MENSAJERO

MESSENGER fue una sonda espacial robótica de la NASA que orbitó el planeta Mercurio entre 2011 y 2015, estudiando la composición química, la geología y el campo magnético de Mercurio. [8] [9] El nombre es un backronym de "Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging", y una referencia al dios mensajero Mercury de la mitología romana .

MENSAJERO
MESSENGER - nave espacial en mercurio - atmercury lg.jpg
Representación del artista de MESSENGER orbitando Mercurio.
Tipo de misiónSonda de mercurio
OperadorNASA
ID COSPAR2004-030A
SATCAT no.28391
Sitio webmensajero .jhuapl .edu
Duración de la misiónTotal:
10 años, 8 meses y 27 días
En Mercurio:
4 años, 1 mes y 14 días
En ruta: 7 años
Misión principal: 1 año
Primera extensión: 1 año [1] [2]
Segunda extensión: 2 años [3] [4]
Propiedades de la nave espacial
FabricanteLaboratorio de Física Aplicada
Masa de lanzamiento1.107,9 kg (2.443 libras)
Energía450 vatios
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento3 de agosto de 2004, 06:15:56  UTC ( 2004-08-03UTC06: 15: 56Z )
CoheteDelta II 7925H-9.5
Sitio de lanzamientoCabo Cañaveral SLC-17B
Servicio ingresado4 de abril de 2011
Fin de la misión
DisposiciónDesorbitado
Destruido30 de abril de 2015 a las 19:26 UT [5]
Parámetros orbitales
Sistema de referenciaHermiocéntrico
Altitud del perihermión200 kilómetros (120 mi)
Altitud de Apohermion10,300 kilómetros (6,400 mi)
Inclinación80 grados
Período12 horas
Época1 de enero de 2000 [6]
Sobrevuelo de la Tierra (asistencia por gravedad)
Acercamiento más cercano2 de agosto de 2005
Distancia2.347 kilómetros (1.458 mi)
Sobrevuelo de Venus (asistencia por gravedad)
Acercamiento más cercano24 de octubre de 2006
Distancia2.990 kilómetros (1.860 mi)
Sobrevuelo de Venus (asistencia por gravedad)
Acercamiento más cercano5 de junio de 2007
Distancia337 kilómetros (209 mi)
Sobrevuelo de Mercurio
Acercamiento más cercano14 de enero de 2008
Distancia200 kilómetros (120 mi)
Sobrevuelo de Mercurio
Acercamiento más cercano6 de octubre de 2008
Distancia200 kilómetros (120 mi)
Sobrevuelo de Mercurio
Acercamiento más cercano29 de septiembre de 2009
Distancia228 kilómetros (142 mi)
Orbitador de mercurio
Inserción orbital18 de marzo de 2011, 01:00 UTC [7]
MESSENGER mission emblem.png 

MESSENGER fue lanzado a bordo de un cohete Delta II en agosto de 2004. Su trayectoria involucró una compleja serie de sobrevuelos : la nave espacial sobrevoló la Tierra una vez, Venus dos veces y el propio Mercurio tres veces, lo que le permitió desacelerar en relación con Mercurio usando un mínimo de combustible. Durante su primer sobrevuelo de Mercurio en enero de 2008, MESSENGER se convirtió en la segunda misión, después del Mariner 10 en 1975, en llegar a Mercurio. [10] [11] [12]

MESSENGER entró en órbita alrededor de Mercurio el 18 de marzo de 2011, convirtiéndose en la primera nave espacial en hacerlo. [8] Completó con éxito su misión principal en 2012. [2] Después de dos extensiones de misión, la nave espacial utilizó el último de su propulsor de maniobra para desorbitar, impactando la superficie de Mercurio el 30 de abril de 2015. [13]

La misión formal de recopilación de datos de MESSENGER comenzó el 4 de abril de 2011. [14] La misión principal se completó el 17 de marzo de 2012, habiendo recopilado cerca de 100.000 imágenes. [15] MESSENGER logra mapeo 100% de Mercurio el 6 de marzo de 2013, y completó su primer año de duración misión extendida el 17 de marzo de 2013. [2] MESSENGER ' segunda misión extendida s duró más de dos años, pero como su baja órbita degradada, requirió reinicios para evitar el impacto. Realizó sus últimas quemaduras de refuerzo el 24 de octubre de 2014 y el 21 de enero de 2015, antes de estrellarse contra Mercury el 30 de abril de 2015. [16] [17] [18]

Durante su estancia en la órbita de Mercurio, los instrumentos de MESSENGER arrojaron datos importantes, incluida una caracterización del campo magnético de Mercurio [19] y el descubrimiento de hielo de agua en el polo norte del planeta, [20] [21] que durante mucho tiempo se sospechaba en el base de datos de radar basados ​​en la Tierra. [22]

Misiones anteriores

En 1973, la NASA lanzó el Mariner 10 para realizar múltiples sobrevuelos de Venus y Mercurio. Mariner 10 proporcionó los primeros datos detallados de Mercurio, cartografiando entre el 40% y el 45% de la superficie. [23] El último sobrevuelo de Mercurio por parte del Mariner 10 ocurrió el 16 de marzo de 1975. No se realizarían observaciones posteriores del planeta a corta distancia durante más de 30 años.

