La nave espacial Mars Observer , también conocida como Mars Geoscience / Climatology Orbiter , fue una sonda espacial robótica lanzada por la NASA el 25 de septiembre de 1992 para estudiar la superficie, la atmósfera, el clima y el campo magnético marcianos. Durante la fase de crucero interplanetario, la comunicación con la nave espacial se perdió el 21 de agosto de 1993, tres días antes de la inserción orbital . Los intentos de restablecer la comunicación con la nave espacial no tuvieron éxito.
 Representación artística de Mars Observer en órbita alrededor de Marte | |
| Tipo de misión | Orbitador de Marte |
|---|---|
| Operador | NASA / JPL |
| ID COSPAR | 1992-063A |
| SATCAT no. | 22136 |
| Sitio web | archivado |
| Duración de la misión | 331 días fracaso de la misión |
| Propiedades de la nave espacial | |
| Autobús | Bus Mars Observer (híbrido AS-4000-TIROS / DMSP) |
| Fabricante | Espacio Astro de General Electric |
| Masa de lanzamiento | 1.018 kilogramos (2.244 lb) |
| Energía | 1,147 vatios |
| Inicio de la misión | |
| Fecha de lanzamiento | 25 de septiembre de 1992, 17:05:01 UTC |
| Cohete | Titan III / TOS comercial |
| Sitio de lanzamiento | Cabo Cañaveral LC-40 |
| Fin de la misión | |
| Ultimo contacto | 21 de agosto de 1993, 01:00 UTC |
| Parámetros orbitales | |
| Sistema de referencia | Areocéntrico |
| Semieje mayor | 3.766,159 kilómetros (2.340,183 mi) |
| Excentricidad | 0,004049 |
| Inclinación | 92.869 grados |
| Época | Planificado el 6 de diciembre de 1993 |
| Sobrevuelo de Marte (inserción fallida) | |
| Acercamiento más cercano | 24 de agosto de 1993 |
Antecedentes de la misión
Historia
En 1984, el Comité de Exploración del Sistema Solar estableció una misión de alta prioridad a Marte. Luego, titulado Mars Geoscience / Climatology Orbiter , se planeó que el orbitador marciano ampliara la información ya recopilada por el programa Viking . Los objetivos preliminares de la misión esperaban que la sonda proporcionara datos de campo magnético planetario, detección de ciertas firmas de líneas espectrales de minerales en la superficie, imágenes de la superficie a 1 metro / píxel y datos de elevación global. [1]
Mars Observer fue planeado originalmente para ser lanzado en 1990 por un transbordador espacial Orbiter . También se sugirió la posibilidad de utilizar un cohete prescindible, si la nave espacial estaba diseñada para cumplir con ciertas limitaciones. [1] El 12 de marzo de 1987, la misión fue reprogramada para su lanzamiento en 1992, en lugar de otras misiones atrasadas ( Galileo , Magellan , Ulysses ) después del desastre del transbordador espacial Challenger . [2] Junto con un retraso en el lanzamiento, los excesos presupuestarios requirieron la eliminación de dos instrumentos para cumplir con el lanzamiento planeado para 1992. [3] [4] A medida que maduraba el desarrollo, los objetivos científicos primarios se concretaron como: [3] [5] [6]
- Determine el carácter global elemental y mineralógico del material de la superficie.
- Definir globalmente la topografía y el campo gravitacional.
- Establece la naturaleza del campo magnético marciano .
- Determine la distribución temporal y espacial, la abundancia, las fuentes y los sumideros de volátiles y polvo durante un ciclo estacional.
- Explore la estructura y circulación de la atmósfera .
