Marte Cubo Uno (o MARCO ) fue un Marte misión de sobrevuelo lanzado el 5 de mayo 2018 junto con la NASA 's InSight misión de aterrizaje de Marte. [5] Consistía en dos nano naves espaciales, MarCO-A y MarCO-B , que proporcionaron un enlace de comunicaciones en tiempo real a la Tierra para InSight durante su entrada, descenso y aterrizaje (EDL) el 26 de noviembre de 2018, cuando InSight estaba fuera de línea de visión desde la Tierra. [6] Ambas naves espaciales eran CubeSats de 6U., y la misión fue una prueba de nuevas tecnologías de navegación y comunicaciones miniaturizadas. Estos fueron los primeros CubeSats en operar más allá de la órbita terrestre y, además de las telecomunicaciones, también probaron la resistencia de los CubeSats en el espacio profundo. El 5 de febrero de 2019, la NASA informó que ambos CubeSats se habían quedado en silencio el 5 de enero de 2019 y es poco probable que se vuelva a saber de ellos. [3] En agosto de 2019, los CubeSats fueron honrados por su papel en el exitoso aterrizaje del módulo de aterrizaje InSight en Marte. [7]
Tipo de misión | Prueba de relé de comunicaciones sobrevuelo de Marte |
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Operador | NASA |
Sitio web | www |
Propiedades de la nave espacial | |
Tipo de nave espacial | CubeSat 6U |
Fabricante | JPL |
Masa de lanzamiento | 13,5 kg (30 libras) cada [1] |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | 5 de mayo de 2018 , 11:05 UTC [2] |
Cohete | Atlas V 401 |
Sitio de lanzamiento | Base de la Fuerza Aérea Vandenberg SLC-3E |
Contratista | Alianza de lanzamiento unida |
Fin de la misión | |
Ultimo contacto | MarCO-A: 4 de enero de 2019 [3] MarCO-B: 29 de diciembre de 2018 [3] |
Parámetros orbitales | |
Sistema de referencia | heliocéntrico |
Sobrevuelo de Marte | |
Acercamiento más cercano | 26 noviembre 2018, 19:52:59 UTC |
Distancia | 3500 km (2200 mi) [4] |
El módulo de aterrizaje InSight volvió a transmitir sus datos de telemetría durante el aterrizaje, lo que demostró el nuevo sistema de retransmisión y la tecnología para su uso futuro en misiones a otros cuerpos del Sistema Solar. Esto proporcionó una alternativa a los orbitadores para transmitir información y logró un umbral de desarrollo tecnológico.
Después de que los satélites MarCO se silenciaran en enero de 2019, existía la posibilidad de que las comunicaciones con los satélites pudieran restablecerse en la segunda mitad de 2019 a medida que los satélites se trasladaran a una ubicación más favorable en el espacio. La NASA lanzó una campaña para establecer comunicación con los satélites en septiembre de 2019. Los intentos de comunicación no tuvieron éxito y el 2 de febrero de 2020 la NASA anunció que la misión Mars Cube One terminó formalmente. [8]
Descripción general
Mars Cube One es la primera nave espacial construida con la forma CubeSat para operar más allá de la órbita terrestre para una misión en el espacio profundo. Los CubeSats están hechos de componentes pequeños que son deseables por múltiples razones, incluido el bajo costo de construcción, [9] desarrollo rápido, sistemas simples y facilidad de implementación en la órbita terrestre baja . Se han utilizado para muchos fines de investigación, que incluyen: esfuerzos biológicos, misiones de mapeo, etc. La tecnología CubeSat fue desarrollada por la Universidad Estatal Politécnica de California y la Universidad de Stanford , con el propósito de proyectos rápidos y fáciles que permitirían a los estudiantes hacer uso de la tecnología. . A menudo se empaquetan como parte de la carga útil para una misión más grande, lo que los hace aún más rentables. [10]
Las dos naves espaciales Mars Cube One son idénticas y oficialmente se llaman MarCO-A y MarCO-B y fueron lanzadas juntas por redundancia; fueron apodados por los ingenieros de JPL como WALL-E y EVE en referencia a los personajes principales de la película animada WALL-E . [11] [12] El costo de la misión MarCo fue de 18,5 millones de dólares. [13]
Los ingenieros de MarCO de JPL ven el sobrevuelo de Marte como una demostración de tecnología que podría conducir a muchas más misiones de satélites pequeños dirigidos y de bajo costo fuera de la órbita de la Tierra. [14] Mientras vigila el desempeño de la misión MarCO, la NASA ha propuesto gastar más dinero en CubeSats como complemento a proyectos multimillonarios que a veces enfrentan años de retraso. [15]
Lanzamiento y crucero
El lanzamiento de Mars Cube One fue gestionado por el Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA . El lanzamiento estaba programado originalmente para el 4 de marzo de 2016 en un Atlas V 401, [16] pero la misión se pospuso hasta el 5 de mayo de 2018 después de una falla importante en la prueba de un instrumento científico InSight . [17] El cohete Atlas V lanzó la nave espacial junto con InSight , luego los dos MarCO se separaron poco después del lanzamiento para volar su propia trayectoria a Marte [18] con el fin de probar la resistencia y navegación de CubeSats en el espacio profundo. [19] [20]