Propuestas para la misión

En 1998, un estudio detalló una misión propuesta para enviar una nave espacial en órbita a Mercurio, ya que el planeta era en ese punto el menos explorado de los planetas interiores. En los años posteriores a la misión Mariner 10, las propuestas de misiones posteriores para volver a visitar Mercury habían parecido demasiado costosas y requerían grandes cantidades de propulsor y un vehículo de lanzamiento de carga pesada . Además, insertar una nave espacial en órbita alrededor de Mercurio es difícil, porque una sonda que se aproxima en una trayectoria directa desde la Tierra sería acelerada por la gravedad del Sol y pasaría Mercurio demasiado rápido para orbitarlo. Sin embargo, utilizando una trayectoria diseñada por Chen-wan Yen [24] en 1985, el estudio mostró que era posible buscar una misión de clase Discovery mediante el uso de múltiples maniobras consecutivas de asistencia por gravedad, 'swingby' alrededor de Venus y Mercurio, en combinación con pequeñas correcciones de la trayectoria de propulsión, para ralentizar gradualmente la nave espacial y minimizar así las necesidades de propulsante. [25]

Objetivos

La misión MESSENGER fue diseñada para estudiar las características y el entorno de Mercurio desde la órbita. En concreto, los objetivos científicos de la misión fueron: [26] [27]

  • para caracterizar la composición química de la superficie de Mercurio.
  • para estudiar la historia geológica del planeta.
  • para dilucidar la naturaleza del campo magnético global ( magnetosfera ).
  • para determinar el tamaño y el estado del núcleo .
  • para determinar el inventario volátil en los polos.
  • para estudiar la naturaleza de la exosfera de Mercurio .

Interactive 3D model of MESSENGER
Modelo 3D interactivo de MESSENGER

La nave espacial MESSENGER fue diseñada y construida en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins . Las operaciones científicas fueron administradas por Sean Solomon como investigador principal, y las operaciones de la misión también se llevaron a cabo en JHU / APL. [28] El autobús MESSENGER medía 1,85 metros (73 pulgadas) de alto, 1,42 m (56 pulgadas) de ancho y 1,27 m (50 pulgadas) de profundidad. El autobús se construyó principalmente con cuatro paneles compuestos de fibra de grafito / éster de cianato que soportaban los tanques de propulsor, el propulsor de ajuste de gran velocidad (LVA), los monitores de actitud y los propulsores de corrección, las antenas, la plataforma de instrumentos y una gran sombrilla de tela de cerámica. mide 2,5 m (8,2 pies) de alto y 2 m (6,6 pies) de ancho, para control térmico pasivo. [28] En el lanzamiento, la nave pesaba aproximadamente 1.100 kilogramos (2.400 libras) con su carga completa de propulsor. [29] El costo total de la misión de MESSENGER , incluido el costo de construcción de la nave espacial, se estimó en menos de 450 millones de dólares. [30]

Control de actitud y propulsión

La propulsión principal fue proporcionada por el 645  N , 317 seg. I sp propulsor bipropelente ( hidracina y tetróxido de nitrógeno ) de gran velocidad asistida (LVA). El modelo utilizado fue el LEROS 1b , desarrollado y fabricado en la planta de AMPAC ‐ ISP en Westcott, en Reino Unido. La nave espacial fue diseñada para transportar 607,8 kilogramos (1.340 libras) de propulsor y presurizador de helio para el LVA. [28]

Cuatro propulsores monopropulsores de 22 N (4,9 lb f ) proporcionaron dirección a la nave espacial durante las quemaduras del propulsor principal, y se utilizaron doce propulsores monopropulsores de 4,4 N (1,0 lb f ) para el control de actitud . Para el control de actitud de precisión, también se incluyó un sistema de control de actitud de rueda de reacción . [28] La información para el control de actitud fue proporcionada por rastreadores de estrellas , una unidad de medición inercial y seis sensores solares . [28]

Comunicaciones

La sonda incluía dos pequeños transpondedores de espacio profundo para comunicaciones con la red de espacio profundo y tres tipos de antenas: una matriz en fase de alta ganancia cuyo haz principal podía dirigirse electrónicamente en un plano, una antena de "haz de abanico" de ganancia media y una antena de baja frecuencia. ganar cuerno con un patrón amplio. La antena de alta ganancia se utilizó solo para transmitir a 8.4 GHz, las antenas de ganancia media y baja transmiten a 8.4 GHz y reciben a 7.2 GHz, y las tres antenas operan con radiación de polarización circular derecha (RHCP). Una de cada una de estas antenas se montó en la parte frontal de la sonda de cara al Sol, y una de cada una se montó en la parte posterior de la sonda de cara al Sol. [31]

Energía

La sonda espacial fue alimentada por una matriz solar de arseniuro de galio / germanio de dos paneles que proporciona un promedio de 450 vatios mientras se encuentra en la órbita de Mercurio. Cada panel era giratorio e incluía reflectores solares ópticos para equilibrar la temperatura de la matriz. La energía se almacenó en un recipiente de presión común , batería de níquel-hidrógeno de 23 amperios- hora , con 11 recipientes y dos celdas por recipiente. [28]

Computadora y software

El sistema informático de a bordo de la nave espacial estaba contenido en un Módulo Electrónico Integrado (IEM), un dispositivo que combinaba la aviónica central en una sola caja. La computadora presentaba dos IBM RAD6000 endurecidos contra la radiación , un procesador principal de 25  megahercios y un procesador de protección contra fallas de 10 MHz. Por redundancia, la nave espacial llevaba un par de IEM idénticos. Para el almacenamiento de datos , la nave espacial llevaba dos grabadoras de estado sólido capaces de almacenar hasta un gigabyte cada una. El procesador principal IBM RAD6000 recopiló, comprimió y almacenó datos de los instrumentos de MESSENGER para su posterior reproducción en la Tierra. [28]

