 En su configuración de recolección, la nave espacial Genesis expuso varios tipos de colectores de viento solar , así como monitores de iones y electrones . | |
| Tipo de misión | Misión de devolución de muestras |
|---|---|
| Operador | NASA · JPL |
| ID COSPAR | 2001-034A |
| SATCAT no. | 26884 |
| Sitio web | génesis |
| Duración de la misión | 3 años, 30 días, 23 horas, 44 minutos |
| Propiedades de la nave espacial | |
| Fabricante | Sistemas espaciales Lockheed Martin |
| Masa de lanzamiento | 636 kg (1.402 libras) [1] |
| Secado masivo | 494 kg (1089 libras) [2] |
| Dimensiones | 2,3 × 2,0 m (7,5 × 6,6 pies) [2] |
| Energía | 254 W ( panel solar / NiH 2batería ) [2] |
| Inicio de la misión | |
| Fecha de lanzamiento | 8 de agosto de 2001, 16:13:40 UTC [1] (hace 19 años, 8 meses, 12 días) |
| Cohete | Delta II 7326-9.5 (D287) [1] |
| Sitio de lanzamiento | Cabo Cañaveral SLC-17A [1] |
| Contratista | Boeing |
| Fin de la misión | |
| Fecha de aterrizaje | 8 de septiembre de 2004, 15:58 UTC [1] (hace 16 años, 7 meses, 12 días) |
| Lugar de aterrizaje | Campo de pruebas Dugway , Utah 40 ° 11′19 ″ N 113 ° 12′46 ″ W / 40.18861°N 113.21278°W |
 Insignia oficial de la misión Génesis | |
Genesis fue una sonda de retorno de muestras de la NASA que recogió una muestra departículas de viento solar y las devolvió a la Tierra para su análisis. Fue la primera misión de retorno de muestras de la NASA en devolver material desde el programa Apollo , y la primera en devolver material desde más allá de la órbita de la Luna . [3] [4] Genesis se lanzó el 8 de agosto de 2001, y la cápsula de retorno de muestra se estrelló en Utah el 8 de septiembre de 2004, después de que una falla de diseño impidiera el despliegue de su paracaídas de caída.. El accidente contaminó a muchos de los recolectores de muestras. Aunque la mayoría resultaron dañados, algunos de los recolectores se recuperaron con éxito. [5]
El equipo científico de Genesis demostró que parte de la contaminación podría eliminarse o evitarse, y que las partículas del viento solar podrían analizarse utilizando una variedad de enfoques, logrando todos los principales objetivos científicos de la misión. [6] [7]
Objetivos [ editar ]
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Los principales objetivos científicos de la misión fueron: [8]
- Para obtener abundancias isotópicas solares precisas de iones en el viento solar, ya que esencialmente no se dispone de datos que tengan la precisión suficiente para resolver problemas de ciencia planetaria;
- Para obtener abundancias elementales solares muy mejoradas por un factor de 3 a 10 en precisión sobre lo que está en la literatura;
- Proporcionar un depósito de materia solar para que la ciencia del siglo XXI se archive de manera similar a las muestras lunares.
Tenga en cuenta que los objetivos científicos de la misión se refieren a la composición del Sol, no a la del viento solar. Los científicos desean una muestra del Sol porque la evidencia sugiere que la capa exterior del Sol conserva la composición de la nebulosa solar primitiva. Por lo tanto, conocer la composición elemental e isotópica de la capa exterior del Sol es efectivamente lo mismo que conocer la composición elemental e isotópica de la nebulosa solar. Los datos se pueden usar para modelar cómo se formaron los planetas y otros objetos del Sistema Solar, y luego extender esos resultados para comprender la evolución estelar y la formación de sistemas planetarios en otras partes del universo.
Claramente, la opción ideal de recolección de muestras sería enviar una nave espacial al Sol y recolectar algo de plasma solar; sin embargo, eso es difícil debido al intenso calor de los gases sobrecalentados del Sol, así como al entorno electromagnético dinámico de la corona solar , cuyas llamaradas interfieren regularmente con la electrónica de naves espaciales distantes. Afortunadamente, el Sol arroja continuamente parte de su capa exterior en forma de viento solar .
