Stardust (nave espacial)

Cuarta misión del programa Discovery; muestra de retorno del cometa periódico Wild 2

Stardust

Impresión artística de Stardust en el cometa Wild 2
Nombres	Discovery 4 Stardust-NExT
Tipo de misión	Devolución de muestra
Operador	NASA  / JPL
ID COSPAR	1999-003A
SATCAT no.	25618
Sitio web	polvo de estrellas .jpl .nasa .gov polvo de estrellassiguiente .jpl .nasa .gov
Duración de la misión	Stardust: 6 años, 11 meses, 7 días SIGUIENTE: 4 años, 2 meses, 7 días Total: 12 años, 1 mes, 17 días
Propiedades de la nave espacial
Autobús	SpaceProbe [1]
Fabricante	Universidad Lockheed Martin de Washington
Masa de lanzamiento	390.599 kg (861 libras) [2]
Secado masivo	305,397 kg (673 libras) [2]
Dimensiones	Autobús: 1,71 × 0,66 × 0,66 m [1] (5,6 × 2,16 × 2,16 pies)
Poder	330  W ( matriz solar / NiH 2baterías )
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento	7 de febrero de 1999, 21: 04: 15.238 UTC [3] ( 1999-02-07UTC21: 04: 15 )
Cohete	Delta II 7426-9.5 # 266
Sitio de lanzamiento	Cabo Cañaveral SLC-17
Contratista	Sistemas espaciales Lockheed Martin
Fin de la misión
Disposición	Desmantelado
Desactivado	Nave espacial: 24 de marzo de 2011, 23:33  UTC [4] ( 2011-03-24UTC23: 34 )
Fecha de aterrizaje	Cápsula: 15 de enero de 2006, 10:12 UTC [5]
Lugar de aterrizaje	Prueba de Utah y Entrenamiento de 40 ° 21.9'N 113 ° 31.25'W  /  40.3650 ° N 113.52083 ° W / 40,3650; -113.52083
Sobrevuelo de la Tierra
Acercamiento más cercano	15 de enero de 2001, 11:14:28 UTC
Distancia	6,008 km (3,733 millas)
Sobrevuelo del asteroide 5535 Annefrank
Acercamiento más cercano	2 de noviembre de 2002, 04:50:20 UTC [6]
Distancia	3.079 km (1.913 millas) [6]
Sobrevuelo del cometa periódico Wild 2
Acercamiento más cercano	2 de enero de 2004, 19:21:28 UTC [6]
Distancia	237 km (147 millas) [6]
Sobrevuelo de la Tierra (muestra de retorno)
Acercamiento más cercano	15 de enero de 2006
Sobrevuelo de la Tierra
Acercamiento más cercano	14 de enero de 2009, 12:33 UTC
Distancia	9.157 km (5.690 millas)
Sobrevuelo del cometa Tempel 1
Acercamiento más cercano	15 de febrero de 2011, 04:39:10 UTC [7]
Distancia	181 km (112 millas) [8]
Instrumentos ACDI Analizador de polvo de cometas e interestelar DFMI Instrumento monitor de flujo de polvo SSC Recolección de muestras de polvo de estrellas DSE Experimento científico dinámico NavCam Cámara de navegación
Programa de descubrimiento ←  Prospector lunar Génesis  →

Stardust era una sonda espacial robótica de 390 kilogramoslanzada por la NASA el 7 de febrero de 1999. Su misión principal era recolectar muestras de polvo del coma del cometa Wild 2 , así como muestras de polvo cósmico , y devolverlas a la Tierra para su análisis. Fue la primera misión de retorno de muestras de este tipo. En ruta hacia el cometa Wild 2, la nave también pasó volando y estudió el asteroide 5535 Annefrank . La misión principal se completó con éxito el 15 de enero de 2006, cuando la cápsula de retorno de muestra regresó a la Tierra. ^[9]

Una extensión de la misión con nombre en código NExT culminó en febrero de 2011 con Stardust interceptando el cometa Tempel 1 , un pequeño cuerpo del Sistema Solar visitado anteriormente por Deep Impact en 2005. Stardust cesó sus operaciones en marzo de 2011.

