Orbitador de reconocimiento de Marte | |
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MRO | |
Cliente | NASA / JPL |
Fabricante |
Lockheed Martin Space Systems Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad de Arizona Agencia Espacial Italiana Malin Space Science Systems |
Operador | Laboratorio de Propulsión a Chorro |
Satélite | Marte |
plataforma de lanzamiento | cabo Cañaveral |
vehículo de lanzamiento | Atlas V-401 |
lanzar | 12 de agosto de 2005 11:43:00 UTC |
Entrando en órbita | 10 de marzo de 2006 21:24:00 UTC |
ID COSPAR | 2005-029A |
SCN | 28788 |
Especificaciones | |
Peso | 2180 kg, combustible: 1149 kg |
Energía | 2000W [ 1] |
Fuentes de alimentación | Dos paneles solares de 20 m² |
Duración de la vida activa | Planificado: 2 años terrestres Actual: 17 años 2 meses 16 días |
Elementos orbitales | |
tipo de órbita | Polar |
Estado animico | 93° |
Período de circulación | 122 minutos |
apocentro | 320 kilometros |
pericentro | 255 kilometros |
equipo objetivo | |
carril de captura | 6 kilómetros |
Velocidad de transmisión | hasta 4Mbps |
logotipo de la misión | |
marsprogram.jpl.nasa.gov/… | |
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Mars Reconnaissance Orbiter , MRO (también conocido como satélite de reconocimiento marciano o MRS ) es una estación interplanetaria automática multifuncional (AMS) de la NASA diseñada para explorar Marte . El dispositivo fue construido por Lockheed Martin bajo la dirección del Laboratorio de Propulsión a Chorro , se gastaron $ 720 millones en el proyecto.El dispositivo es operado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro ( Instituto de Tecnología de California ); el lado científico de la misión es administrado por la NASA ( Washington, D.C. ).
Lanzado el 12 de agosto de 2005 desde el puerto espacial de Cabo Cañaveral en un vehículo de lanzamiento Atlas V. Habiendo llegado a Marte el 10 de marzo de 2006, inició una serie de maniobras para entrar en la órbita deseada , utilizando la llamada. frenado aerodinámico (frenar en la atmósfera superior del planeta puede ahorrar combustible significativamente). Las maniobras orbitales y diversas comprobaciones y calibraciones de equipos finalizaron en noviembre de 2006, tras lo cual el dispositivo comenzó a funcionar.
Al ingresar a la órbita de Marte, MRO se unió a las cinco naves espaciales en funcionamiento activo que estaban en órbita o en la superficie del planeta en ese momento: Mars Global Surveyor , Mars Odyssey , Mars Express y rovers ( Spirit y Opportunity ), por lo tanto, un Se estableció un récord para el número de naves espaciales en funcionamiento activo en órbita y en la superficie de Marte.
El MRO contiene una gama de instrumentos científicos como cámaras, espectrómetros y radares que se utilizan para analizar la topografía, la estratigrafía, los minerales y el hielo de Marte. La investigación sobre el clima y la superficie de Marte, la búsqueda de posibles lugares de aterrizaje y un nuevo sistema de telecomunicaciones allanan el camino para futuras naves espaciales. El sistema de telecomunicaciones MRO transmite más datos a la Tierra que todos los vehículos interplanetarios anteriores juntos y puede servir como un poderoso repetidor orbital para otros programas de investigación [2] .
El MRO se basa en el exitoso Mars Global Surveyor , que realizó estudios orbitales de Marte. El nuevo satélite incluye una gran cámara para capturar fotografías de alta resolución. Al respecto, Jim Garvin afirmó que el MRO sería “un microscopio en órbita” [3] . MRO también tiene un espectrógrafo infrarrojo.
El 3 de octubre de 2001, la NASA seleccionó a Lockheed Martin como contratista principal de la nave espacial [4] . A finales de 2001, se habían seleccionado todos los instrumentos de la misión. No se cometieron errores graves durante la construcción del MRO, el dispositivo se entregó al Centro Espacial Kennedy y estuvo listo para su lanzamiento el 1 de mayo de 2005 [5] .
El costo del proyecto fue de unos 720 millones de dólares [6] , de los cuales 450 millones de dólares se destinaron a la creación del propio dispositivo.