El costo total del programa se estima en $ 813 millones. [7]
Diseño de naves espaciales
La nave espacial Mars Observer tenía una masa de 1.018 kilogramos (2.244 libras). Su autobús medía 1,1 metros de alto, 2,2 metros de ancho y 1,6 metros de profundidad. La nave espacial se basó en diseños de satélites anteriores, originalmente pensados y desarrollados para orbitar la Tierra. El diseño del satélite de banda Ku RCA AS-4000 se utilizó ampliamente para el bus de la nave espacial, la propulsión, la protección térmica y la matriz solar. Los diseños de los satélites RCA TIROS y DMSP Block 50-2 también se utilizaron para implementar el Sistema de Control de Actitud y Articulación (AACS), el subsistema de comando y manejo de datos y el subsistema de energía en Mars Observer . Otros elementos como los componentes bipropelentes y la antena de alta ganancia fueron diseñados específicamente para la misión. [8] [9] [10]
Control de actitud y propulsión
- La nave espacial estaba estabilizada en tres ejes con cuatro ruedas de reacción y veinticuatro propulsores con 1.346 kilogramos de propulsor. El sistema de propulsión es un sistema bipropelente de monometilhidrazina / tetróxido de nitrógeno de alto empuje para maniobras más grandes y un sistema monopropelente de hidracina de empuje más bajo para correcciones orbitales menores durante la misión. De los propulsores bipropulsores, cuatro ubicados en la popa, proporcionan 490 newtons de empuje para correcciones de rumbo, control de la nave espacial durante la maniobra de inserción orbital de Marte y grandes correcciones de órbita durante la misión; otros cuatro, ubicados a lo largo de los lados de la nave espacial, proporcionan 22 newtons para controlar las maniobras de balanceo. De los propulsores de hidracina, ocho proporcionan 4,5 newtons para controlar las maniobras de compensación de la órbita; otros ocho proporcionan 0,9 newtons para compensar o "desaturar" las ruedas de reacción. Para determinar la orientación de la nave espacial, se incluyeron un sensor de horizonte , un escáner de estrellas de 6 rendijas y cinco sensores solares . [8] [10]
Comunicaciones
- Para las telecomunicaciones, la nave espacial incluyó una antena parabólica de alta ganancia de 1,5 metros con gimbaled de dos ejes , montada en un brazo de 6 metros para comunicarse con la red de espacio profundo a través de la banda X utilizando dos transpondedores de banda X de la NASA GFP (NXT) y dos unidades detectoras de comandos (CDU) GFP. También se incluyó un conjunto de seis antenas de baja ganancia y una única antena de ganancia media, para ser utilizadas durante la fase de crucero mientras la antena de alta ganancia permanecía guardada, y para medidas de contingencia en caso de que se restringieran las comunicaciones a través de la antena de alta ganancia. . Al transmitir a Deep Space Network, se podría lograr un máximo de 10,66 kilobytes / segundo, mientras que la nave espacial podría recibir comandos con un ancho de banda máximo de 62,5 bytes / segundo. [5] [8] [9] [10]
Energía
- La energía se suministró a la nave espacial a través de una matriz solar de seis paneles , que medía 7,0 metros de ancho y 3,7 metros de alto, y proporcionaría un promedio de 1.147 vatios cuando estuviera en órbita. Para alimentar la nave mientras estaba ocluida del Sol, se incluyeron dos baterías de níquel-cadmio de 42 A · h ; las baterías se recargarían cuando la matriz solar recibiera luz solar. [5] [8] [9] [10]
Ordenador
- El sistema informático de la nave espacial fue una remodelación del sistema utilizado en los satélites TIROS y DMSP. El sistema semiautónomo fue capaz de almacenar hasta 2000 comandos en los 64 kilobytes incluidos de memoria de acceso aleatorio y ejecutarlos a una velocidad máxima de 12.5 comandos / segundo; Los comandos también podrían proporcionar un funcionamiento autónomo suficiente de la nave espacial por hasta sesenta días. Para registrar datos, se incluyeron grabadoras digitales redundantes (DTR) y cada una de ellas capaz de almacenar hasta 187,5 megabytes, para su posterior reproducción en Deep Space Network. [8]