El 14 de agosto de 2014, los científicos anunciaron la identificación de posibles partículas de polvo interestelar de la cápsula Stardust que regresó a la Tierra en 2006. ^{[10] [11] [12] [13]}

Antecedentes de la misión

Historia

A partir de la década de 1980, los científicos comenzaron a buscar una misión dedicada a estudiar un cometa. A principios de la década de 1990, varias misiones para estudiar el cometa Halley se convirtieron en las primeras misiones exitosas en devolver datos de cerca. Sin embargo, la misión del cometa estadounidense Comet Rendezvous Asteroid Flyby fue cancelada por razones presupuestarias. A mediados de la década de 1990, se brindó más apoyo a una misión más barata de clase Discovery que estudiaría el cometa Wild 2 en 2004. ^[1]

Stardust fue seleccionado de manera competitiva en el otoño de 1995 como una misión de bajo costo del Programa de Descubrimiento de la NASA con objetivos científicos altamente enfocados. ^{[1] : 5 La} construcción de Stardust comenzó en 1996 y estaba sujeta a la máxima restricción de contaminación, protección planetaria de nivel 5 . Sin embargo, el riesgo de contaminación interplanetaria por vida extraterrestre se consideró bajo, ^[14] ya que se creía que los impactos de partículas a más de 1.000 millas por hora, incluso en aerogel , eran terminales para cualquier microorganismo conocido. ^{[1] : 22–23}

El cometa Wild 2 fue seleccionado como el objetivo principal de la misión por la rara oportunidad de observar un cometa de largo período que se ha aventurado cerca del Sol . Desde entonces, el cometa se ha convertido en un cometa de período corto después de un evento en 1974, donde la órbita de Wild 2 se vio afectada por la atracción gravitacional de Júpiter , moviendo la órbita hacia adentro, más cerca del Sol. Al planificar la misión, se esperaba que la mayor parte del material original del que se formó el cometa aún se conservara. ^{[1] : 5}

Los principales objetivos científicos de la misión incluían: ^[6]

• Proporcionar un sobrevuelo de un cometa de interés (Wild 2) a una velocidad suficientemente baja (menos de 6,5 km / s) para que sea posible la captura no destructiva del polvo del cometa utilizando un colector de aerogel.
• Facilitar la intercepción de un número significativo de partículas de polvo interestelar utilizando el mismo medio de recolección, también a la velocidad más baja posible.
• Devolver tantas imágenes de alta resolución de la coma y el núcleo del cometa como sea posible, sujeto a las limitaciones de costo de la misión.

La nave espacial fue diseñada, construida y operada por Lockheed Martin Astronautics como una misión de clase Discovery en Denver, Colorado. JPL proporcionó la gestión de la misión para la división de la NASA para las operaciones de la misión. El investigador principal de la misión fue el Dr. Donald Brownlee de la Universidad de Washington. ^{[1] : 5}

Diseño de naves espaciales

El autobús de la nave espacial medía 1,7 metros (5 pies 7 pulgadas) de largo y 0,66 metros (2 pies 2 pulgadas) de ancho, un diseño adaptado del autobús espacial SpaceProbe desarrollado por Lockheed Martin Astronautics . El autobús se construyó principalmente con paneles de fibra de grafito con una estructura de soporte de panal de aluminio debajo; toda la nave espacial estaba cubierta con policianato, láminas de Kapton para mayor protección. Para mantener bajos costos, la nave espacial incorporó muchos diseños y tecnologías utilizadas en misiones pasadas o desarrolladas previamente para misiones futuras por la Iniciativa de Tecnologías de Naves Espaciales Pequeñas (SSTI). La nave espacial contó con cinco instrumentos científicos para recopilar datos, incluido el StardustBandeja de recogida de muestras, que se devolvió a la Tierra para su análisis. ^[15]

Control de actitud y propulsión

La nave espacial se estabilizó en tres ejes con ocho propulsores monopropelentes de hidracina de 4,41  N y ocho propulsores de 1 Newton para mantener el control de actitud (orientación); Las maniobras de propulsión menores necesarias también fueron realizadas por estos propulsores. La nave espacial fue lanzada con 80 kilogramos de propulsor. La información para el posicionamiento de la nave espacial fue proporcionada por una cámara estelar que usa FSW para determinar la actitud (brújula estelar), una unidad de medición inercial y dos sensores solares . ^{[1] : 30–31  [15]}

Comunicaciones

Para comunicarse con la red de espacio profundo , la nave espacial transmitió datos a través de la banda X utilizando una antena parabólica de alta ganancia de 0,6 metros (2 pies 0 pulgadas) , una antena de ganancia media (MGA) y antenas de baja ganancia (LGA) según en fase de misión, y un diseño de transpondedor de 15 vatios originalmente destinado a la nave espacial Cassini . ^{[1] : 32  [15]}

Poder

La sonda fue alimentada por dos paneles solares , proporcionando un promedio de 330 vatios de potencia. Las matrices también incluían escudos Whipple para proteger las delicadas superficies del polvo cometario potencialmente dañino mientras la nave espacial estaba en el coma de Wild 2. El diseño de la matriz solar se derivó principalmente de las pautas de desarrollo de naves espaciales de la Iniciativa Tecnológica de Pequeñas Naves Espaciales (SSTI). Los arreglos proporcionaron un método único para cambiar cadenas de serie a paralelo dependiendo de la distancia del Sol. Un solo níquel-hidrógeno ( NiH2) también se incluyó la batería para proporcionar energía a la nave espacial cuando los paneles solares recibían muy poca luz solar. ^{[1] : 31  [15]}