MRO fue una de las dos misiones consideradas por la NASA como candidatas para la ventana de lanzamiento de 2003 . Sin embargo, durante el proceso de selección, se eligieron los Mars Exploration Rovers , y el lanzamiento del orbitador se pospuso para 2005 [7] . La NASA anunció el nombre final del dispositivo, Mars Reconnaissance Orbiter, el 26 de octubre de 2000 [8] .
La misión científica MRO se programó originalmente para 2 años terrestres, de noviembre de 2006 a noviembre de 2008. Uno de los principales objetivos de la misión es crear un mapa detallado del paisaje marciano usando una cámara de alta resolución y seleccionar sitios de aterrizaje para futuras misiones en la superficie de Marte. El MRO desempeñó un papel importante en la elección del lugar de aterrizaje del Phoenix Lander, que estudió las condiciones en la parte polar de Marte [9] . El sitio elegido por los científicos fue filmado con la cámara HiRISE y resultó que el lugar estaba lleno de rocas. Después del análisis de las cámaras HiRISE y THEMIS, se eligió a Mars Odysseus como una nueva ubicación. También se exploraron los sitios de aterrizaje para el rover móvil Mars Science Laboratory . MRO transmitió telemetría durante el aterrizaje de estos dispositivos y actuó como un relé de telecomunicaciones para ellos.
MRO utiliza su instrumentación científica para estudiar el clima, el clima, la atmósfera y la geología de Marte; buscando señales de agua líquida en los casquetes polares y debajo de la superficie del planeta. Además, MRO está buscando los restos del Mars Polar Lander y el Beagle 2 [10] , que se habían perdido anteriormente . Después de que terminó su programa científico principal, la misión se amplió como un sistema de navegación y retransmisión para módulos de aterrizaje y rovers [11] .
El 12 de agosto de 2005, MRO fue lanzado por un cohete Atlas V-401 desde el Space Launch Complex 41 en Cabo Cañaveral [12] . La etapa superior del cohete completó su trabajo en 56 minutos, enviando al MRO a una órbita de transferencia interplanetaria de Hohmann [13] .
MRO voló a través del espacio interplanetario durante siete meses y medio antes de llegar a Marte. Durante el vuelo, la mayoría de los instrumentos científicos fueron probados y calibrados. Para asegurar la trayectoria correcta para alcanzar la órbita de Marte, se planificaron cuatro maniobras correctivas y se discutió la necesidad de una quinta [14] . Sin embargo, solo se requirieron tres maniobras correctivas y se ahorraron 27 kg de combustible [15] .
MRO comenzó a orbitar Marte el 10 de marzo de 2006, pasando sobre el hemisferio sur a una altitud de 370-400 km. Los seis motores principales de MRO trabajaron durante 27 minutos para reducir la velocidad de la estación de 2900 a 1900 m/s. La temperatura del helio en el tanque de refuerzo fue más baja de lo esperado, lo que provocó que la presión en el tanque de combustible bajara unos 21 kPa. La reducción de la presión resultó en una reducción del 2 % en el empuje del motor, pero el MRO lo compensó automáticamente aumentando el tiempo de uso del motor en 33 segundos [16] .
Esta maniobra colocó a la nave en una órbita polar elíptica alta con un período de aproximadamente 35,5 horas [17] . El pericentro de esta órbita estaba a 3806 km del centro del planeta (426 km de la superficie), y el apocentro estaba a 47972 km del centro del planeta (44500 km de la superficie).
El 30 de marzo de 2006, MRO inició un largo proceso de desaceleración atmosférica que constaba de 3 etapas y requería la mitad del propulsor necesario para alcanzar una órbita circular baja en poco tiempo. Primero, durante las primeras cinco órbitas alrededor del planeta (una semana terrestre), el MRO usó sus propulsores para reducir el periápside de su órbita a la altitud de frenado atmosférica. Esta altura depende del espesor de la atmósfera, ya que la densidad de la atmósfera marciana cambia con las estaciones. En segundo lugar, utilizando sus propulsores y realizando cambios menores en la altura del periapsis, MRO mantuvo la resistencia atmosférica durante 445 órbitas alrededor del planeta (alrededor de 5 meses terrestres) para reducir el apocentro de la órbita a 450 kilómetros. Esto se hizo de tal manera que no se sobrecalentara el aparato, pero también para penetrar lo suficientemente profundo en la atmósfera de Marte, reduciendo la velocidad de la nave. En tercer lugar, después de que se completó el proceso, MRO usó sus propulsores para elevar su periápside más allá de la atmósfera marciana el 30 de agosto de 2006 [18] [19] .