Instrumentos cientificos
| Cámara Mars Observer ( MOC ) | ||||
| - ver diagrama |
Consiste en cámaras telescópicas de ángulo estrecho y gran angular para estudiar la meteorología / climatología y geociencia de Marte. [11]
| |||
| Altímetro láser Mars Observer ( MOLA ) | ||||
| - ver diagrama |
Un altímetro láser utiliza para definir la topografía de Marte . [12]
| |||
| Espectrómetro de emisión térmica ( TES ) | ||||
 - ver diagrama |
Utiliza tres sensores (interferómetro de Michelson, sensor de reflectancia solar, sensor de radiación de banda ancha) para medir las emisiones térmicas infrarrojas para mapear el contenido mineral de las rocas superficiales, las heladas y la composición de las nubes. [13]
| |||
| Radiómetro infrarrojo modulador de presión ( PMIRR ) | ||||
 |
Utiliza canales radiométricos de banda estrecha y dos celdas de modulación de presión para medir las emisiones atmosféricas y superficiales en el infrarrojo térmico y un canal visible para medir partículas de polvo y condensados en la atmósfera y en la superficie en diferentes longitudes y estaciones. [14]
| |||
| Espectrómetro de rayos gamma ( GRS ) | ||||
 - ver diagrama |
Registra el espectro de rayos gamma y neutrones emitidos por la desintegración radiactiva de elementos contenidos en la superficie marciana. [15]
| |||
| Magnetómetro y reflectómetro de electrones ( MAG / ER ) | ||||
 |
Utiliza los componentes del sistema de telecomunicaciones a bordo y las estaciones de la Deep Space Network para recopilar datos sobre la naturaleza del campo magnético y las interacciones que el campo puede tener con el viento solar . [dieciséis]
| |||
| Experimento de radiociencia ( RS ) | ||||
 |
Recopila datos sobre el campo gravitatorio y la estructura atmosférica marciana con especial énfasis en los cambios temporales cerca de las regiones polares. [17]
| |||
| Relevo de Globos de Marte ( MBR ) | ||||
| Planeado como aumento para devolver datos de los penetradores y estaciones de superficie de la misión rusa Mars '94 y de penetradores, estaciones de superficie, un rover y un globo de la misión Mars '96 . [18]
| ||||
[5] [9]
Diagrama etiquetado de Mars Observer .
Mars Observer en la instalación de servicio de cargas peligrosas.
Técnico montando la sonda espacial Mars Observer .
Mars Observer en la sala limpia.
Perfil de la misión
| Cronograma de operaciones | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vea la línea de tiempo anticipada para la misión Mars Observer . Los elementos en rojo eran eventos no realizados. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lanzamiento y trayectoria
Mars Observer fue lanzado el 25 de septiembre de 1992 a las 17:05:01 UTC por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 40 en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida, a bordo de un vehículo de lanzamiento comercial Titan III CT-4 . La secuencia de combustión completa duró 34 minutos después de que una etapa de órbita de transferencia de combustible sólido colocara a la nave espacial en una trayectoria de transferencia a Marte de 11 meses, a una velocidad final de 5,28 km / s con respecto a Marte. [10]
El 25 de agosto de 1992, se encontró contaminación por partículas dentro de la nave espacial. Después de una inspección completa, se determinó que era necesaria una limpieza y se realizó el 29 de agosto. La presunta causa de la contaminación fueron las medidas tomadas para proteger la nave espacial antes de la llegada del huracán Andrew, que azotó la costa de Florida el 24 de agosto [10]. [19] [20]
Diagrama de Mars Observer en configuración de lanzamiento.
Vehículo Titán III que lanza la nave espacial Mars Observer .
Diagrama de la trayectoria interplanetaria de Mars Observer .