Computadora

La computadora de la nave espacial funcionaba con una tarjeta de procesador RAD6000 de 32 bits endurecida contra la radiación . Para almacenar datos cuando la nave espacial no podía comunicarse con la Tierra, la tarjeta del procesador podía almacenar 128  megabytes , el 20% de los cuales estaba ocupado por el software del sistema de vuelo. El software del sistema es una forma de VxWorks , un sistema operativo integrado desarrollado por Wind River Systems . ^{[1] : 31  [15]}

Instrumentos cientificos

Cámara de navegación ( NC )
	La cámara está diseñada para apuntar al cometa Wild 2 durante el sobrevuelo del núcleo. Captura imágenes en blanco y negro a través de una rueda de filtros que permite ensamblar imágenes en color y detectar ciertas emisiones de gas y polvo en el coma. También captura imágenes en varios ángulos de fase , lo que permite crear un modelo tridimensional de un objetivo para comprender mejor el origen, la morfología y las inhomogeneidades mineralógicas en la superficie del núcleo. La cámara utiliza el conjunto óptico de la Voyager.Cámara gran angular. Además, está equipado con un espejo de escaneo para variar el ángulo de visión y evitar partículas potencialmente dañinas. Para las pruebas ambientales y la verificación de NAVCAM, el único conjunto de cámara de repuesto de la Voyager que quedaba se usó como colimador para probar la óptica de imagen primaria. Se tomó una imagen de un objetivo en el punto focal del repuesto a través de la trayectoria óptica de la NAVCAM para su verificación. [16] [17] Objetivos [16] Determine la posición del cometa P / Wild 2 durante la aproximación y el encuentro. Obtener imágenes de alta resolución del núcleo. Investigador principal: Ray Newburn / JPL Datos: catálogo de datos PDS / SBN
Analizador de polvo de cometas e interestelares ( CIDA )
	El analizador de polvo es un espectrómetro de masas capaz de proporcionar detección y análisis en tiempo real de ciertos compuestos y elementos. Las partículas ingresan al instrumento después de chocar con una placa de impacto plateada y viajar por un tubo hasta el detector. El detector puede entonces detectar la masa de iones separados midiendo el tiempo que tarda cada ion en entrar y viajar a través del instrumento. También se incluyeron instrumentos idénticos en Giotto y Vega 1 y 2 . [18] [19] Objetivos [18] Investigador principal: Jochen Kissel / Max-Planck-Institut fur Aeronomie ( sitio web archivado) Datos: Archivos de datos PDS / SBN: Calibración temprana , Annefrank , Raw Wild 2 , Calibrated Wild 2
Instrumento monitor de flujo de polvo ( DFMI )
	Ubicada en el escudo Whipple en la parte delantera de la nave espacial, la unidad del sensor proporciona datos sobre el flujo y la distribución del tamaño de las partículas en el entorno alrededor de Wild 2. Registra datos generando pulsos eléctricos cuando se golpea un sensor de plástico polarizado especial (PVDF). por partículas de alta energía tan pequeñas como unos pocos micrómetros. [20] [21] Objetivos [20] Registre las mediciones cuantitativas de la tasa de impacto de las partículas y la distribución de la masa de las partículas durante el sobrevuelo del cometa Wild 2 . Establecer los procesos físicos de emisión de polvo desde el núcleo, su propagación para formar una coma y el comportamiento de los chorros de polvo. Proporcione mediciones del flujo de polvo al menos una vez por segundo y hasta 10 veces por segundo. Proporcionar información importante sobre el entorno del polvo relevante para las preocupaciones de ingeniería para la salud de las naves espaciales y la interpretación de anomalías. Investigador principal: Anthony Tuzzolino / Universidad de Chicago ( sitio web ) Datos: PDS / Archivo de datos SBN , PDS / archivo de datos SBN EDR
Recolección de muestras de polvo de estrellas ( SSC )
	El colector de partículas utiliza aerogel , una sustancia de baja densidad, inerte, microporosa a base de sílice, para capturar los granos de polvo a medida que la nave espacial pasa por el coma de Wild 2. Una vez que se completó la recolección de la muestra, el recolector retrocedió hacia la cápsula de retorno de muestra durante entrando en la atmósfera de la Tierra. La cápsula con muestras encerradas se recuperaría de la superficie de la Tierra y se estudiaría. [22] [23] Objetivos [22] Determine la composición elemental, química y mineralógica de Wild 2 a escala submicrónica. Determine qué compuestos dominan la fracción orgánica de Wild 2. Establecer los materiales de construcción de Wild 2 que se encuentran en las partículas de polvo interplanetario (IDP) y los meteoritos. Determine la extensión de los materiales de construcción de Wild 2 que se encuentran en las partículas de polvo interplanetario (IDP) y los meteoritos. Establezca si los desplazados internos son consistentes con las muestras de Wild 2. Determinar si los desplazados internos del agregado condrítico pyroxenerich son cometarios. Establecer si están presentes aminoácidos, quinonas, anfífilos u otras moléculas de interés exobiológico. Determine el estado de H 2O en Wild 2. Determine si hubo una mezcla de materiales de la nebulosa interna (es decir, condensados ​​de alta temperatura) en la región de formación del cometa en la nebulosa externa. Caracterizar las anomalías isotópicas presentes que podrían proporcionar firmas del lugar de origen de los granos interestelares. Determinar las altas proporciones de deuterio a hidrógeno observadas en algunos desplazados internos comunes en los sólidos Wild 2 Caracterizar la naturaleza del material carbonoso en Wild 2 y la relación con los silicatos y otras fases minerales o limitaciones en los procesos por los que se formaron (ión-molécula, gas-grano, irradiación de hielos, etc.) Determinar si hay mantos refractarios orgánicos en los granos de silicato y si se parecen a los compuestos orgánicos que se encuentran en los desplazados internos y los meteoritos. Proporcionar evidencia de procesamiento previo a la acreción de granos (huellas de rayos cósmicos, llantas pulverizadas, mineralogía alterada, etc.) Determinar si GEMS (vidrio con sulfuros y metal Fe Ni incrustados) están presentes Investigador principal: Donald Brownlee / Universidad de Washington De datos: PDS / Archivo datos de temperatura SBN , archivo PDS / datos de posicionamiento SBN
Experimento científico dinámico ( DSE )
	El experimento utilizará principalmente el sistema de telecomunicaciones de banda X para realizar radiociencia en Wild 2, para determinar la masa del cometa; en segundo lugar, la unidad de medición inercial se utiliza para estimar el impacto de las colisiones de partículas grandes en la nave espacial. [24] [25] Objetivos [24] Determine la masa y la densidad aparente del cometa Wild 2. Determine la densidad de coma y restrinja la distribución del tamaño de partícula para el cometa Wild 2. Haga sonar la corona solar en la banda X, incluido el contenido de electrones de la corona interior, la aceleración del viento solar, la turbulencia y una búsqueda de eyecciones de masa coronal. Investigador principal: John Anderson / JPL Datos: archivo de datos PDS / SBN