En consecuencia, para cumplir con los objetivos científicos de la misión, la nave espacial Genesis fue diseñada para recolectar iones de viento solar y devolverlos a la Tierra para su análisis. [11] Génesis llevaba varios colectores de viento solar diferentes, todos los cuales recogían el viento solar de forma pasiva; es decir, los colectores se sentaron en el espacio frente al Sol, mientras que los iones del viento solar chocaban contra ellos a velocidades superiores a 200 km / s (120 mi / s) y, al impactar, se enterraban en la superficie de los colectores. Esta recolección pasiva es un proceso similar al que utiliza la industria de los semiconductores para fabricar ciertos tipos de dispositivos, y el programa de acceso libre SRIM proporciona una simulación del proceso . [12]
La mayoría de los colectores Génesis muestrearon continuamente todo el viento solar que encontró la nave espacial (el "viento solar masivo"). Sin embargo, la nave espacial también llevaba tres conjuntos de colectores que se desplegaron cuando se encontraron "regímenes" específicos ( eyecciones de masa coronal rápidas, lentas ) de viento solar, según lo determinado por los monitores de electrones e iones a bordo. [13] Estos conjuntos de colectores desplegables fueron diseñados para proporcionar datos para probar la hipótesis de que los elementos formadores de rocas mantienen sus proporciones relativas a lo largo de los procesos que forman el viento solar.
Había un tercer tipo de colector en Génesis : el concentrador, que recolectaba viento solar a granel, pero discriminaba porque repelía electrostáticamente el hidrógeno y tenía suficiente voltaje para enfocar los elementos del viento solar más livianos en un objetivo pequeño, concentrando esos iones por un factor. de ~ 20. El objetivo del concentrador era recuperar una muestra con cantidades mejoradas de iones de viento solar para que los analistas pudieran medir con precisión los isótopos de los elementos ligeros . [14] [15]
Operación [ editar ]
Perfil de la misión [ editar ]
Génesis era una clase Descubrimiento misión de la NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) en el Instituto de Tecnología de California . La nave espacial fue diseñada y construida por Lockheed Martin Space Systems a un costo total de la misión de 264 millones de dólares .
La NASA lanzó la nave en un cohete Delta II 7326 el 8 de agosto de 2001 a las 16:13:40 UTC desde Cabo Cañaveral . El desarrollo de la trayectoria de la misión estuvo a cargo de Martín Lo . Después del lanzamiento, Genesis navegó hacia la Tierra-Sol L 1 y luego realizó una maniobra de inserción de la órbita de Lissajous , entrando en una órbita elíptica alrededor de L 1 el 16 de noviembre de 2001. Genesis expuso sus matrices colectoras el 3 de diciembre y comenzó a recolectar partículas de viento solar . El proceso de recolección terminó después de 850 días, el 1 de abril de 2004, con la nave espacial completando cinco bucles de halo alrededor de L 1. [16] Génesis inició su regreso a la Tierra el 22 de abril de 2004. La fase de regreso incluyó un desvío orbital hacia la Tierra L 2 para que la nave pudiera recuperarse durante el día, ya que una aproximación directa la habría obligado a ser recuperada en noche. Después de completar un bucle de halo alrededor de L 2 , la cápsula de retorno de muestra Genesis se separó del autobús de la nave espacial y regresó a la Tierra para la recuperación planificada el 8 de septiembre de 2004. [17]
Fase de recuperación [ editar ]
Una vez completada la fase de recolección, las matrices de colectores se guardaron en una cápsula de retorno de muestras y la nave espacial regresó a la Tierra. A medida que la cápsula se acercaba a la Tierra y en las primeras etapas de reingreso, todo parecía estar bien.
Se había realizado una planificación exhaustiva para la recuperación de la cápsula. Un aterrizaje normal en paracaídas podría haber dañado las delicadas muestras, por lo que el diseño de la misión requería una recuperación en el aire de la cápsula de retorno de la muestra. Aproximadamente a 33 km (21 millas) sobre el suelo, se desplegaría un paracaídas abatible para un descenso lento. Luego, a una altura de 6,7 km (4,2 millas), se desplegaría un gran parafoil para ralentizar aún más el descenso y dejar la cápsula en vuelo estable. Un helicóptero , con un segundo helicóptero como respaldo, intentaría atrapar la cápsula por su paracaídas en el extremo de un gancho de cinco metros. Una vez recuperada, la cápsula habría sido aterrizada suavemente.