Durante la fase de crucero, las dos naves espaciales se mantuvieron a unos 10.000 km (6.200 millas) de InSight en cada flanco por seguridad, y la distancia se redujo cuando las tres naves espaciales se acercaron a Marte. [13] La distancia de sobrevuelo más cercana a Marte fue de 3500 km (2200 mi). [4]
Objetivos
La misión principal de MarCO es probar nuevas tecnologías de comunicación y navegación miniaturizadas. Pudieron proporcionar retransmisiones de comunicación en tiempo real mientras el módulo de aterrizaje InSight estaba en la fase de entrada, descenso y aterrizaje (EDL). [22]
Las naves espaciales MarCO se lanzaron en pareja (llamadas WALL-E y EVE para los personajes de la película ) por redundancia, y volaron a ambos lados de InSight . Si bien hay una gran cantidad de CubeSats alrededor de la Tierra, Mars Cube One es la primera misión CubeSat en ir más allá de la órbita terrestre. Esto permitió la recopilación de datos únicos fuera de la atmósfera y la órbita de la Tierra. Además de servir como retransmisores de comunicaciones, también probaron las capacidades de resistencia y navegación de los componentes CubeSat en el espacio profundo. En lugar de esperar varias horas para que la información se transmitiera a la Tierra directamente desde el módulo de aterrizaje InSight , MarCO transmitió los datos críticos de EDL inmediatamente (sujeto solo al tiempo de transmisión de 8 minutos Marte-Tierra) después de la finalización del aterrizaje. [23] [22] [24] La información enviada a la Tierra incluía una imagen de InSight de la superficie marciana justo después de que el módulo de aterrizaje aterrizara. [25] [26]
Sin los CubeSats de MarCO, InSight transmitiría la información de vuelo al Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), que no transmite información tan rápidamente. Al ver la dificultad ya presente para comunicarse con el control de tierra durante situaciones especialmente riesgosas, varios equipos se propusieron revisar la forma en que los datos se transmiten a la Tierra. Las misiones anteriores enviarían datos directamente a la Tierra después del aterrizaje, oa orbitadores cercanos, que luego transmitirían la información. [22] Es posible que las misiones futuras ya no elijan depender de estos métodos, ya que los CubeSats pueden mejorar la transmisión de datos en tiempo real, así como reducir el costo general de la misión. [18]
Diseño y componentes
El diseño incluye dos CubeSats de relé de comunicación, construidos por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que son de la especificación 6U (10 × 20 × 30 cm). Un factor limitante para el desarrollo de CubeSats es que todos los componentes necesarios deben caber dentro del marco del satélite. Debe contener la antena, aviónica para controlar el satélite, un sistema de propulsión, potencia y carga útil. [22]
Relé de datos
A bordo de los dos CubeSats hay una antena de frecuencia ultra alta ( UHF ) con polarización circular . La información EDL de InSight se transmitió a través de la banda UHF a 8 kbit / sa los CubeSats, y se retransmitió simultáneamente a la Tierra en una frecuencia de banda X a 8 kbit / s. [22] MarCO usó un panel solar desplegable para generar energía, pero debido a las limitaciones en la eficiencia del panel solar, la potencia para la frecuencia de banda X solo puede ser de unos 5 vatios.
Para que los CubeSats transmitan información, necesitan una antena de alta ganancia (HGA) que sea confiable, cumpla con las especificaciones de masa, tenga baja complejidad y sea asequible de construir. Una antena de alta ganancia (antena direccional ) es aquella que tiene un ancho de haz de ondas de radio estrecho y enfocado . Se evaluaron tres tipos posibles: una antena de parche de microbanda estándar , un reflectarray y un reflector de malla. Con el tamaño pequeño y plano requerido para los CubeSats, el tipo de antena reflectarray cumplió con todas las necesidades de la misión. Los componentes del reflectarray HGA son tres paneles plegados, una bisagra de raíz que conecta las alas con el cuerpo del CubeSat, cuatro bisagras de alas y un mecanismo de liberación de alambre quemado. Los paneles de la antena deben poder soportar los cambios de temperatura durante la misión, así como las vibraciones durante el despliegue. [22] MarCO transmitió datos críticos de EDL inmediatamente después del aterrizaje. [23] [25] Estas señales llegaron a la Tierra ocho minutos más tarde.