En septiembre de 2006, el MRO encendió sus motores dos veces para afinar su trayectoria final, una órbita casi circular entre 250 y 316 kilómetros sobre la superficie de Marte [20] . Las antenas de radar SHARAD se desplegaron el 16 de septiembre. Todos los instrumentos científicos fueron probados y la mayoría fueron apagados antes de la conjunción solar , que ocurrió entre el 7 de octubre y el 6 de noviembre de 2006. Después de eso, comenzó la "Primera etapa científica".
El 17 de noviembre de 2006, la NASA anunció la prueba exitosa de MRO como un relé orbital. Los datos del rover Spirit se transmitieron al MRO y luego se enviaron de regreso a la Tierra.
El 29 de septiembre de 2006, MRO hizo su primera imagen de alta definición. En la imagen se distinguen objetos de hasta 90 cm de diámetro. El 6 de octubre de 2006, la NASA publicó imágenes detalladas del cráter Victoria con el rover Opportunity en el borde del cráter [21] . En noviembre, hubo problemas con dos herramientas MRO . El mecanismo escalonado de Mars Climate Sounder (MCS) pasó por alto varios comandos, lo que resultó en un ligero cambio en el campo de visión. Para diciembre, se suspendió la operación del instrumento, aunque se desarrolló una estrategia de operación en la que el instrumento realizaría la mayoría de sus observaciones planificadas [22] . Además, aumentó el ruido en la cámara HiRISE y se observaron varios píxeles "rotos" en los CCD. Aumentar el tiempo de calentamiento de la cámara mitigó los problemas. Las causas de las fallas no han sido encontradas, problemas similares en la operación del equipo pueden reaparecer [23] .
La cámara HiRISE continúa tomando imágenes de alta calidad que han ayudado a los científicos a estudiar la geología de Marte . El más importante de los descubrimientos es el hallazgo de indicios de la presencia de dióxido de carbono líquido (CO 2 ) o agua en la superficie del planeta en el pasado. El 25 de mayo de 2008, MRO filmó el momento en que el módulo de aterrizaje Phoenix se lanzaba en paracaídas.
En 2009, MRO comenzó a experimentar problemas de hardware repetidos, incluidos 4 reinicios repentinos y una interrupción de 4 meses de agosto a diciembre [24] . Los ingenieros no pudieron encontrar la causa de los problemas y se creó un nuevo software para ayudar a solucionar los problemas si se repiten.
El 6 de agosto de 2012, MRO estaba sobre el cráter Gale y durante el aterrizaje del nuevo rover Curiosity . La cámara HiRISE capturó el momento en que el rover descendió, la cápsula y el paracaídas supersónico del rover son visibles en la imagen.
El dispositivo tiene tres cámaras, dos espectrómetros y un radar. Además, dos subsistemas de ingeniería del satélite se pueden utilizar con fines científicos. MRO también contiene tres herramientas experimentales para probar y desarrollar tecnologías para futuros dispositivos [25] . Se espera que el MRO tome unas 5.000 fotografías al año [26] .
El Experimento científico de imágenes de alta resolución es una cámara que utiliza un telescopio reflector con un diámetro de 0,5 m, que es el telescopio más grande utilizado en el espacio profundo. Tiene una resolución de 1 microrradián , es decir, en la superficie de Marte desde una altura de 300 km se distinguen detalles de tan solo 30 cm de tamaño (0,3 m por píxel). A modo de comparación, muchas imágenes satelitales de la Tierra tienen una resolución de 0,5 m por píxel, y las imágenes en Google Maps tienen una resolución de hasta 1 metro por píxel [27] . La cámara HiRISE captura en tres rangos de color con longitudes de onda de 400 a 600 nm (azul-verde o BG), de 550 a 850 nm (rojo) y de 800 a 1000 nm (infrarrojo cercano o NIR) [28] .
