestra los bordes del manto está rodeada por un círculo. Imagen ubicada en el cuadrángulo del lago Ismenius .
Remolino de polvo en acción que muestra la sombra hacia la derecha. Imagen ubicada en el cuadrángulo de Cebrenia .
Se observó que la capa residual del polo sur parecía un queso suizo, con agujeros de unos pocos metros de profundidad. Los agujeros se hacen más grandes cada año, por lo que esta región o hemisferio puede estar calentándose. [24] Sin embargo, las afirmaciones de que esto representa una tendencia global son una selección selectiva de datos regionales frente a los conjuntos de datos planetarios, y de resultados MOC frente a TES y radiociencia (ver más abajo).
Cambios en el polo sur entre 1999 y 2001, según los datos de la sonda Mars Global Surveyor . Observe cómo han crecido agujeros con forma de queso suizo en estos dos años.
Terreno de queso suizo, visto desde MGS. La meseta más grande de la imagen tiene 4 metros de altura.
Capas en el terreno del queso suizo. Hay una capa superior clara y una capa inferior más oscura.
Vista en primer plano del terreno de queso suizo. El patrón poligonal probablemente se formó a partir de depresiones poco profundas.
El Espectrómetro de Emisión Térmica observa en infrarrojos para estudios atmosféricos y mineralogía. [25] [26] [27] TES descubrió que el clima planetario de Marte se ha enfriado desde Viking, [28] y casi toda la superficie de Marte está cubierta de roca volcánica.
Ceraunius Tholus, uno de los muchos volcanes encontrados en Marte.
La imagen muestra flujos de lava jóvenes y antiguos de la base del Monte Olimpo . La llanura plana es el flujo más reciente. El flujo más antiguo tiene canales con diques a lo largo de sus bordes. La presencia de diques es bastante común en muchos flujos de lava.
En algunas zonas se encontraron cientos de rocas del tamaño de una casa, lo que indica que algunos materiales son lo suficientemente fuertes como para mantenerse unidos, incluso cuando se desplazan pendiente abajo. La mayoría de las rocas aparecieron en regiones volcánicas, por lo que probablemente se formaron a partir de flujos de lava erosionados. [21]
Rocas del tamaño de una casa se encuentran dispersas por toda esta imagen.
Estas rocas se encuentran cerca del monte Ascraeus , un volcán marciano. Los volcanes de Marte probablemente forman rocas duras compuestas de basalto que es resistente a la erosión en el entorno actual de Marte.
Se observaron miles de rayas oscuras en las laderas . La mayoría de los científicos creen que son resultado de avalanchas de polvo. [21] Sin embargo, algunos investigadores piensan que puede haber agua involucrada. [29]
Muchas vetas sufrieron cambios durante los muchos años que funcionó MGS.
El suelo del cráter Tikhonravov , visto por la Mars Global Surveyor . Haga clic en la imagen para ver las capas y las rayas oscuras de la pendiente. El cráter Tikhonravov se encuentra en el cuadrángulo Arabia .
Los datos del MGS se han utilizado para realizar una prueba de la precesión relativista general Lense-Thirring , que consiste en una pequeña precesión del plano orbital de una partícula de prueba que se mueve alrededor de una masa central rotatoria, como un planeta. La interpretación de estos resultados ha sido objeto de debate. [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]
Grupo de barrancos en la pared norte del cráter que se encuentra al oeste del cráter Newton (41,3047 grados de latitud sur, 192,89 de longitud este). Imagen tomada por Mars Global Surveyor , MOC Public Targeting Program . La imagen se encuentra en el cuadrángulo Phaethontis .
En Marte, algunos canales presentan canales internos que sugieren flujos de fluidos sostenidos. El más conocido es el de Nanedi Valles . Otro fue descubierto en Nirgal Vallis . [21]
Canal interior en el suelo de Nanedi Valles que sugiere que el agua fluyó durante un período bastante largo. Imagen del cuadrángulo 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 fluyendo en Marte en algún momento entre 1999 y 2001. Las imágenes fueron producidas por Mars Global Surveyor y son, muy posiblemente, la contribución final de la nave espacial a nuestro conocimiento de Marte y a la cuestión de si existe agua en el planeta. [35]
Evidencia de posible flujo de agua reciente
Galería
Imagen de posible CO 2géiseres , tomados por la Mars Global Surveyor y publicados el 16 de octubre de 2000.
Superficie de Marte tomada por la sonda Mars Global Surveyor .
Superficie de Marte tomada por la sonda Mars Global Surveyor .
Superficie de Marte tomada por la Mars Global Surveyor el 10 de agosto de 1999.
Terreno en bandas o con forma de chicle en Hellas, visto por la Mars Global Surveyor . Su origen se desconoce en la actualidad.
Los rayos brillantes causados por el impacto expulsan una capa inferior brillante. Algunas capas brillantes contienen minerales hidratados. Fotografía tomada por Mars Global Surveyor . La ubicación es el cuadrángulo de Memnonia .
Fotografía del Mars Global Surveyor del lugar de aterrizaje del rover Opportunity que muestra un " hoyo en uno ".
Canales invertidos en el cuadrángulo de Aeolis . Se cree que los canales fluviales se convirtieron en relieves después de que se depositaran y cementaran materiales gruesos.
Delta dentro del cráter Eberswalde . La zona es de gran interés para los geólogos. En este lugar se pueden encontrar evidencias de vida microbiana en el pasado.
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External links
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Mars Global Surveyor Mission Profile by NASA's Solar System Exploration
Global Surveyor Mission plan
Malin Space Science Systems (complete image gallery)
04/13/07: Mars Global Surveyor: Report Reveals Reasons for Loss.
New Scientist article on the general relativistic test
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