Explorador cometario internacional

La nave espacial International Cometary Explorer ( ICE ) (diseñada y lanzada como el satélite International Sun-Earth Explorer-3 ( ISEE-3 )), fue lanzada el 12 de agosto de 1978 a una órbita heliocéntrica . Fue una de las tres naves espaciales, junto con el par madre / hija de ISEE-1 e ISEE-2 , construida para el programa International Sun-Earth Explorer (ISEE), un esfuerzo conjunto de la NASA y ESRO / ESA para estudiar la interacción entre el campo magnético de la Tierra y el viento solar .

Explorador cometario internacional
ISEE3-ICE.jpg
Representación artística de ICE
NombresExplorador Internacional Sol-Tierra-3 Explorador
Internacional Sol-Tierra-C
Explorador 59
Tipo de misiónInvestigación magnetosférica
ISEE-3: Orbitador Sol / Tierra L 1
ICE: 21P / GZ y vuelo de Halley
OperadorNASA [1]
ID COSPAR1978-079A
SATCAT no.11004
Duración de la misiónLanzamiento al último contacto de rutina:
18 años, 8 meses, 22 días
Lanzamiento al último contacto:
36 años, 1 mes, 3 días
Propiedades de la nave espacial
FabricanteIndustrias Fairchild
Masa de lanzamiento479 kg (1056 libras)
Secado masivo390 kg (860 libras)
Dimensiones1,77 × 1,58 m (5,8 × 5,2 pies)
Energía173 W
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento12 de agosto de 1978, 15:12  UTC ( 1978-08-12UTC15: 12 )
CoheteDelta 2914 # 144
Sitio de lanzamientoCabo Cañaveral SLC-17B
Fin de la misión
DesactivadoContacto suspendido: 5 de mayo de 1997 ( 05/05/1997 )
Ultimo contacto16 de septiembre de 2014
Parámetros orbitales
Sistema de referenciaHeliocéntrico
Excentricidad0,05
Altitud del perihelio0,93  AU
(139.000.000 km; 86.400.000 millas)
Altitud del afelio1,03 AU
(154.000.000 km; 95.700.000 millas)
Inclinación0,1 °
Período355 días
Época28 de marzo de 1986
Instrumentos
Experimento de plasma de viento solar
Magnetómetro de vector de helio
Experimento de rayos cósmicos de baja energía
Experimento de rayos cósmicos de energía media
Experimento de rayos cósmicos de alta energía
Instrumento de onda de plasma
Experimento de protones de baja energía
Electrones y núcleos de rayos cósmicos
Instrumento de rayos X y electrones
Experimento de mapeo de radio
Experimento de composición de plasma
Telescopio espectrómetro de isótopos pesados
Experimento de estudios solares basados ​​en tierra
 

ISEE-3 fue la primera nave espacial que se colocó en una órbita de halo en el punto L 1 Tierra-Sol Lagrangiano . [2] Renombrado ICE, se convirtió en la primera nave espacial en visitar un cometa , [3] pasando a través de la cola de plasma del cometa Giacobini-Zinner dentro de unos 7.800 km (4.800 millas) del núcleo el 11 de septiembre de 1985. [4]

La NASA suspendió el contacto de rutina con ISEE-3 en 1997 y realizó breves comprobaciones de estado en 1999 y 2008. [5] [6]

El 29 de mayo de 2014, la comunicación bidireccional con la nave espacial fue restablecida por el ISEE-3 Reboot Project , un grupo no oficial [7] con el apoyo de la compañía Skycorp. [8] [9] [10] El 2 de julio de 2014, encendieron los propulsores por primera vez desde 1987. Sin embargo, los disparos posteriores de los propulsores fallaron, aparentemente debido a la falta de nitrógeno a presión en los tanques de combustible. [11] [12] El equipo del proyecto inició un plan alternativo para utilizar la nave espacial para "recopilar datos científicos y enviarlos de regreso a la Tierra", [13] pero el 16 de septiembre de 2014, se perdió el contacto con la sonda. [14]

Órbitas de International Sun / Earth Explorer
Misión ICE
"> Reproducir medios
Vista de arriba hacia abajo de la órbita de ICE en relación con el interior del Sistema Solar en y después de 2009.

ISEE-3 no lleva cámaras; en cambio, sus instrumentos miden partículas energéticas, ondas, plasmas y campos.