Coleccion de muestra

Las partículas del cometa y del interestelar se recogen en aerogel de densidad ultrabaja . La bandeja colectora del tamaño de una raqueta de tenis contenía noventa bloques de aerogel, lo que proporcionaba más de 1.000 centímetros cuadrados de superficie para capturar los granos de polvo de cometas e interestelares .

Para recoger las partículas sin dañarlas, se utiliza un sólido a base de silicio con una estructura porosa similar a una esponja en el que el 99,8 por ciento del volumen es espacio vacío. El aerogel tiene 1 ⁄ 1000 de  la densidad del vidrio , otro sólido a base de silicio con el que se puede comparar. Cuando una partícula golpea el aerogel, queda enterrada en el material, creando una pista larga, hasta 200 veces la longitud del grano. El aerogel se empaquetó en una rejilla de aluminio y se colocó en una cápsula de retorno de muestra (SRC), que debía ser liberada de la nave espacial cuando pasara por la Tierra en 2006.

Para analizar el aerogel en busca de polvo interestelar, se necesitarán un millón de fotografías para obtener imágenes de la totalidad de los granos muestreados. Las imágenes se distribuirán a los usuarios de computadoras en el hogar para ayudar en el estudio de los datos utilizando un programa titulado Stardust @ home . En abril de 2014, la NASA informó que habían recuperado siete partículas de polvo interestelar del aerogel. ^[26]

Imágenes de la nave espacial

• Diagrama de la nave espacial

• Stardust cápsula con colector de aerogel desplegado

• Stardust a la espera de las pruebas de los paneles solares

• Los paneles solares que se están revisando en la Instalación de Servicio de Carga Peligrosa

• El polvo de estrellas se comprueba antes de la encapsulación

Microchip de polvo de estrellas

Stardust se lanzó con dos juegos de pares idénticos de obleas de silicio cuadradas de 10,16 centímetros (4 pulgadas) . Cada par presentaba grabados de más de un millón de nombres de personas que participaron en el programa de divulgación pública al completar formularios de Internet disponibles a fines de 1997 y mediados de 1998. Un par de microchips se colocó en la nave espacial y el otro se adjuntó a la cápsula de retorno de la muestra. ^{[1] : 24}