Encuentro con Marte
Mars Observer estaba programado para realizar una maniobra de inserción orbital el 24 de agosto de 1993, pero el contacto con la nave espacial se perdió el 21 de agosto de 1993. La razón probable de la falla de la nave espacial fue la fuga de combustible y vapores oxidantes a través del control de PTFE diseñado incorrectamente. válvula al sistema de presurización común. Durante el crucero interplanetario, la mezcla de vapor se había acumulado en las líneas de alimentación y las líneas de presión, lo que provocó una explosión y su ruptura después de que se reiniciara el motor para corregir el rumbo de rutina. Un problema similar paralizó posteriormente la sonda espacial Akatsuki en 2010. Aunque no se logró ninguno de los objetivos principales, la misión proporcionó datos de la fase de crucero interplanetario, recopilados hasta la fecha del último contacto. Estos datos serían útiles para misiones posteriores a Marte. Los instrumentos científicos desarrollados originalmente para Mars Observer se colocaron en cuatro naves espaciales posteriores para completar los objetivos de la misión: Mars Global Surveyor lanzado en 1996, Mars Climate Orbiter lanzado en 1998, Mars Odyssey lanzado en 2001 y Mars Reconnaissance Orbiter lanzado en 2005. [21]
Primera imagen de Marte tomada por MOC el 27 de julio de 1993.
Segunda imagen MOC de Marte, adquirida una hora después de la primera.
Una de las pocas imágenes de gran angular de Mars Observer que estaban en color.
Júpiter fotografiado por MOC en ruta a Marte.
Operaciones previstas
El 24 de agosto de 1993, Mars Observer giraría 180 grados y encendería los propulsores bipropelentes para ralentizar la nave espacial, entrando en una órbita altamente elíptica. Durante los siguientes tres meses, se realizarían maniobras posteriores de "transferencia a órbita inferior" (TLO) a medida que la nave alcanzara la periapsis , lo que eventualmente resultaría en una órbita aproximadamente circular de 118 minutos alrededor de Marte. [22]
La misión principal debía comenzar el 23 de noviembre de 1993, recopilando datos durante un año marciano (aproximadamente 687 días terrestres). Se esperaba que el primer mapa global se completara el 16 de diciembre, seguido de la conjunción solar que comenzaba el 20 de diciembre y que duraría diecinueve días y terminaría el 3 de enero de 1994; durante este tiempo, las operaciones de la misión se suspenderían ya que no sería posible el contacto por radio. [22]
Orbitando Marte a una velocidad aproximada de 3,4 km / s, la nave espacial viajaría alrededor de Marte en una órbita polar de norte a sur. A medida que la nave espacial gira alrededor del planeta, los sensores de horizonte indican la orientación de la nave espacial mientras que las ruedas de reacción mantendrían la orientación de los instrumentos, hacia Marte. La órbita elegida también era sincrónica con el sol, lo que permitía capturar siempre el lado iluminado por el día de Marte durante la media tarde de cada Sol marciano . Si bien algunos instrumentos podrían proporcionar un enlace de datos en tiempo real cuando la Tierra estuviera a la vista de la nave espacial, los datos también se grabarían en las grabadoras digitales y se reproducirían en la Tierra todos los días. Se esperaba obtener más de 75 gigabytes de datos científicos durante la misión principal, mucho más que cualquier misión anterior a Marte. Se esperaba que el final de la vida útil de la nave espacial estuviera limitado por el suministro de propulsor y el estado de las baterías. [22]
Pérdida de comunicaciones
El 21 de agosto de 1993, a la 01:00 UTC, tres días antes de la inserción orbital programada en Marte , hubo una pérdida "inexplicable" de contacto con Mars Observer . [23] Se enviaron nuevos comandos cada 20 minutos con la esperanza de que la nave espacial se hubiera desviado de su curso y pudiera recuperar el contacto. Sin embargo, el intento no tuvo éxito. [23] Se desconoce si la nave espacial pudo seguir su programación automática y entrar en la órbita de Marte o si voló por Marte y ahora está en una órbita heliocéntrica .