ISEE-3 originalmente operó en una órbita de halo alrededor del punto Lagrangiano L 1 Sol-Tierra , 235 radios terrestres sobre la superficie (aproximadamente 1,5 millones de km o 924 000 millas). Fue el primer objeto artificial colocado en un llamado "punto de libración", [15] entrando en órbita allí el 20 de noviembre de 1978, [2] demostrando que tal suspensión entre campos gravitacionales era posible. Gira a 19,76 rpm alrededor de un eje perpendicular a la eclíptica , para mantenerlo orientado para sus experimentos, generar energía solar y comunicarse con la Tierra.

Los propósitos de la misión fueron:

  • para investigar las relaciones solar-terrestres en los límites más externos de la magnetosfera de la Tierra;
  • examinar en detalle la estructura del viento solar cerca de la Tierra y la onda de choque que forma la interfaz entre el viento solar y la magnetosfera de la Tierra;
  • investigar los movimientos y los mecanismos que operan en las láminas de plasma ; y,
  • continuar la investigación de los rayos cósmicos y las emisiones de llamaradas solares en la región interplanetaria cerca de 1 UA.

Después de completar su misión original, a ISEE-3 se le asignó nuevamente la tarea de estudiar la interacción entre el viento solar y la atmósfera de un cometa. El 10 de junio de 1982, la nave espacial realizó una maniobra que la sacó de su órbita de halo alrededor del punto L 1 y la colocó en una órbita de transferencia . Esto implicó una serie de pasajes entre la Tierra y el punto Lagrangiano L 2 Sol-Tierra , a través de la cola magnética de la Tierra . [16] Quince maniobras de propulsión y cinco asistencias de gravedad lunar resultaron en la expulsión de la nave del sistema Tierra-Luna y en una órbita heliocéntrica . Su último y más cercano paso sobre la Luna, el 22 de diciembre de 1983, estaba a sólo 119,4 km (74 millas) sobre la superficie lunar; Después de este pase, la nave espacial fue re-designada como Exploradora Cometaria Internacional (ICE). [17]

Encuentro Giacobini-Zinner

Su nueva órbita lo puso por delante de la Tierra en una trayectoria para interceptar el cometa Giacobini-Zinner . El 11 de septiembre de 1985, la nave atravesó la cola de plasma del cometa. [17]

ICE hizo un sobrevuelo del núcleo del cometa a una distancia de 7.800 km (4.800 millas) del núcleo el 11 de septiembre de 1985. [18]

Encuentro Halley

ICE transitó entre el Sol y el cometa Halley a finales de marzo de 1986, cuando otras naves espaciales estaban cerca del cometa en sus misiones de encuentro con el cometa de principios de marzo. (Esta " Armada Halley " incluía a Giotto , Vega 1 y 2 , Suisei y Sakigake .) ICE voló a través de la cola; su distancia mínima al núcleo del cometa era de 28 millones de kilómetros (17.000.000 millas). [19] A modo de comparación, la distancia mínima de la Tierra al cometa Halley en 1910 era de 20,8 millones de kilómetros (12.900.000 millas). [20]

Misión heliosférica

La NASA aprobó una actualización de la misión ICE en 1991. Define una misión heliosférica para ICE que consiste en investigaciones de eyecciones de masa coronal en coordinación con observaciones terrestres, estudios continuos de rayos cósmicos y la sonda Ulysses . En mayo de 1995, ICE estaba operando en un ciclo de trabajo bajo, con algún apoyo de análisis de datos del proyecto Ulysses.

Fin de la misión

El 5 de mayo de 1997, la NASA terminó la misión ICE, dejando solo una señal portadora en funcionamiento. La tasa de bits del enlace descendente ISEE-3 / ICE fue nominalmente de 2048 bits por segundo durante la primera parte de la misión y de 1024 bits / s durante el encuentro con el cometa Giacobini-Zinner. Luego, la tasa de bits se redujo sucesivamente a 512 bit / s (el 9 de diciembre de 1985), 256 bit / s (el 5 de enero de 1987), 128 bit / s (el 24 de enero de 1989) y finalmente a 64 bit / s ( el 27 de diciembre de 1991). Aunque todavía está en el espacio, la NASA donó la nave al Museo Smithsonian. [21]

En enero de 1990, ICE se encontraba en una órbita heliocéntrica de 355 días con un afelio de 1,03 AU, un perihelio de 0,93 AU y una inclinación de 0,1 grados.

Contacto adicional

En 1999, la NASA hizo un breve contacto con ICE para verificar su señal portadora.

El 18 de septiembre de 2008, la NASA, con la ayuda de KinetX , localizó a ICE utilizando la Red de Espacio Profundo de la NASA después de descubrir que no se había apagado después del contacto de 1999. Una verificación de estado reveló que 12 de sus 13 experimentos todavía estaban funcionando, y todavía tenía suficiente propulsor para 150  m / s (490  pies / s ) de Δv .