MESSENGER usó un paquete de software llamado SciBox para simular su órbita y sus instrumentos, con el fin de "coreografiar el complicado proceso de maximizar el rendimiento científico de la misión y minimizar los conflictos entre las observaciones de los instrumentos, mientras que al mismo tiempo cumple con todas las limitaciones de las naves espaciales en apuntar, datos velocidades de enlace descendente y capacidad de almacenamiento de datos a bordo ". [32]

Instrumentos cientificos

Sistema de imagen dual de mercurio ( MDIS )
Incluía dos cámaras CCD , una cámara de ángulo estrecho (NAC) y una cámara de gran angular (WAC) montadas en una plataforma giratoria. El sistema de cámaras proporcionó un mapa completo de la superficie de Mercurio con una resolución de 250 metros / píxel e imágenes de regiones de interés geológico a 20–50 metros / píxel. La obtención de imágenes en color solo era posible con la rueda de filtro de banda estrecha acoplada a la cámara gran angular. [33] [34]
Objetivos [33]
Fase de sobrevuelo
  • Adquisición de una cobertura casi global a ≈500 metros / píxel .
  • Mapeo multiespectral a ≈2 kilómetros / píxel.
Fase orbital
  • Un fotomosaico global monocromo con apariencia de nadir en ángulos de incidencia solar moderados (55 ° -75 °) y 250 metros / píxel o mejor resolución de muestreo.
  • Un mosaico de 25 ° fuera del nadir para complementar el mosaico de aspecto nadir para el mapeo estéreo global .
  • Finalización del mapeo multiespectral iniciado durante los sobrevuelos.
  • Tiras de imágenes de alta resolución (20 a 50 metros / píxel) en las características representativas de las principales unidades y estructuras geológicas.
Filtros [35]
Filtros de cámara gran angular
Nombre (pos) Longitud de onda Sensibilidad
Claro (2) 400–1000 nm
Violeta (6) 420–440 nm
Azul (3) 465–485 nm
Verde (4) 555–565 nm
Rojo Lejano (1) 695–705 nm
N-IR (7) 745–755 nm
N-IR (12) 825–835 nm N / A
N-IR (10) 895–905 nm N / A
N-IR (8) 945–950 nm N / A
N-IR (9) 980-1010 nm N / A
N-IR (11) 975-1045 nm N / A
  • Investigador principal: Scott Murchie / Johns Hopkins University
  • Datos: catálogo de ángulo estrecho PDS / MODE , catálogo de gran angular PDS / MODE , catálogo de datos PDS / PIN
Espectrómetro de rayos gamma ( GRS )
Se midieron las emisiones de rayos gamma de la superficie de Mercurio para determinar la composición del planeta mediante la detección de ciertos elementos ( oxígeno , silicio , azufre , hierro , hidrógeno , potasio , torio , uranio ) a una profundidad de 10 cm. [36] [37]
Objetivos [36]
  • Proporcionar abundancia superficial de elementos principales.
  • Proporcione abundancias superficiales de Fe, Si y K, infiera el agotamiento de los álcalis a partir de las abundancias de K y proporcione límites de abundancia de H (hielo de agua) y S (si está presente) en los polos.
  • Mapear las abundancias de elementos de la superficie cuando sea posible y, de lo contrario, proporcionar abundancias promediadas en la superficie o establecer límites superiores.
  • Investigador principal: William Boynton / Universidad de Arizona
  • Datos: PDS / catálogo de datos GSN , PDS / Catálogo de datos del modo de GRS
Espectrómetro de neutrones ( NS )
Se determinó la composición del mineral de hidrógeno a una profundidad de 40 cm mediante la detección de neutrones de baja energía resultantes de la colisión de los rayos cósmicos con los minerales. [36] [37]
Objetivos [36]
  • Establezca y mapee la abundancia de hidrógeno en la mayor parte del hemisferio norte de Mercurio.
  • Investigar la posible presencia de hielo de agua dentro y cerca de cráteres con sombra permanente cerca del polo norte.
  • Proporcionar evidencia secundaria para ayudar a interpretar las intensidades de las líneas de rayos gamma medidas por GRS en términos de abundancias elementales.
  • Delinee los dominios de la superficie en la base de las cúspides norte y sur de la magnetosfera donde el viento solar puede implantar hidrógeno en el material de la superficie.
  • Investigador principal: William Boynton / Universidad de Arizona
  • Datos: PDS / catálogo de datos GSN , PDS / Catálogo de datos del modo de NS
Espectrómetro de rayos X ( XRS )
Mapeó la composición mineral dentro del milímetro superior de la superficie de Mercurio mediante la detección de líneas espectrales de rayos X de magnesio , aluminio , azufre , calcio , titanio y hierro, en el rango de 1 a 10  keV . [38] [39]
Objetivos [38]
  • Determinar la historia de la formación de Mercurio.
  • Caracterizar la composición de los elementos superficiales midiendo las emisiones de rayos X inducidas por el flujo solar incidente .
  • Investigador principal: George Ho / APL