Perfil de la misión

Lanzamiento y trayectoria

Animación de la trayectoria de Stardust del 7 de febrero de 1999 al 7 de abril de 2011 Stardust · 81P / Wild · Earth · 5535 Annefrank · Tempel 1
                  

Stardust fue lanzado a las 21:04:15 UTC el 7 de febrero de 1999, por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 17A en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida, a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta II 7426 . La secuencia de combustión completa duró 27 minutos, lo que llevó a la nave espacial a una órbita heliocéntrica que llevaría a la nave espacial alrededor del Sol y más allá de la Tierra para una maniobra de asistencia por gravedad en 2001, para alcanzar el asteroide 5535 Annefrank en 2002 y el cometa Wild 2.en 2004 a una baja velocidad de sobrevuelo de 6,1 km / s. En 2004, la nave espacial realizó una corrección de rumbo que le permitiría pasar por la Tierra por segunda vez en 2006, para liberar la Cápsula de retorno de muestra para un aterrizaje en Utah en las salinas de Bonneville . ^{[1] : 14-22  [6]}

Durante el segundo encuentro con la Tierra, la Cápsula de retorno de muestra fue lanzada el 15 de enero de 2006. ^[6] Inmediatamente después, Stardust fue puesto en una "maniobra de desvío" para evitar entrar en la atmósfera junto a la cápsula. Menos de veinte kilogramos de propulsor permanecieron a bordo después de la maniobra. ^[6] El 29 de enero de 2006, la nave se puso en modo de hibernación con solo los paneles solares y el receptor activos, en una órbita heliocéntrica de 3 años que la devolvería a las proximidades de la Tierra el 14 de enero de 2009. ^{[6] [27]}

El 3 de julio de 2007 se aprobó una extensión de la misión posterior para que la nave espacial volviera a funcionar plenamente para un sobrevuelo del cometa Tempel 1 en 2011. La extensión de la misión fue la primera en volver a visitar un pequeño cuerpo del Sistema Solar y utilizó el propulsor restante, lo que indica la fin de la vida útil de la nave espacial. ^[28]

Cronograma de viaje [6] [29]

Fecha Evento 1999-02-07 Nave espacial lanzada a las 21: 04: 15.238 UTC [3] 2000-05-01 Prueba de recogida de muestras de polvo de estrellas. 2000-11-15 Maniobra de asistencia por gravedad terrestre Tiempo Evento 2001-01-15 11:14:28 Aproximación más cercana a la Tierra a 6,008 km (3,733 millas), volando por un punto al sureste del extremo sur de África. [6] [30] 2001-02-15 Parada de fase 2002-04-18 Nuevo récord establecido en vuelos espaciales: el objeto con energía solar más lejano a 2,72  AU . [31] 2002-11-02 Encuentro de sobrevuelo con 5535 Annefrank Tiempo Evento 2002-11-02 4:50:20 Aproximación más cercana a Annefrank a 3.079 km (1.913 millas). [6] 2002-11-05 Parada de fase 2004-01-02 Encuentro sobrevuelo con Wild 2 Tiempo Evento 2003-12-24 Recolector de muestras de polvo de estrellas desplegado 2004-01-02 13:49:00 Comienza la "secuencia de encuentro" de los comandos de la computadora a bordo 14:19:00 Instrumento analizador de polvo cometario e interestelar configurado. 17:19:00 La cámara de navegación toma la imagen de aproximación. 18:19:00 La cámara de navegación toma la imagen de aproximación. 19:04:00 Instrumento monitor de flujo de polvo encendido. 19:12:00 Detiene el envío de datos, transmite solo la señal portadora. 19:13:00 Maniobra de giro final para ajustar la orientación del encuentro. 19:21:28 Aproximación más cercana a Wild 2 a 237 km (147 millas). [6] 19:25:00 La cámara de navegación finaliza el período de imágenes de frecuencia más alta 19:25:00 Gire la maniobra para sacar la nave espacial de la orientación del encuentro. 19:26:00 Reanuda el envío de datos en lugar de la señal de la portadora 19:27:00 La cámara de navegación toma la fotografía final 19:29:00 Cámara de navegación apagada 19:36:00 Comienza a transmitir imágenes, datos del monitor de flujo de polvo 2004-01-03 13:19:00 El analizador de polvo interestelar y cometario regresó al modo crucero 13:19:00 Finaliza la "secuencia de encuentro" de los comandos de la computadora 2004-02-21 Parada de fase 2006-01-15 Retorno a tierra de la cápsula de muestra. Tiempo Evento 2006-01-15 09:57:00 Reentrada de la cápsula de retorno de muestra. [6] 10:12:00 Toma de contacto de la cápsula de retorno de muestra. [5] 2006-01-16 Parada de fase 2011-02-15 Encuentro sobrevuelo con Tempel 1 . Tiempo Evento 2011-02-15 Encuentro -20 minutos Se inició la grabación DFMI. [7] Encuentro -4 minutos Comenzaron las observaciones de NavCam. [7] 04:39:10 Aproximación más cercana al Tempel 1 a una distancia de 181 km (112 millas). [7] [8] Encuentro +4 minutos Las observaciones de NavCam terminaron. 72 imágenes capturadas. [7] Encuentro +20 minutos Finalizó la grabación DFMI. [7] Encuentro +1 hora Antena de alta ganancia dirigida a la Tierra. [8] 2006-02-16 Parada de fase 2011-03-24 Fin de la misión. Tiempo Evento 2011-03-24 23:00:00 Inicio de la combustión para consumir el combustible restante. [32] 23:33:00 Transmisor apagado. [4] 2011-03-24 Parada de fase