Se determinó que era posible reactivar la nave espacial en 2014, [22] cuando nuevamente hizo un acercamiento cercano a la Tierra, y los científicos discutieron la reutilización de la sonda para observar más cometas en 2017 o 2018. [23]

Algún tiempo después de que el interés de la NASA en el ICE disminuyó, otros se dieron cuenta de que la nave espacial podría ser dirigida para pasar cerca de otro cometa. Un equipo de ingenieros, programadores y científicos comenzó a estudiar la viabilidad y los desafíos involucrados. [10]

En abril de 2014, sus miembros anunciaron formalmente sus intenciones de "recapturar" la nave espacial para su uso, llamando al esfuerzo el Proyecto de Reinicio ISEE-3. Una página web del equipo decía: "Tenemos la intención de contactar con la nave espacial ISEE-3 (International Sun-Earth Explorer), ordenarle que encienda su motor y entrar en una órbita cerca de la Tierra, y luego reanudar su misión original ... Si tenemos éxito, tienen la intención de facilitar el intercambio e interpretación de todos los nuevos datos que ISEE-3 envía a través del crowdsourcing ". [24]

El 15 de mayo, el proyecto alcanzó su crowdfunding meta de US $ 125,000 en RocketHub , que se esperaba para cubrir los costos de escribir el software para comunicarse con la sonda, buscando a través de los archivos de la NASA para la información necesaria para el control de la nave espacial, y el tiempo de compra en las antenas parabólicas. [25] El proyecto luego estableció una "meta amplia" de $ 150.000, que también alcanzó con un total final recaudado de $ 159.502. [26]

Los miembros del proyecto estaban trabajando en la fecha límite: si lograban que la nave espacial cambiara su órbita a fines de mayo o principios de junio de 2014, o a principios de julio usando más combustible, podría usar la gravedad de la Luna para volver a una órbita de halo útil . [27] [28] [29]

Reemplazo de hardware perdido

A principios de 2014, los funcionarios del Centro de Vuelo Espacial Goddard dijeron que el equipo de la Red de Espacio Profundo necesario para transmitir señales a la nave había sido desmantelado en 1999 y que su reemplazo era demasiado costoso. [30] Sin embargo, los miembros del proyecto pudieron encontrar documentación para el equipo original y pudieron simular la compleja electrónica moduladora / demoduladora usando técnicas modernas de radio definida por software (SDR) y programas de código abierto del proyecto GNU Radio . Obtuvieron el hardware necesario, un transceptor SDR estándar [31] y un amplificador de potencia, [32] y lo instalaron en la antena parabólica de Arecibo de 305 metros el 19 de mayo de 2014. [32] [33] Una vez que obtuvieron control de la nave espacial, el equipo de captura planeó cambiar la estación terrestre principal al plato de 21 metros ubicado en el Centro de Ciencias Espaciales de la Universidad Estatal Morehead de Kentucky . [32] La antena parabólica de 20 metros en el Observatorio de Bochum , Alemania, sería una estación de apoyo. [32]

Aunque la NASA no estaba financiando el proyecto, puso a disposición asesores y dio su aprobación para intentar establecer contacto. El 21 de mayo de 2014, la NASA anunció que había firmado un Acuerdo de Ley Espacial No Reembolsable con el Proyecto de Reinicio ISEE-3. "Esta es la primera vez que la NASA trabaja en un acuerdo de este tipo para el uso de una nave espacial que la agencia ya no está usando o planea usar de nuevo", dijeron las autoridades. [34]

Contacto restablecido

El 29 de mayo de 2014, el equipo de reinicio ordenó con éxito a la sonda que cambiara al modo de ingeniería para comenzar a transmitir telemetría. [35] [36]

El 26 de junio, los miembros del proyecto que utilizaron la antena DSS-24 del Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Goldstone lograron una comunicación sincrónica y obtuvieron los cuatro puntos de alcance necesarios para refinar los parámetros orbitales de la nave espacial. [37] El equipo del proyecto recibió la aprobación de la NASA para continuar las operaciones hasta al menos el 16 de julio e hizo planes para intentar la maniobra orbital a principios de julio. [28] [38]

El 2 de julio, el proyecto de reinicio encendió los propulsores por primera vez desde 1987. Hicieron girar la nave espacial a su velocidad de balanceo nominal, en preparación para la próxima maniobra de corrección de trayectoria a mediados de julio. [39] [40]

El 8 de julio, una secuencia más larga de propulsores falló, aparentemente debido a la pérdida del gas nitrógeno necesario para presurizar los tanques de combustible. [11] [12] [13]