El ancho de franja es de 1,2 km a 6 km para diferentes bandas. Cada imagen de 16,4 GB se comprime a 5 GB para su transmisión a la Tierra . Todas las imágenes tomadas con esta cámara se publican en su sitio web oficial en formato JPEG 2000 [29] [30] . Para facilitar la búsqueda de posibles lugares de aterrizaje para futuras misiones, la cámara puede crear imágenes en forma de estereopares, a partir de los cuales es posible calcular la topografía del terreno con una precisión de hasta 25 cm [31] . La cámara HiRISE fue creada por Ball Aerospace & Technologies .
La primera foto fue tomada el 24 de marzo de 2006.
La cámara de contexto pancromática (Cámara de contexto, CTX) captura imágenes monocromáticas en el rango de 500 a 800 nm, con una resolución de imagen máxima de hasta 6 metros por píxel. CTX tenía la intención de crear un mapa contextual de Marte, que sería útil en el futuro para las observaciones de la cámara HiRISE y el espectrómetro CRISM, junto con esto, la cámara se utiliza para crear mosaicos de grandes áreas de la superficie marciana , en largos -observaciones a largo plazo de cambios en la superficie de ciertas áreas, y para crear imágenes estereoscópicas de regiones clave y posibles sitios de aterrizaje para futuras misiones [32] [33] . La óptica CTX consta de un telescopio de lente de espejo Maksutov-Cassegrain con una distancia focal de 350 mm y una matriz CCD de 5064 píxeles. El dispositivo es capaz de capturar un área de 30 km de ancho y tiene suficiente memoria interna para almacenar una imagen con una longitud total de 160 km. Las imágenes resultantes se envían luego a la computadora principal de la máquina [34] . La cámara fue creada y operada por Malin Space Science Systems. Desde febrero de 2010, CTX ha cartografiado el 50% de toda la superficie de Marte . [35] En 2012, descubrió los puntos de caída de 25 kg de peso de lastre arrojados desde el Curiosity del Laboratorio de Ciencias de Marte durante el aterrizaje [36] .
El Mars Color Imager (MARCI) es una cámara de gran angular que captura la superficie de Marte en cinco bandas visibles y dos ultravioleta. La resolución de sus imágenes es relativamente baja. Cada día, MARCI toma alrededor de 84 fotos y crea un mapa global de Marte con una resolución de 1 a 10 km por píxel. Los mapas creados con esta cámara brindan un pronóstico meteorológico diario para Marte [37] , se pueden usar para caracterizar las fluctuaciones de temperatura anuales y estacionales, así como para detectar la presencia de vapor de agua y ozono en la atmósfera marciana . [38] La cámara fue creada y operada por Malin Space Science Systems. MARCI tiene una lente ojo de pez de 180 grados con un conjunto de siete filtros de color acoplados directamente a un solo sensor CCD [39] .
El espectrómetro compacto de imágenes de reconocimiento para Marte (CRISM) es un espectrómetro visible y de infrarrojo cercano que se utiliza para producir mapas mineralógicos detallados de la superficie marciana . El instrumento opera en el rango de longitud de onda de 370 a 3920 nm, midiendo el espectro en 544 canales (cada uno de 6,55 nm de ancho), con una resolución máxima de 18 metros por píxel, cuando opera desde una altura de 300 km. CRISM se utiliza para identificar minerales y sustancias químicas que indicarían actividad de agua presente o pasada en la superficie marciana. Incluyen: hierro , óxidos , silicatos laminares y carbonatos , cuyo espectro tiene características en el rango visible e infrarrojo [40] .
Mars Climate Sounder (MCS) es un espectrómetro con un canal de infrarrojo cercano/visible (de 0,3 a 3,0 µm) y ocho canales de infrarrojo lejano (de 12 a 50 µm). Los canales se utilizan para medir la temperatura, la presión, el vapor de agua y los niveles de polvo en la atmósfera. MCS observa la atmósfera en el horizonte de Marte, dividiéndola en secciones verticales y realizando sus mediciones dentro de cada sector de 5 km cada uno. Los datos del dispositivo se recopilan en mapas meteorológicos globales diarios, con sus principales indicadores: temperatura , presión , humedad y densidad del polvo. El espectrómetro tiene dos telescopios con una apertura de 4 cm y detectores diseñados para registrar la intensidad de la radiación en diferentes rangos.