  • Datos: PDS / catálogo de datos GSN , catálogo de datos PDS / MODO
Magnetómetro ( MAG )
Midió el campo magnético alrededor de Mercurio en detalle para determinar la fuerza y ​​la posición promedio del campo. [40] [41]
Objetivos [40]
  • Investigue la estructura del campo magnético de Mercurio y su interacción con el viento solar .
  • Caracterizar la geometría y la variabilidad temporal del campo magnetosférico.
  • Detecta interacciones onda-partícula con la magnetosfera.
  • Observe la dinámica de la cola magnética, incluidos los fenómenos posiblemente análogos a las subtormentas en la magnetosfera de la Tierra.
  • Caracterizar la estructura y dinámica de la magnetopausa.
  • Caracterizar las corrientes alineadas en el campo que unen el planeta con la magnetosfera.
  • Investigador principal: Mario Acuña / Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA
  • Datos: catálogo de datos PDS / PPI
Altímetro láser de mercurio ( MLA )
Proporcionó información detallada sobre la altura de los accidentes geográficos en la superficie de Mercurio al detectar la luz de un láser infrarrojo cuando la luz rebota en la superficie. [42] [43]
Objetivos [42]
  • Proporcione un mapa topográfico de alta precisión de las regiones de latitudes altas del norte.
  • Mida las características topográficas de longitud de onda larga en latitudes norte medias a bajas.
  • Determine los perfiles topográficos de las principales características geológicas del hemisferio norte.
  • Detecte y cuantifique las libraciones físicas forzadas del planeta mediante el seguimiento del movimiento de características topográficas a gran escala en función del tiempo.
  • Mida la reflectividad superficial de Mercurio a la longitud de onda operativa MLA de 1.064 nanómetros.
  • Investigador principal: David Smith / GSFC
  • Datos: PDS / catálogo de datos GSN , catálogo de datos PDS / MODO
Espectrómetro de composición de superficie y atmósfera de mercurio ( MASCS )
Se determinaron las características de la tenue atmósfera que rodea a Mercurio midiendo las emisiones de luz ultravioleta y se determinó la prevalencia de minerales de hierro y titanio en la superficie midiendo la reflectancia de la luz infrarroja. [44] [45]
Objetivos [44]
  • Caracterizar la composición, estructura y comportamiento temporal de la exosfera.
  • Investigar los procesos que generan y mantienen la exosfera.
  • Determine la relación entre la composición exosférica y de la superficie.
  • Busque depósitos polares de material volátil y determine cómo se relacionan la acumulación de estos depósitos con los procesos exosféricos.
  • Investigador principal: William McClintock / Universidad de Colorado ( [1] )
  • Datos: PDS / catálogo de datos GSN , catálogo de datos PDS / MODO
Espectrómetro de partículas energéticas y plasma ( EPPS )
Se midieron las partículas cargadas en la magnetosfera alrededor de Mercurio usando un espectrómetro de partículas energéticas (EPS) y las partículas cargadas que provienen de la superficie usando un espectrómetro de plasma de imágenes rápidas (FIPS). [46] [47]
Objetivos [46]
  • Determina la estructura del campo magnético del planeta.
  • Caracterizar exosfera neutrales e iones magnetosféricos acelerados.
  • Determine la composición de los gimnasios de materiales reflectantes de radar en los polos de Mercurio.
  • Determine las propiedades eléctricas de la interfaz corteza / atmósfera / medio ambiente.
  • Determinar las características de la dinámica de la magnetosfera de Mercurio y sus relaciones con los impulsores externos y sus condiciones internas.
  • Mida las propiedades del plasma interplanetario en crucero y en las proximidades de Mercurio.
  • Investigador principal: Barry Mauk / APL
  • Datos: catálogo de datos PDS / PPI
Radio ciencia ( RS )
Midió la gravedad de Mercurio y el estado del núcleo planetario utilizando los datos de posicionamiento de la nave espacial. [48] [49]
Objetivos [49]
  • Determine la posición de la nave espacial durante las fases de crucero y orbital de la misión.
  • Observe las perturbaciones gravitacionales de Mercurio para investigar las variaciones espaciales de densidad dentro del interior del planeta y un componente variable en el tiempo de la gravedad de Mercurio para cuantificar la amplitud de la libración de Mercurio .
  • Proporcione mediciones precisas del alcance de la nave espacial MESSENGER a la superficie de Mercurio para determinar el mapeo de altitud adecuado con el MLA.
  • Investigador principal: David Smith / Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
  • Datos: PDS / catálogo de datos GSN , catálogo de datos PDS / MODO
  • Imágenes de la nave espacial
  • Diagram of MESSENGER