El 24 de julio, el equipo de reinicio de ISEE-3 anunció que todos los intentos de cambiar de órbita utilizando el sistema de propulsión ISEE-3 habían fallado. En cambio, dijo el equipo, la Misión de Ciencia Ciudadana Interplanetaria ISEE-3 recopilaría datos cuando la nave espacial pasara por la Luna el 10 de agosto y entrara en una órbita heliocéntrica similar a la de la Tierra. El equipo comenzó a apagar los componentes de propulsión para maximizar la energía eléctrica disponible para los experimentos científicos. [41]

El 30 de julio, el equipo anunció que todavía planeaba adquirir datos de la mayor parte posible de la órbita de 300 días de ISEE-3. Con cinco de los 13 instrumentos de la nave espacial aún funcionando, las posibilidades científicas incluían escuchar explosiones de rayos gamma , donde las observaciones desde ubicaciones adicionales en el Sistema Solar pueden ser valiosas. El equipo también estaba reclutando sitios de recepción adicionales en todo el mundo para mejorar la cobertura diurna, con el fin de cargar comandos adicionales mientras la nave espacial está cerca de la Tierra y luego para recibir datos. [42]

El 10 de agosto a las 18:16 UTC, la nave pasó a unos 15.600 km (9.700 millas) de la superficie de la Luna. Continuará en su órbita heliocéntrica y volverá a las proximidades de la Tierra en 2031. [43]

Contacto perdido

El 25 de septiembre de 2014, el equipo de reinicio anunció que el 16 de septiembre se perdió el contacto con la sonda. Se desconoce si se puede restablecer el contacto porque la órbita exacta de la sonda es incierta. La órbita de sobrevuelo post-lunar de la nave espacial la aleja del Sol, provocando que la energía eléctrica disponible de sus paneles solares caiga, y su batería falló en 1981. La potencia reducida podría haber causado que la nave entrara en un modo seguro , desde el cual puede ser imposible despertar sin la información de ubicación orbital precisa necesaria para apuntar las transmisiones a la nave. [14]

El ISEE-3 (más tarde ICE), sometido a pruebas y evaluación.

La nave espacial ICE tiene una forma cilíndrica en forma de barril cubierta por paneles solares. Cuatro antenas largas sobresalen equidistantes alrededor de la circunferencia de la nave espacial, que abarcan 91 metros (299 pies). [44] Tiene una masa seca de 390 kg (860 lb) y puede generar una potencia nominal de 173 vatios.

Carga útil

ICE lleva 13 instrumentos científicos para medir plasmas, partículas energéticas, ondas y campos. [2] [17] A julio de 2014, se sabía que cinco eran funcionales. No lleva cámara ni sistema de imágenes. Sus detectores miden partículas de alta energía como rayos X y gamma, viento solar, plasma y partículas cósmicas. Un sistema de manejo de datos recopila los datos científicos y de ingeniería de todos los sistemas de la nave espacial y los formatea en un flujo en serie para su transmisión. La potencia de salida del transmisor es de cinco vatios.

Experimentos y carga científica

  • Experimento de plasma de viento solar, fallido después del 26 de febrero de 1980
  • Magnetómetro de helio vectorial
  • Experimento de rayos cósmicos de baja energía , diseñado para medir iones energéticos solares, interplanetarios y magnetosféricos
  • Experimento de Rayos Cósmicos de Energía Media, 1-500 MeV / n, Z = 1-28; Electrones: 2-10 MeV
  • Experimento de rayos cósmicos de alta energía, H a Ni, 20-500 MeV / n
  • Instrumento de onda de plasma
  • Experimento de protones de baja energía, también conocido como espectrómetro de anisotropía de partículas energéticas (EPAS), diseñado para estudiar los procesos de aceleración y propagación de protones solares de baja energía en el espacio interplanetario
  • Electrones y núcleos de rayos cósmicos
  • Instrumento de rayos X y electrones, para proporcionar una cobertura continua de los rayos X de las erupciones solares y las explosiones transitorias de rayos gamma cósmicos.
  • Experimento de mapeo de radio, 30 kHz - 2 MHz, para mapear las trayectorias de ráfagas solares de tipo III
  • Experimento de composición de plasma
  • Telescopio espectrómetro de isótopos pesados
  • Experimento de estudios solares basados ​​en tierra

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  • Perfil ISEE-3 / ICE por NASA HEASARC
  • Perfil ISEE-3 / ICE por NASA Solar System Exploration
  • Página de inicio del proyecto de reinicio ISEE-3 en SpaceCollege.com
  • Una nave espacial para todos , un sitio interactivo creado en cooperación con Google para respaldar el proyecto de reinicio ISEE-3