• Diagrama de despiece del vehículo Delta II con Stardust .

• Stardust durante el lanzamiento con un vehículo de lanzamiento Delta II.

• Trayectoria de la nave espacial Stardust en ruta a Wild 2.

Encuentro con Annefrank

Artículo principal: 5535 Annefrank

A las 04:50:20 UTC del 2 de noviembre de 2002, Stardust se encontró con el asteroide 5535 Annefrank desde una distancia de 3.079 km (1.913 millas). ^[6] El ángulo de fase solar osciló entre 130 grados y 47 grados durante el período de observaciones. Este encuentro se utilizó principalmente como una prueba de ingeniería de la nave espacial y las operaciones terrestres en preparación para el encuentro con el cometa Wild 2 en 2003. ^[6]

• Imagen del asteroide Annefrank capturada el 2 de noviembre de 2002

• Imagen en falso color del asteroide Annefrank

Encuentro con Wild 2

A las 19:21:28 UTC del 2 de enero de 2004, Stardust se encontró con el cometa Wild  2 ^[33] en el lado que miraba hacia el sol con una velocidad relativa de 6,1 km / sa una distancia de 237 km (147 millas). ^[6] Se planeó que la distancia de encuentro original fuera de 150 km (93 millas), pero esto se cambió después de que una junta de revisión de seguridad aumentó la distancia de aproximación más cercana para minimizar el potencial de colisiones de polvo catastróficas. ^[6]

La velocidad relativa entre el cometa y la nave espacial fue tal que el cometa realmente superó a la nave espacial por detrás mientras viajaban alrededor del Sol. Durante el encuentro, la nave espacial estaba en el lado iluminado por el sol del núcleo, acercándose en un ángulo de fase solar de 70 grados, alcanzando un ángulo mínimo de 3 grados cerca de la aproximación más cercana y partiendo en un ángulo de fase de 110 grados. ^[6] Se utilizó el software AutoNav durante el sobrevuelo. ^{[34] : 11}

Durante el sobrevuelo, la nave espacial desplegó la placa de recolección de muestras para recolectar muestras de granos de polvo del coma y tomó fotografías detalladas del núcleo helado . ^[35]

• El cometa Wild 2 visto desde Stardust el 2 de enero de 2004

• Imagen de Wild 2 tomada durante la fase de aproximación más cercana

• Una imagen sobreexpuesta de Wild 2 que muestra columnas de material

• Un anaglifo 3D del cometa Wild 2

Nueva exploración de Tempel 1 (NExT)

Impresión artística de la nave espacial Stardust realizando una combustión hasta el agotamiento al final de la misión Stardust NExT .

El 19 de marzo de 2006, los científicos de Stardust anunciaron que estaban considerando la posibilidad de redirigir la nave espacial en una misión secundaria para obtener imágenes del cometa Tempel 1 . El cometa fue previamente el objetivo de la misión Deep Impact en 2005, enviando un impactador a la superficie. La posibilidad de esta extensión podría ser vital para recopilar imágenes del cráter de impacto que Deep Impact no logró capturar debido al polvo del impacto que oscureció la superficie.

El 3 de julio de 2007, la extensión de la misión fue aprobada y rebautizada como Nueva Exploración de Tempel 1 (NExT). Esta investigación proporcionaría el primer vistazo a los cambios producidos en el núcleo de un cometa después de una aproximación cercana al Sol. NExT también ampliaría el mapeo de Tempel 1, convirtiéndolo en el núcleo de cometa más mapeado hasta la fecha. Este mapeo ayudaría a abordar las principales cuestiones de la geología del núcleo del cometa. Se esperaba que la misión de sobrevuelo consumiera casi todo el combustible restante, señalando el final de la operatividad de la nave espacial. ^[28] El software AutoNav (para navegación autónoma) controlaría la nave espacial durante los 30 minutos previos al encuentro. ^[36]

Los objetivos de la misión incluían los siguientes: ^[36]

Objetivos principales

• Amplíe la comprensión actual de los procesos que afectan las superficies de los núcleos de los cometas documentando los cambios que han ocurrido en el cometa Tempel 1 entre dos pasajes sucesivos de perihelio u órbitas alrededor del Sol.
• Amplíe el mapeo geológico del núcleo de Tempel 1 para dilucidar el alcance y la naturaleza de las capas, y ayude a refinar los modelos de formación y estructura de los núcleos de cometas.
• Ampliar el estudio de depósitos de flujo suave, áreas activas y exposición conocida de hielo de agua.