El 4 de enero de 1994, una junta de investigación independiente del Laboratorio de Investigación Naval anunció sus hallazgos: la causa más probable de la pérdida de comunicación fue una ruptura del tanque de presurización de combustible en el sistema de propulsión de la nave espacial. [24] Se cree que el combustible hipergólico pudo haber pasado por las válvulas del sistema durante el crucero a Marte, lo que permitió que el combustible y el oxidante se combinaran prematuramente antes de llegar a la cámara de combustión. La fuga de combustible y gas probablemente dio como resultado una alta velocidad de giro, lo que hizo que la nave espacial entrara en el "modo de contingencia"; esto interrumpió la secuencia de comando almacenada y no encendió el transmisor. [24] El motor se derivó de uno perteneciente a un satélite orbital de la Tierra y no fue diseñado para permanecer inactivo durante meses antes de ser disparado.
| Citado del informe [24] |
|---|
| Debido a que la telemetría transmitida desde el Observer había sido ordenada y los esfuerzos posteriores para localizar o comunicarse con la nave espacial fallaron, la junta no pudo encontrar evidencia concluyente que apuntara a un evento en particular que causó la pérdida del Observador. Sin embargo, después de realizar análisis exhaustivos, la junta informó que la causa más probable de la pérdida de comunicaciones con la nave espacial el 21 de agosto de 1993 fue una ruptura del lado de presurización del combustible (monometilhidrazina (MMH)) del sistema de propulsión de la nave espacial. resultando en una fuga presurizada de gas helio y MMH líquido debajo de la manta térmica de la nave espacial. Lo más probable es que el gas y el líquido se hubieran filtrado por debajo de la manta de manera asimétrica, lo que habría dado como resultado una velocidad de rotación neta. Esta alta velocidad de giro haría que la nave espacial entrara en el "modo de contingencia", lo que interrumpió la secuencia de comandos almacenada y, por lo tanto, no encendió el transmisor. Además, esta alta velocidad de giro impidió la orientación adecuada de los paneles solares, lo que provocó la descarga de las baterías. Sin embargo, el efecto de giro puede ser académico, porque el MMH liberado probablemente atacaría y dañaría circuitos eléctricos críticos dentro de la nave espacial. El estudio de la junta concluyó que la falla del sistema de propulsión probablemente fue causada por la mezcla inadvertida y la reacción de tetróxido de nitrógeno (NTO) y MMH dentro de la tubería de presurización de titanio, durante la presurización de helio de los tanques de combustible. Esta reacción hizo que el tubo se rompiera, lo que provocó la liberación de helio y MMH del tubo, lo que obligó a la nave espacial a dar un giro catastrófico y también dañó circuitos eléctricos críticos. |
Secuelas
El Programa de Exploración de Marte se formó oficialmente a raíz de la falla del Mars Observer en septiembre de 1993. [25] Los objetivos de ese programa incluyen identificar la ubicación del agua y prepararse para misiones tripuladas a Marte. [25]
Ver también
- Exploración de Marte
- Lista de misiones a Marte
- Programa de observadores planetarios
- Exploración espacial
- Misiones espaciales no tripuladas
Referencias
- ↑ a b Eberhart, Jonathon (1986). "NASA establece sensores para 1990 regreso a Marte". Noticias de ciencia . Sociedad para la ciencia y el público. 239 (21): 330. doi : 10.2307 / 3970693 . JSTOR 3970693 .
- ^ Waldrop, M. Mitchell (1987). "Ofertas de empresa para comprar un cohete de la NASA". Ciencia . Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia . 235 (4796): 1568. Bibcode : 1987Sci ... 235.1568W . doi : 10.1126 / science.235.4796.1568a . JSTOR 1698285 . PMID 17795582 .
- ^ a b "Regreso al planeta rojo: la misión Mars Observer" (Comunicado de prensa). Laboratorio de propulsión a chorro . 1 de agosto de 1993. hdl : 2014/27541 .
- ^ Eberhart, J. (1988). "Un acto de descubrimiento: en el camino de nuevo". Noticias de ciencia . Sociedad para la ciencia y el público. 134 (15): 231. doi : 10.2307 / 3973010 . JSTOR 3973010 .