    Diagrama de MENSAJERO .

  • El montaje de los paneles solares de MESSENGER por parte de técnicos de APL.

  • Los técnicos preparan MESSENGER para su traslado a una instalación de procesamiento peligroso.

  • Adjunto del PAM a MESSENGER . La sombrilla de tela de cerámica es prominente en esta vista.

  • Un trabajador con traje revisa el suministro de combustible de hidracina que se cargará en MESSENGER .

Cronología de los eventos clave [2] [50] [51] [52] [53] [54] [55]
Fecha Evento
3 de agosto de 2004
Nave espacial lanzada a las 06:15:56 UTC
2 de agosto de 2005
  Encuentro de sobrevuelo con la Tierra
Hora Evento  
2 de agosto de 2005
13:00:00
Rotar la nave espacial (girar la sombrilla hacia el Sol)
13:16:00
El espectrómetro de partículas energéticas inicia las observaciones de la Tierra.
13:38:00
Inicie imágenes en color MDIS de América del Sur (conjunto 1).
16:55:00
Inicie imágenes en color MDIS de América del Sur (conjunto 2).
19:13:08
Aproximación más cercana a la Tierra a 2348 km.
20:20:00
Gire la nave espacial (sombrilla lejos del sol)
20:20:00
Inicie la secuencia de imágenes en color MDIS de Amazon Basin.
22:16:00
Inicie la secuencia de imágenes en color MDIS para la "película" de salida .
3 de agosto de 2005
23:38:00
Finaliza la secuencia de imágenes en color MDIS para la "película" de salida.
24 de octubre de 2006
  Encuentros de sobrevuelo con Venus
Hora Evento  
24 de octubre de 2006
Primer encuentro con Venus
08:34:00
Aproximación más cercana a Venus a 2.987 km.
08:52:00
Entrada de ocultación de Venus.
14:15:00
Salida de ocultación de Venus.
5 de junio de 2007
Segundo encuentro con Venus
23:08:00
Aproximación más cercana a Venus a 313 km.
14 de enero de 2008
  Encuentros de sobrevuelo con Mercurio
Hora Evento  
14 de enero de 2008
Primer encuentro con Mercurio
19:04:39
Aproximación más cercana de Mercurio a 200 km
2 de octubre de 2008
Segundo encuentro con Mercurio
03:30:00
Primera de ocho imágenes de navegación óptica tomadas en la aproximación.
5 de octubre de 2008
18:00:00
Última de las ocho imágenes de navegación óptica tomadas durante la aproximación.
22:25:00
Comience la secuencia de imágenes de encuentro, comienza el seguimiento de la sonda solo por baliza.
6 de octubre de 2008
08:25:00
Entrada de sombra de mercurio
08:40:00
Aproximación más cercana de Mercurio a 200 km
08:42:00
Salida de la sombra de mercurio
7 de octubre de 2010
05:43:00
Iniciar la reproducción de datos
28 de septiembre de 2009
Tercer encuentro con Mercurio
14:24:00
Comience la secuencia de imágenes de encuentro, comienza el seguimiento de la sonda solo por baliza.
29 de septiembre de 2009
21:41:00
Entrada de sombra de mercurio
21:55:00
Aproximación más cercana de Mercurio a 228 km
21:59:00
Salida de la sombra de mercurio
22:03:00
Entrada de ocultación de mercurio
22:54:00
Salida de ocultación de mercurio
03:32:00
Iniciar la reproducción de datos
18 de marzo de 2011
Inserción orbital de mercurio
17 de marzo de 2012
Inicio de la primera misión ampliada
17 de marzo de 2013
Finalización de la primera misión ampliada /
Inicio de la segunda misión ampliada
30 de abril de 2015
Fin de la misión

Lanzamiento y trayectoria

La sonda MESSENGER fue lanzada el 3 de agosto de 2004 a las 06:15:56 UTC por la NASA desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 17B en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida, a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta II 7925 . La secuencia de combustión completa duró 57 minutos, lo que llevó a la nave espacial a una órbita heliocéntrica, con una velocidad final de 10,68 km / s (6,64 millas / s) y envió la sonda a una trayectoria de 7,9 mil millones de kilómetros que tomó 6 años, 7 meses y 16 días antes de su inserción orbital el 18 de marzo de 2011 [28].

Viajar a Mercurio y entrar en órbita requiere un cambio de velocidad extremadamente grande ( ver delta-v ) porque la órbita de Mercurio está profundamente en el pozo de gravedad del Sol . En un curso directo de la Tierra a Mercurio, una nave espacial se acelera constantemente mientras cae hacia el Sol, y llegará a Mercurio con una velocidad demasiado alta para alcanzar la órbita sin un uso excesivo de combustible. Para los planetas con atmósfera, como Venus y Marte , las naves espaciales pueden minimizar su consumo de combustible al llegar utilizando la fricción con la atmósfera para entrar en órbita ( aerocaptura ), o pueden encender brevemente sus motores de cohetes para entrar en órbita seguido de una reducción de la órbita aerofrenada . Sin embargo, la tenue atmósfera de Mercurio es demasiado delgada para estas maniobras. En cambio, MESSENGER usó extensivamente maniobras de asistencia por gravedad en la Tierra, Venus y Mercurio para reducir la velocidad relativa a Mercurio, luego usó su gran motor de cohete para entrar en una órbita elíptica alrededor del planeta. El proceso de sobrevuelo múltiple redujo en gran medida la cantidad de propulsor necesario para ralentizar la nave espacial, pero a costa de prolongar el viaje por muchos años y hasta una distancia total de 7,9 mil millones de kilómetros (4,9 mil millones de millas).

Varios disparos de propulsores planificados en ruta a Mercurio fueron innecesarios, porque estos ajustes finos del curso se realizaron utilizando la presión de la radiación solar que actúa sobre los paneles solares de MESSENGER. [56] Para minimizar aún más la cantidad de propulsor necesario, la inserción orbital de la nave espacial apuntó a una órbita altamente elíptica alrededor de Mercurio.

La órbita alargada tenía otros dos beneficios: permitió que el tiempo de la nave espacial se enfriara después de los tiempos en que estuvo entre la superficie caliente de Mercurio y el Sol, y también permitió que la nave espacial midiera los efectos del viento solar y los campos magnéticos del planeta. a varias distancias sin dejar de permitir mediciones de primeros planos y fotografías de la superficie y la exosfera.

  • Exploded launch configuration diagram with MESSENGER and Delta 2 rocket

    Diagrama de despiece del vehículo de lanzamiento Delta II con MESSENGER

  • El lanzamiento de MESSENGER en un vehículo de lanzamiento Delta II.

  • Animación de la trayectoria de MESSENGER del 3 de agosto de 2004 al 1 de mayo de 2015
       MENSAJERO   ·  Tierra  ·  Mercurio   ·  Venus

  • Interplanetary trajectory of MESSENGER orbiter

    Trayectoria interplanetaria del orbitador MESSENGER .