Objetivos secundarios

• Potencialmente imaginen y caractericen el cráter producido por Deep Impact en julio de 2005, para comprender mejor la estructura y propiedades mecánicas de los núcleos cometarios y dilucidar los procesos de formación de cráteres en ellos.
• Mida la densidad y la distribución de masa de las partículas de polvo dentro del coma utilizando el Instrumento de monitorización de flujo de polvo.
• Analice la composición de las partículas de polvo dentro del coma utilizando el analizador de polvo de cometas e interestelares.

Encuentro con Tempel 1

Artículo principal: 9P / Tempel

A las 04:39:10 UTC del 15 de febrero de 2011, Stardust-NExT se encontró con el Tempel 1 desde una distancia de 181 km (112 mi). ^{[7] [8]} Aproximadamente 72 imágenes fueron adquiridas durante el encuentro. Estos mostraron cambios en el terreno y revelaron porciones del cometa nunca vistas por Deep Impact . ^[37] También se observó el sitio del impacto de Deep Impact , aunque apenas era visible debido al material que se había depositado de nuevo en el cráter. ^[38]

• Tempel 1 de la nave espacial Stardust-NExT durante la aproximación más cercana

• Imágenes de comparación de 'antes y después' de Tempel 1 por Deep Impact ( izquierda ) y Stardust ( derecha )

Fin de la misión extendida

El 24 de marzo de 2011, aproximadamente a las 23:00 UTC, Stardust realizó una combustión para consumir el combustible restante. ^[32] A la nave espacial le quedaba poco combustible y los científicos esperaban que los datos recopilados ayudaran en el desarrollo de un sistema más preciso para estimar los niveles de combustible en las naves espaciales. Una vez recopilados los datos, no fue posible seguir apuntando la antena y el transmisor se apagó. La nave espacial envió un reconocimiento desde aproximadamente 312 millones de kilómetros (194 millones de millas) de distancia en el espacio. ^[4]

Devolución de muestra

Cápsula de aterrizaje vista por el equipo de recuperación

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El 15 de enero de 2006, a las 05:57 UTC, la cápsula de retorno de muestra se separó con éxito de Stardust . El SRC volvió a entrar en la atmósfera de la Tierra a las 09:57 UTC, ^[39] con una velocidad de 12,9 km / s, la velocidad de reentrada más rápida a la atmósfera de la Tierra jamás alcanzada por un objeto creado por humanos. ^[40] La cápsula siguió un perfil de reentrada drástico, pasando de una velocidad de Mach 36 a una velocidad subsónica en 110 segundos. ^{[41] [ Verificación fallida ] La} desaceleración máxima fue de 34  g , ^{[42] se} encontró 40 segundos después de la reentrada a una altitud de 55 km sobre Spring Creek, Nevada . ^[41] ElEl escudo térmico de ablador de carbono impregnado con fenólico (PICA) , producido por Fiber Materials Inc., alcanzó una temperatura de más de 2900 ° C durante esta reentrada pronunciada. ^[43] La cápsula luego se lanzó en paracaídas al suelo y finalmente aterrizó a las 10:12 UTC en el campo de pruebas y entrenamiento de Utah , cerca del campo de pruebas Dugway del ejército de EE. UU . ^{[5] [44]} La cápsula fue luego transportada por aviones militares desde Utah a la Base de la Fuerza Aérea Ellington en Houston , Texas , luego transferida por carretera en un convoy sin previo aviso a la instalación de Conservación de Materiales Planetarios en el Centro Espacial Johnson en Houston para comenzar el análisis.^{[6] [45]}

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Procesamiento de muestras

Granos de polvo visibles en el colector de aerogel

El recipiente de la muestra se llevó a una sala limpia con un factor de limpieza 100 veces mayor que el de la sala de operaciones de un hospital para garantizar que el polvo interestelar y del cometa no estuviera contaminado. ^[46] Las estimaciones preliminares sugirieron que al menos un millón  de partículas microscópicas de polvo estaban incrustadas en el colector de aerogel . Se encontró que diez partículas tenían al menos 100  micrómetros (0,1 mm) y las más grandes aproximadamente 1.000 micrómetros (1 mm). También se encontraron unos 45  impactos de polvo interestelar en el colector de muestras, que residía en la parte posterior del colector de polvo cometario. Los granos de polvo están siendo observados y analizados por un equipo de voluntarios a través de la computación distribuida.proyecto, Stardust @ Home .