La cápsula de retorno de muestra entró en la atmósfera de la Tierra sobre el norte de Oregón a las 16:55 UTC del 8 de septiembre de 2004, con una velocidad de aproximadamente 11,04 km / s (24,706 mph). [17] Debido a una falla de diseño en un sensor de desaceleración, el despliegue del paracaídas nunca se activó, y el descenso de la nave espacial fue ralentizado solo por su propia resistencia del aire . [18] La recuperación planeada en el aire no pudo llevarse a cabo, y la cápsula se estrelló contra el suelo del desierto del Dugway Proving Ground en el condado de Tooele, Utah , a unos 86 m / s (310 km / h; 190 mph).
La cápsula se rompió con el impacto y también se rompió parte de la cápsula de muestra interna. El daño fue menos severo de lo esperado dada su velocidad; hasta cierto punto estaba amortiguado al caer en un terreno bastante blando.
Los dispositivos pirotécnicos no disparados en el sistema de despliegue de paracaídas y los gases tóxicos de las baterías retrasaron el acercamiento del equipo de recuperación al lugar del accidente. Después de que todo estuvo seguro, la cápsula de retorno de muestra dañada se aseguró y se trasladó a una sala limpia para su inspección; simultáneamente, un equipo de personal capacitado rastreó el sitio en busca de fragmentos de recolectores y tomó muestras del suelo del desierto local para archivarlos como referencia para identificar posibles contaminantes en el futuro. Los esfuerzos de recuperación de los miembros del equipo de Genesis en el campo de pruebas y entrenamiento de Utah , que incluyeron inspeccionar, catalogar y empaquetar a varios recolectores, tomaron cuatro semanas. [19]
Destino del autobús de la nave espacial [ editar ]
Después de liberar la cápsula de retorno de muestra el 8 de septiembre de 2004, el autobús de la nave espacial viajó de regreso hacia el Punto Lagrange Tierra-Sol ( L 1 ). Se realizó una maniobra de corrección de trayectoria el 6 de noviembre de 2004, que permitió que el autobús de la nave espacial abandonara eventualmente L 1 si no se usaba para una misión prolongada. Los comandos finales fueron transmitidos al bus el 2 de diciembre de 2004, [20] poniendo a Genesis en hibernación. Mientras esté en este modo "seguro", continuará transmitiendo información sobre su condición, apuntando de manera autónoma sus paneles solares hacia el Sol. El autobús de la nave espacial partió de L 1 alrededor del 1 de febrero de 2005, permaneciendo en una órbita heliocéntrica que conduce a la Tierra. [21]
Extracción de muestras y resultados [ editar ]
Las investigaciones iniciales mostraron que algunas obleas se habían derrumbado con el impacto, pero otras estaban en gran parte intactas. La tierra del desierto entró en la cápsula, pero no el agua líquida. Debido a que se esperaba que las partículas del viento solar estuvieran incrustadas en las obleas, mientras que se pensaba que la suciedad contaminante probablemente solo se encontraría en la superficie, fue posible separar la suciedad de las muestras. Inesperadamente, no fue el suelo del desierto terrestre introducido en el accidente lo que resultó más difícil de manejar durante el proceso de análisis de muestras, sino los compuestos propios de la nave, como lubricantes y materiales de construcción artesanal. [22]
El equipo de análisis declaró que deberían poder lograr la mayoría de sus objetivos científicos primarios. El 21 de septiembre de 2004, comenzó la extracción, y en enero de 2005 se envió una primera pieza de muestra de una oblea de aluminio a los científicos de la Universidad de Washington en St. Louis para su análisis. [23]
Las muestras de viento solar Genesis están bajo la curaduría a largo plazo en el Centro Espacial Johnson de la NASA para que a medida que evolucionen las técnicas de análisis de muestras, las muestras de viento solar prístinas estarán disponibles para la comunidad científica en las próximas décadas. [6]
Gases nobles [ editar ]
En 2007, científicos de la Universidad de Washington publicaron hallazgos detallados de isótopos de neón y argón . [24] Los resultados restantes sobre la composición elemental e isotópica de los gases nobles se informaron en 2009. [25] Los resultados concuerdan con los datos de muestras lunares que contienen viento solar "joven" (∼100 millones de años), lo que indica que la composición del viento solar no ha cambiado en al menos los últimos 100 millones de años. [25]