Sobrevuelo de la tierra

MESSENGER realizó un sobrevuelo de la Tierra un año después del lanzamiento, el 2 de agosto de 2005, con la aproximación más cercana a las 19:13 UTC a una altitud de 2.347 kilómetros (1.458 millas terrestres) sobre el centro de Mongolia . El 12 de diciembre de 2005, una combustión de 524 segundos de duración (Maniobra en el espacio profundo o DSM-1) del propulsor grande ajustó la trayectoria para el próximo sobrevuelo de Venus. [57]

Durante el sobrevuelo de la Tierra, el equipo de MESSENGER tomó imágenes de la Tierra y la Luna usando MDIS y verificó el estado de varios otros instrumentos observando las composiciones atmosféricas y de la superficie y probando la magnetosfera y determinando que todos los instrumentos probados funcionaban como se esperaba. Este período de calibración estaba destinado a garantizar una interpretación precisa de los datos cuando la nave espacial entraba en órbita alrededor de Mercurio. Asegurar que los instrumentos funcionaran correctamente en una etapa tan temprana de la misión permitió que se corrigieran múltiples errores menores. [58]

El sobrevuelo de la Tierra se utilizó para investigar la anomalía del sobrevuelo , donde se ha observado que algunas naves espaciales tienen trayectorias que difieren ligeramente de las predichas. Sin embargo, no se observó ninguna anomalía en el sobrevuelo de MESSENGER. [59]

  • Una vista de la Tierra desde MESSENGER durante su sobrevuelo terrestre.

  • Una vista de la Tierra desde MESSENGER durante su sobrevuelo terrestre.

  • The Earth and Moon captured by the MESSENGER Wide Angle Camera from a distance of 183 million kilometers

    La Tierra y la Luna (abajo a la izquierda), capturadas por MESSENGER desde una distancia de 183 millones de kilómetros.

  • "> Reproducir medios

    Secuencia de sobrevuelo terrestre capturada el 3 de agosto de 2005 ( video de tamaño completo ).

Dos sobrevuelos de Venus

El 24 de octubre de 2006 a las 08:34 UTC, MESSENGER se encontró con Venus a una altitud de 2.992 kilómetros (1.859 millas). Durante el encuentro, MESSENGER pasó detrás de Venus y entró en conjunción superior , un período en el que la Tierra estaba exactamente en el lado opuesto del Sistema Solar, con el Sol inhibiendo el contacto por radio. Por esta razón, no se realizaron observaciones científicas durante el sobrevuelo. La comunicación con la nave espacial se restableció a fines de noviembre y se realizó una maniobra en el espacio profundo el 12 de diciembre, para corregir la trayectoria para encontrar a Venus en un segundo sobrevuelo. [60]

El 5 de junio de 2007, a las 23:08 UTC, MESSENGER realizó un segundo sobrevuelo de Venus a una altitud de 338 km (210 mi), para la mayor reducción de velocidad de la misión. Durante el encuentro, se utilizaron todos los instrumentos para observar Venus y prepararse para los siguientes encuentros con Mercurio. El encuentro proporcionó datos de imágenes en el infrarrojo cercano y visible de la atmósfera superior de Venus . También se registraron espectrometría ultravioleta y de rayos X de la atmósfera superior, para caracterizar la composición. La ESA 's Venus Express también estaba orbitando durante el encuentro, proporcionando la primera oportunidad para la medición simultánea de las características de partícula y campo del planeta. [61]

  • Venus fotografiada por MESSENGER en su primer sobrevuelo del planeta en 2006.

  • Venus fotografiada por MESSENGER en su segundo sobrevuelo del planeta en 2007.

  • Una imagen más detallada de Venus MESSENGER en el segundo sobrevuelo del planeta.

  • Secuencia de imágenes cuando MESSENGER sale después del segundo sobrevuelo del planeta.

Tres sobrevuelos de Mercurio

MESSENGER hizo un sobrevuelo de Mercurio el 14 de enero de 2008 (haciendo su aproximación más cercana de 200 km sobre la superficie de Mercurio a las 19:04:39 UTC ), seguido de un segundo sobrevuelo el 6 de octubre de 2008. [10] MESSENGER ejecutó un sobrevuelo final el 29 de septiembre de 2009, lo que ralentizó aún más la nave espacial. [11] [12] En algún momento durante la aproximación más cercana del último sobrevuelo, la nave entró en modo seguro . Aunque esto no tuvo ningún efecto en la trayectoria necesaria para la inserción posterior de la órbita, resultó en la pérdida de datos científicos e imágenes que se planearon para el tramo de salida del sobrevuelo. La nave espacial se había recuperado por completo unas siete horas después. [62] Una última maniobra en el espacio profundo, DSM-5, se ejecutó el 24 de noviembre de 2009 a las 22:45 UTC para proporcionar el cambio de velocidad requerido para la inserción programada de la órbita de Mercurio el 18 de marzo de 2011, marcando el comienzo de la órbita. misión. [63]

  • The first high-resolution color Wide Angle Camera image of Mercury acquired by MESSENGER

    La primera imagen de cámara gran angular en color de alta resolución de Mercury adquirida por MESSENGER .

  • Mercurio de más tarde en el primer sobrevuelo, mostrando muchas características previamente desconocidas

  • View from the second flyby in October 2008

    Vista desde el segundo sobrevuelo en octubre de 2008, con el cráter Kuiper cerca del centro

  • Smooth plains on Mercury imaged by MESSENGER during the third flyby of the planet.

    Llanuras lisas en Mercurio fotografiadas por MESSENGER durante el tercer sobrevuelo del planeta.