- ^ a b c d Mark Wade. "Mars Observer" . Archivado desde el original el 20 de enero de 2011 . Consultado el 23 de diciembre de 2010 .
- ^ a b c d e f g h Albee, Arden L. (1988). "Taller sobre ciencia de retorno de muestras de Marte". En Inst . Lunar y Planetario . Inst. Lunar y planetario: 25-29. Bibcode : 1988msrs.work ... 25A .
- ^ Mars Observer, Catálogo maestro de NSSDC
- ^ a b c d e "OBSERVADOR DE MARTE: PAQUETE DE DATOS DE REVISIÓN DE SEGURIDAD FASE 0" (Comunicado de prensa). Astroelectrónica RCA. 17 de noviembre de 1986. hdl : 2060/19870011586 .
- ^ a b c d NASA. "Mars Observer" . NASA . Consultado el 23 de diciembre de 2010 .
- ^ a b c d e f "MARS OBSERVER PRESS KIT" (Comunicado de prensa). NASA. Septiembre de 1992. Archivado desde el original el 16 de febrero de 2004 . Consultado el 21 de marzo de 2011 .CS1 maint: URL no apta ( enlace )
- ^ "Cámara Mars Observer (MOC)" . NASA / Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . Consultado el 19 de febrero de 2011 .
- ^ "Altímetro láser Mars Observer (MOLA)" . NASA / Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . Consultado el 19 de febrero de 2011 .
- ^ "Espectrómetro de emisión térmica (TES)" . NASA / Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . Consultado el 19 de febrero de 2011 .
- ^ "Radiómetro infrarrojo modulador de presión (PMIRR)" . NASA / Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . Consultado el 19 de febrero de 2011 .
- ^ "Espectrómetro de rayos gamma (GRS)" . NASA / Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . Consultado el 19 de febrero de 2011 .
- ^ "Magnetómetro y reflectómetro de electrones (MAG / ER)" . NASA / Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . Consultado el 19 de febrero de 2011 .
- ^ "Radio Science (RS)" . NASA / Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . Consultado el 19 de febrero de 2011 .
- ^ "Mars Balloon Relay (MBR)" . NASA / Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . Consultado el 19 de febrero de 2011 .
- ^ Wilford, John Noble (28 de agosto de 1992). "Mishap retrasa la misión a Marte" . New York Times . Consultado el 21 de junio de 2008 .
- ^ Wilford, John Noble (26 de septiembre de 1992). "Estados Unidos lanza una nave espacial en un viaje a Marte" . New York Times . Consultado el 21 de junio de 2008 .
- ^ Brownfield, Troy (21 de agosto de 2018). "Cuando una nave espacial de 5,000 libras desapareció inexplicablemente" . Correo del sábado por la noche . Consultado el 3 de marzo de 2021 .
- ^ a b c "Mars Observer: Kit de prensa de inserción de la órbita de Marte" (Comunicado de prensa). NASA. Agosto de 1993. Archivado desde el original el 16 de febrero de 2004 . Consultado el 21 de marzo de 2011 .CS1 maint: URL no apta ( enlace )
- ^ a b Wilford, John Noble (23 de agosto de 1993). "NASA pierde comunicación con Mars Observer" . New York Times . Consultado el 17 de junio de 2008 .
- ^ a b c Comunicado de prensa de la Junta de Fallas del Observador de Marte de la NASA
- ^ a b Shirley, Donna. "Estrategia del programa de exploración de Marte: 1995-2020" (PDF) . Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica . Archivado desde el original (PDF) el 11 de mayo de 2013 . Consultado el 18 de octubre de 2012 .
enlaces externos
- Kit de prensa del lanzamiento de Mars Observer
- Perfil de la misión Mars Observer por la exploración del sistema solar de la NASA
- Mars Observer en el catálogo maestro de NSSDC
- La pérdida de Mars Observer en Malin Space Science Systems. Archivado el 27 de marzo de 2010 en la Wayback Machine.
- NASA - Mars Observer