Propulsión
El sistema de propulsión cuenta con ocho propulsores de gas frío que controlan la trayectoria y un sistema de control de reacción para ajustar su actitud (orientación 3D). [27] En el camino hacia el destino de transmisión correcto, el sistema de propulsión hizo cinco pequeñas correcciones para asegurar que las dos pequeñas naves espaciales estuvieran en la trayectoria correcta. [28] Pequeños cambios en la trayectoria al principio del despliegue de la misión no solo ahorraron combustible sino también el espacio que habría ocupado cualquier combustible adicional, conservando así el volumen para otros componentes importantes dentro de la nave espacial. MarCO-B (WALL-E) había estado perdiendo gas propulsor casi desde el despegue, pero las primeras evaluaciones indicaron que tenía suficiente para completar su misión. [13]
Habiendo completado su misión principal, la pequeña nave espacial continuará en sus órbitas elípticas alrededor del Sol. Los ingenieros esperan que sigan trabajando durante un par de semanas después de pasar la órbita de Marte, dependiendo de cuánto duren sus propulsores y componentes electrónicos. [13]
Cada MarCO lleva una radio del tamaño de una pelota de béisbol que se usa para comunicarse con el suelo usando la banda X, para recibir datos de InSight usando UHF y para recopilar medidas de seguimiento para la navegación. Su sistema de control de actitud está equipado con un rastreador de estrellas que se utiliza para determinar la actitud de la nave espacial. [1] [29] Además, cada MarCO lleva una cámara gran angular en miniatura que se utiliza para verificar implementaciones y capturar imágenes de alcance. [30] [1]
Misiones similares más allá de la órbita terrestre
El Artemis 1 planeado a la Luna llevará 13 CubeSats como cargas útiles secundarias. Cada CubeSat está siendo desarrollado por un equipo diferente con diferentes objetivos. [31] El LICIA CubeSat será transportado por la sonda de prueba de redirección de doble asteroide , cuyo lanzamiento está previsto para 2021. LICIA ayudará a DART al monitorear su impacto con un asteroide. [32] Un CubeSat propuesto llamado Athena , lanzado en el mismo cohete que Psyche , volaría por el asteroide 2 Pallas en 2024.
Ver también
- Rover curiosidad
- Deep Space 2 , otra sonda a cuestas a Marte
- Exploración de Marte
- ExoMars , orbitador y rover
- Marte 3
- Rover de exploración de Marte
- Orbitador Mars Express
- Orbitador de reconocimiento de Marte
- Laboratorio de Ciencias de Marte
- Orbitador Mars Odyssey 2001
Referencias
- ^ a b c Kit de prensa del lanzamiento de Mars InSight . NASA, 2018.
- ^ Clark, Stephen (9 de marzo de 2016). "El módulo de aterrizaje InSight Mars escapa a la cancelación, apunta al lanzamiento de 2018" . Vuelo espacial ahora . Consultado el 9 de marzo de 2016 .
- ^ a b c Bien, Andrew; Wendel, JoAnna (4 de febrero de 2019). "Más allá de Marte, la nave espacial Mini MarCO en silencio" . Laboratorio de propulsión a chorro . NASA . Consultado el 5 de febrero de 2019 .
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- ^ Stirone, Shannon (18 de marzo de 2019). "El espacio es muy grande. Algunos de sus nuevos exploradores serán diminutos. - El éxito de la misión MarCO de la NASA significa que los llamados cubesats probablemente viajarán a lugares distantes de nuestro sistema solar" . The New York Times . Consultado el 18 de marzo de 2019 .
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- ^ Bien, Andrew; Johnson, Alana (9 de agosto de 2019). "MarCO gana el 'Oscar' por Tiny Spacecraft" . NASA . Consultado el 10 de agosto de 2019 .
- ^ https://www.space.com/nasa-mars-cubesats-marco-mission-ends.html
- ^ Hotz, Robert Lee (22 de noviembre de 2018). "Dirigido a Marte - Un gran experimento en pequeños satélites: CubeSats del tamaño de un maletín, comúnmente utilizados en la órbita de la Tierra, realizan un viaje interplanetario" . Wall Street Journal .
Se acercan rápidamente a Marte las dos naves espaciales más pequeñas y baratas que jamás hayan cruzado entre los planetas, a la vanguardia de lo que los diseñadores de satélites estadounidenses y europeos esperan que algún día sean enjambres de pequeñas sondas que merodeen por el sistema solar.
- ^ Hand, Eric (10 de abril de 2015). "Pensando dentro de la caja". Ciencia . 348 (6231): 176-177. doi : 10.1126 / science.348.6231.176 . ISSN 0036-8075 . PMID 25859027 .
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- ^ a b c d Se avecina una gran prueba para satélites diminutos que sigan el módulo de aterrizaje de Marte . Marcia Dunn, PhysOrg . 22 de noviembre de 2018.
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"El aspecto principal de MarCO es que es verdaderamente una demostración de tecnología y un esfuerzo de alto riesgo, muy en el espíritu de la NASA", dice [el ingeniero jefe de MarCO, Andy] Klesh. “Vemos a MarCO como el primero de una larga lista de pequeños exploradores de satélites. . . .
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- ^ Cheng, Andy (15 de noviembre de 2018). "Actualización de la misión DART" (PDF) . NASA . Consultado el 14 de enero de 2019 .
enlaces externos
- Kits de prensa MarsCube One en JPL
- MarCO: Primera misión interplanetaria CubeSat enYouTube