  • An image of part of the previously unseen side of the planet

    Una imagen de parte del lado nunca antes visto del planeta.

  • Cráteres inundados de lava y grandes extensiones de suaves llanuras volcánicas en Mercurio.

  • A photo of Mercury with Rachmaninoff crater centered

    Vista con el cráter Rachmaninoff , desde el tercer sobrevuelo

Inserción orbital

La maniobra del propulsor para insertar la sonda en la órbita de Mercurio comenzó a las 00:45 UTC del 18 de marzo de 2011. La maniobra duró unos 15 minutos, con la confirmación de que la nave estaba en la órbita de Mercurio recibida a las 01:10 UTC del 18 de marzo (9: 10 PM, 17 de marzo EDT). [55] El ingeniero jefe de la misión, Eric Finnegan, indicó que la nave había alcanzado una órbita casi perfecta. [64]

La órbita de MESSENGER era altamente elíptica, llevándola a 200 kilómetros (120 millas) de la superficie de Mercurio y luego a 15.000 km (9.300 millas) de distancia de ella cada doce horas. Esta órbita fue elegida para proteger la sonda del calor irradiado por la superficie caliente de Mercurio. Solo una pequeña parte de cada órbita estaba a baja altitud, donde la nave espacial fue sometida a calentamiento radiativo del lado caliente del planeta. [sesenta y cinco]

Animación de la trayectoria de MESSENGER alrededor de Mercurio del 15 de marzo de 2011 al 30 de diciembre de 2014
   MENSAJERO  ·  Mercurio

  • Charles Bolden y sus colegas esperan noticias de la sonda MESSENGER .

  • Charles Bolden felicita a Eric Finnegan tras la exitosa inserción orbital.

  • La primera fotografía de la órbita de Mercurio, tomada por MESSENGER el 29 de marzo de 2011.

  • Un diagrama simplificado que muestra el camino de la MESSENGER ' inserción orbital s.

Después de la inserción orbital de MESSENGER , tuvo lugar una fase de puesta en servicio de dieciocho días. El personal supervisor encendió y probó los instrumentos científicos de la nave para asegurarse de que habían completado el viaje sin daños. [66] La fase de puesta en servicio "demostró que la nave espacial y la carga útil [estaban] operando nominalmente, a pesar del desafiante entorno de Mercurio". [32]

La misión principal comenzó como estaba planeado el 4 de abril de 2011, con MESSENGER orbitando Mercurio una vez cada doce horas por una duración prevista de doce meses terrestres, el equivalente a dos días solares en Mercurio. [32] El investigador principal Sean Solomon, entonces de la Carnegie Institution de Washington , dijo: "Con el comienzo hoy de la fase científica primaria de la misión, haremos observaciones casi continuas que nos permitirán obtener la primera perspectiva global sobre el planeta más interno. Además, a medida que la actividad solar aumente de manera constante, tendremos un asiento de primera fila en el sistema atmósfera-magnetosfera más dinámico del Sistema Solar ". [32]

El 5 de octubre de 2011, los resultados científicos obtenidos por MESSENGER durante sus primeros seis meses terrestres en la órbita de Mercurio fueron presentados en una serie de artículos en el Congreso Europeo de Ciencias Planetarias en Nantes , Francia. [19] Entre los descubrimientos presentados se encuentran las concentraciones inesperadamente altas de magnesio y calcio que se encuentran en el lado nocturno de Mercurio, y el hecho de que el campo magnético de Mercurio está desplazado hacia el norte del centro del planeta. [19]

  • A Monochrome view of Mercury from MESSENGER

    Una imagen monocromática de Mercurio de MESSENGER .

  • Crater Stevenson, with crater chains forming an 'x' across its surface

    Cráter Stevenson, con dos cadenas de cráteres secundarios perpendiculares que atraviesan su centro.

  • A South Polar Projection of Mercury

    Proyección del polo sur de Mercurio.

  • A close snapshot of Ridges near the South Pole

    Una instantánea cercana de las crestas cerca del polo sur de Mercurio.

  • Una imagen MESSENGER de Mercurio muestra fallas escarpadas previamente no detectadas, accidentes geográficos parecidos a acantilados que se asemejan a escaleras que son lo suficientemente pequeñas como para que los científicos crean que son geológicamente jóvenes. Esto muestra que Mercurio todavía se está contrayendo y que la Tierra no es el único planeta del Sistema Solar tectónicamente activo.

Misión extendida

En noviembre de 2011, la NASA anunció que la misión MESSENGER se ampliaría un año, lo que permitiría a la nave observar el máximo solar de 2012 . [1] Su misión extendida comenzó el 17 de marzo de 2012 y continuó hasta el 17 de marzo de 2013. Entre el 16 y el 20 de abril de 2012, MESSENGER llevó a cabo una serie de maniobras de propulsión, colocándolo en una órbita de ocho horas para realizar más exploraciones. de Mercurio. [67]

En noviembre de 2012, la NASA informó que MESSENGER había descubierto tanto hielo de agua como compuestos orgánicos en cráteres permanentemente sombreados en el polo norte de Mercurio. [20] [68] En febrero de 2013, la NASA publicó el mapa 3D de Mercurio más detallado y preciso hasta la fecha, reunido a partir de miles de imágenes tomadas por MESSENGER . [69] [70] MESSENGER completó su primera misión extendida el 17 de marzo de 2013, [2] y la segunda duró hasta abril de 2015. [18] En noviembre de 2013, MESSENGER fue uno de los numerosos recursos espaciales que fotografiaron el cometa Encke (2P / Encke) y el cometa ISON (C / 2012 S1). [71] [72] [73] Cuando su órbita comenzó a decaer a principios de 2015, MESSENGER pudo tomar fotografías en primer plano muy detalladas de cráteres llenos de hielo y otros accidentes geográficos en el polo norte de Mercurio. [74] Una vez completada la misión, la revisión de los datos de alcance de radio proporcionó la primera medición de la tasa de pérdida de masa del Sol. [75]

  • Mapa de color falso que muestra las temperaturas máximas de la región del polo norte.