En diciembre de 2006, se publicaron siete artículos en la revista científica Science , en los que se discutían los detalles iniciales del análisis de la muestra. Entre los hallazgos se encuentran: una amplia gama de compuestos orgánicos , incluidos dos que contienen nitrógeno biológicamente utilizable ; hidrocarburos alifáticos autóctonos con longitudes de cadena más largas que las observadas en el medio interestelar difuso ; abundantes silicatos amorfos además de silicatos cristalinos como olivino y piroxeno , demostrando consistencia con la mezcla de materia del Sistema Solar y materia interestelar, previamente deducida espectroscópicamentea partir de observaciones terrestres; ^[47] Se encontró que los silicatos hidratados y los minerales de carbonato estaban ausentes, lo que sugiere una falta de procesamiento acuoso del polvo cometario; también se encontró carbono puro limitado ( CHON ) ^{[ aclaración necesaria ]} en las muestras devueltas; Se encontró metilamina y etilamina en el aerogel, pero no se asoció con partículas específicas.

En 2010, el Dr. Andrew Westphal anunció que el voluntario de Stardust @ home Bruce Hudson encontró una pista (etiquetada como "I1043,1,30") entre las muchas imágenes del aerogel que puede contener un grano de polvo interestelar. ^[48] El programa permite que cualquier descubrimiento voluntario sea reconocido y nombrado por el voluntario. Hudson llamó a su descubrimiento "Orión". ^[49]

Certificado Stardust @ Home

En abril de 2011, científicos de la Universidad de Arizona descubrieron evidencia de la presencia de agua líquida en el cometa Wild 2 . Han encontrado minerales de sulfuro de hierro y cobre que deben haberse formado en presencia de agua. El descubrimiento rompe el paradigma existente de que los cometas nunca se calientan lo suficiente como para derretir su masa helada. ^[50] En la primavera de 2014, se anunció la recuperación de partículas de polvo interestelar de la misión Stardust del programa Discovery. ^[51]

Las muestras de Stardust están actualmente disponibles para que todos las identifiquen después de completar la capacitación en la página web de Berkeley. ^[52]

Ubicación de la nave espacial

La cápsula de retorno se encuentra actualmente en el Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington, DC Comenzó su exhibición allí el 1 de octubre de 2008, el 50 aniversario del establecimiento de la NASA. La cápsula de retorno se muestra en el modo de recolección de muestras, junto con una muestra del aerogel utilizado para recolectar muestras. ^[53]

Resultados

Las muestras de cometas muestran que las regiones exteriores del Sistema Solar temprano no estaban aisladas y no eran un refugio donde los materiales interestelares pudieran sobrevivir comúnmente. ^[54] Los datos sugieren que el material del Sistema Solar interior a alta temperatura se formó y posteriormente fue transferido al cinturón de Kuiper . ^[55]

Glicina

En 2009, la NASA anunció que los científicos habían identificado por primera vez uno de los componentes químicos fundamentales de la vida en un cometa: se detectó glicina , un aminoácido, en el material expulsado del cometa Wild 2 en 2004 y capturado por el Sonda de polvo de estrellas. Se ha detectado glicina en meteoritos antes y también hay observaciones en nubes de gas interestelar, pero el hallazgo de Stardust se describe como el primero en material cometario. El análisis de isótopos indica que el Bombardeo Intenso Tardío incluyó impactos de cometas después de la fusión de la Tierra pero antes de que evolucionara la vida. ^[56]Carl Pilcher, quien dirige el Instituto de Astrobiología de la NASA, comentó que "el descubrimiento de glicina en un cometa apoya la idea de que los componentes fundamentales de la vida prevalecen en el espacio y refuerza el argumento de que la vida en el universo puede ser común en lugar de rara". ^[57]

Ver también

• Lista de misiones a cometas
• Génesis , muestra de retorno del viento solar
• Hayabusa , muestra de retorno de un asteroide
• Lista de naves espaciales sin tripulación por programa
• Nave espacial robótica
• Exploración espacial
• Sonda espacial
• Cronología de satélites artificiales y sondas espaciales
• Cronograma de los primeros lanzamientos orbitales por país
• Cronología de la exploración del Sistema Solar

Referencias

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enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Stardust (nave espacial) .

• Sitio web de Stardust en NASA.gov
• Sitio web de Stardust del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA
• Sitio web Stardust-NExT del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA
• Archivo de la misión Stardust en el sistema de datos planetarios de la NASA, nodo de cuerpos pequeños
• Archivo de la misión Stardust-NExT en el sistema de datos planetarios de la NASA, nodo de cuerpos pequeños