Isótopos de oxígeno [ editar ]
El 20 de abril de 2005, los científicos del Centro Espacial Johnson en Houston retiraron los cuatro colectores de viento solar del concentrador y los encontraron en excelentes condiciones. Los objetivos del concentrador recolectaron iones de oxígeno solar durante la misión y serían analizados para medir la composición isotópica de oxígeno solar, el objetivo de medición de mayor prioridad para Génesis . [26]
El equipo anunció el 10 de marzo de 2008 que el análisis de una oblea de carburo de silicio del concentrador Genesis mostró que el Sol tiene una mayor proporción de oxígeno-16 (dieciséis
O ) relativo a la Tierra, la Luna, Marte y meteoritos a granel. [27] [28] Esto implica que un proceso desconocido agotó el oxígeno-16 en aproximadamente un 6% del disco solar de material protoplanetario antes de la coalescencia de los granos de polvo que formaron los planetas internos y el cinturón de asteroides. [29]
Isótopos de nitrógeno [ editar ]
El nitrógeno era un elemento objetivo clave porque se desconocía el alcance y el origen de sus variaciones isotópicas en los materiales del Sistema Solar. El material objetivo mostró que el nitrógeno del viento solar implantado tiene una15
NORTE/14
Relación N de2,18 × 10 −3 (es decir, ≈40% más pobre en15
N relativo a la atmósfera terrestre). La15
NORTE/14
La relación N de la nebulosa protosolar fue2,27 × 10 −3 , que es el más bajo15
NORTE/14
Relación N conocida para los objetos del Sistema Solar. Este resultado demuestra la extrema heterogeneidad isotópica de nitrógeno del naciente Sistema Solar y explica la15
Se observan componentes empobrecidos en N en los reservorios del Sistema Solar. [30]
Junta de investigación de contratiempos (MIB) [ editar ]
Se nombró una Junta de Investigación de Mishap de la NASA (MIB) de 16 miembros, incluidos expertos en pirotecnia , aviónica y otras especialidades. El MIB inició su trabajo el 10 de septiembre de 2004, cuando llegó al campo de pruebas Dugway. Determinó que todo el hardware científico destinado a ser curado por el Centro Espacial Johnson podría ser lanzado y no era necesario para el trabajo de la junta. Tanto JPL como Lockheed Martin comenzaron a preparar datos de vuelo y otros registros para el MIB.
El MIB anunció el 20 de septiembre de 2004 que la cápsula, una vez extraído el material científico, se trasladaría a las instalaciones de Lockheed Martin Space Systems cerca de Denver, Colorado , para su uso. [31]
Una primera posible causa raíz del fallido despliegue de los paracaídas se anunció en un comunicado de prensa del 14 de octubre. Lockheed Martin había construido el sistema con los mecanismos internos de un sensor de aceleración mal orientados (se instaló un interruptor G al revés), y las revisiones de diseño no habían detectado el error. El diseño previsto era hacer un contacto eléctrico dentro del sensor a 3 g (29 m / s 2 ), manteniéndolo a través del máximo esperado de 30 g (290 m / s 2 ), y rompiendo el contacto nuevamente a 3 g para iniciar el secuencia de lanzamiento del paracaídas. En cambio, nunca se hizo ningún contacto. [32]
El mismo concepto general de paracaídas también se utilizó en la nave espacial de retorno de muestras del cometa Stardust , que aterrizó con éxito en 2006.
El presidente de la junta de investigación de la NASA, Michael Ryschkewitsch, señaló que ninguno de los estrictos procedimientos de revisión de la NASA había detectado un error y dijo: "Sería muy fácil mezclar esto". [33]
Este percance es similar al evento original que inspiró a Edward A. Murphy Jr. a formular la ahora famosa Ley de Murphy : un acelerómetro instalado al revés. [34] El 6 de enero de 2006, Ryschkewitsch reveló que Lockheed Martin se saltó un procedimiento de prueba previa en la nave, y señaló que la prueba podría haber detectado fácilmente el problema. [35]
Referencias [ editar ]
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Enlaces externos [ editar ]
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Génesis (nave espacial) . |
- Página de inicio de Genesis por el Laboratorio de Propulsión a Chorro
- Perfil de la misión Génesis por la Exploración del Sistema Solar de la NASA
- "Video de impacto" . Archivado desde el original ( película QuickTime ) el 16 de octubre de 2004. Alternativo en YouTube.com.