  • Cráter Apolodoro , con el Panteón Fossae irradiando desde él.

  • Rayos de cráter atravesando el hemisferio sur del planeta.

  • Huecos superficiales en la pared del cráter Sholem Aleichem . [76] [77]

  • Vista en perspectiva de la Cuenca Caloris - alta (roja); bajo (azul).

Descubrimiento de agua, compuestos orgánicos y vulcanismo

El 3 de julio de 2008, el equipo MESSENGER anunció que la sonda había descubierto grandes cantidades de agua presentes en la exosfera de Mercurio , lo que fue un hallazgo inesperado. [78] En los últimos años de su misión, MESSENGER también proporcionó evidencia visual de la actividad volcánica pasada en la superficie de Mercurio, [79] así como evidencia de un núcleo planetario de hierro líquido . [78] La sonda también construyó los mapas más detallados y precisos de Mercurio hasta la fecha, y además descubrió compuestos orgánicos que contienen carbono y hielo de agua dentro de cráteres permanentemente sombreados cerca del polo norte. [80]

  • Las concentraciones de masa (rojo; Cuenca Caloris en el centro, Sobkou Planitia a la derecha), detectadas a través de anomalías gravitatorias, proporcionan evidencia de la estructura y evolución del subsuelo.

  • La topografía del hemisferio norte a partir de los datos del MLA muestra un rango vertical de 10 km: alto (rojo); bajo (violeta).

  • Escaneo espectral MASCS de la superficie de Mercurio.

  • Hielo de agua (amarillo) en cráteres permanentemente sombreados de la región polar norte de Mercurio

Retrato del sistema solar

El 18 de febrero de 2011, se publicó un retrato del Sistema Solar en el sitio web de MESSENGER . El mosaico contenía 34 imágenes, adquiridas por el instrumento MDIS durante noviembre de 2010. Todos los planetas eran visibles a excepción de Urano y Neptuno , debido a sus vastas distancias del Sol. El "retrato familiar" de MESSENGER estaba destinado a complementar el retrato de la familia Voyager , que fue adquirido del Sistema Solar exterior por la Voyager 1 el 14 de febrero de 1990. [81]

MESSENGER capturó un retrato casi completo del Sistema Solar durante noviembre de 2010.

Después de quedarse sin propelente para los ajustes de rumbo, MESSENGER entró en su fase terminal esperada de desintegración orbital a fines de 2014. La operación de la nave se extendió por varias semanas al explotar su suministro restante de gas helio, que se utilizó para presurizar sus tanques de propelente, como reacción. misa . [82] MESSENGER continuó estudiando Mercurio durante su período de descomposición. [3] La nave espacial se estrelló contra la superficie de Mercurio el 30 de abril de 2015 a las 3:26 pm EDT (19:26 GMT), a una velocidad de 14.080 km / h (8.750 mph), probablemente creando un cráter en la superficie del planeta. superficie de aproximadamente 16 m (52 ​​pies) de ancho. [17] [83] Se estimó que la nave había impactado a 54,4 ° N, 149,9 ° W en Suisei Planitia , cerca del cráter Janáček . [84] El accidente ocurrió en un lugar no visible desde la Tierra en ese momento y, por lo tanto, no fue detectado por ningún observador o instrumento. La NASA confirmó el final de la misión MESSENGER a las 3:40 pm EDT (19:40 GMT) después de que la Red de Espacio Profundo de la NASA no pudo detectar el resurgimiento de la nave espacial detrás de Mercurio. [83] [85]

MESSENGER imágenes s primero (29 de marzo de 2011) y el último (30 de abril de 2015) de la órbita de Mercurio ( datos de impacto ).

  • BepiColombo , una misión europeo-japonesa a Mercurio que se lanzó el 19 de octubre de 2018 y entrará en órbita en diciembre de 2025
  • Exploración de Mercurio
  • Programa de navegantes
  • Stamatios Krimigis , físico de la NASA y colaborador clave de la misión

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  • Página de inicio de JHUAPL - sitio oficial del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins
  • Página de la misión MESSENGER : información oficial sobre la misión en el sitio web nasa.gov
  • Perfil de la misión MESSENGER por la exploración del sistema solar de la NASA
  • Mercury Flyby 1 Visualization Tool y Mercury Flyby 1 Actuals - comparación entre vistas simuladas de Mercury con las imágenes realmente adquiridas por MESSENGER durante el sobrevuelo 1
  • Mercury Flyby 2 Visualization Tool y Mercury Flyby 2 Actuals : comparación entre vistas simuladas de Mercury con las imágenes realmente adquiridas por MESSENGER durante el sobrevuelo 2
  • Yuri / galería / sciencePhotos / MESSENGER Galería de imágenes
  • Entrada del catálogo maestro NSSDC
  • Video de MESSENGER cuando sale de la Tierra
  • Datos de mercurio recopilados por Mariner 10 y MESSENGER
  • NASA Solar System 2015-04-27 MESSENGER en Mercury Images of the Mission