Shallow Subsurface Radar (SHARAD) es un radar experimental diseñado para estudiar la estructura interna de los casquetes polares marcianos. También recopila datos sobre depósitos subterráneos de hielo, rocas y posiblemente agua líquida , que pueden estar en la superficie de Marte en algún momento . SHARAD utiliza ondas de radio RF en el rango de 15 a 25 MHz, lo que le permite distinguir capas de más de 7 ma profundidades de hasta 1 km. La resolución horizontal es de 0,3 a 3 km [41] . SHARAD está emparejado con el radar MARSIS en la nave espacial Mars Express , que tiene una resolución más baja pero es capaz de penetrar a profundidades mucho mayores. Ambos radares fueron construidos por la Agencia Espacial Italiana [42] .
Además de su equipo de filmación, MRO cuenta con muchas herramientas de ingeniería. El paquete de investigación de campo de gravedad se utiliza para estudiar el campo gravitacional a través de las variaciones de velocidad de la nave espacial , que incluye acelerómetros sensibles y mediciones Doppler de señales de radio transmitidas desde MRO a la Tierra [43] .
Gracias al equipo de radio definido por software Electra que opera en la banda UHF, es posible la comunicación entre MRO y otras naves espaciales. La tasa de transferencia de datos es de 1 kbps a 2 Mbps. Además de la comunicación por radio, Electra se utiliza para medir los desplazamientos Doppler, registrar señales de radio en el modo OLR para su posterior decodificación en la Tierra [44] , el tiempo se registra con alta precisión, alrededor de 5e−13. La información Doppler sobre el aterrizaje de módulos de aterrizaje o rovers puede permitir a los científicos determinar su ubicación en la superficie de Marte y la trayectoria del descenso. Dos vehículos MER anteriores ya usaban una generación anterior de una radio de este tipo instalada en la nave espacial Mars Odyssey . El equipo de radio Electra se utilizó para transmitir información de los rovers MER y Curiosity y el módulo de aterrizaje Phoenix Mars .
La cámara de navegación óptica toma imágenes de las lunas de Marte, Fobos y Deimos y le permite determinar la órbita exacta del MRO a partir de las coordenadas de las estrellas en estas imágenes. Aunque dicha opción de navegación no es necesaria para la misión, se utilizó como prueba de tecnologías que luego podrían usarse para calcular órbitas y aterrizar naves espaciales [45] . La cámara de navegación óptica se probó con éxito en febrero-marzo de 2006 [46] . Existe una propuesta para utilizar la cámara ONC para buscar lunas pequeñas, anillos de polvo y orbitadores antiguos [47] .
Los trabajadores de Lockheed Martin Space Systems en Denver ensamblaron la estructura de la nave espacial e instalaron los instrumentos científicos. Los instrumentos fueron construidos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro , la Universidad de Arizona y el Laboratorio Planetario Lunar .en Tucson , Arizona , en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland , la Agencia Espacial Italiana en Roma , y en Lockheed Martin Space Systems en San Diego . El costo total de la nave espacial fue de US $ 720 millones.
El cuerpo está hecho principalmente de materiales compuestos de carbono y placas de aluminio poroso . El tanque de combustible de titanio ocupa la mayor parte del volumen y la masa de la nave espacial y también aumenta significativamente su resistencia estructural. La masa total de la nave espacial es de unos 2180 kg, y su masa seca (sin combustible ) es de 1031 kg [48] .
El MRO recibe toda su energía eléctrica de dos paneles solares , cada uno de los cuales puede moverse independientemente alrededor de dos ejes (rotación arriba y abajo, o izquierda y derecha). Cada panel solar mide 5,35 metros × 2,53 metros y cubre un área de 9,5 m² con 3.744 células fotovoltaicas individuales . La unión triple altamente eficiente de las células solares convierte más del 26% de la energía solar directamente en electricidad. Todas las celdas están conectadas entre sí para generar un total de 32 voltios, que es el voltaje operativo para la mayoría de los dispositivos de la nave espacial. En la órbita de Marte, cada uno de los paneles solares produce más de 1 kW , es decir, la potencia total de generación de electricidad es de 2 kW [49] . A modo de comparación, paneles similares generarían unos 3 kW en la órbita terrestre , estando más cerca del Sol [50] . Los paneles solares se desplegaron poco después del lanzamiento y permanecerán desplegados durante toda la misión.
Durante el frenado atmosférico, los paneles solares jugaron un papel especial. Al desacelerar, la nave roza las capas superiores de la atmósfera marciana, con grandes paneles planos que actúan como un paracaídas para reducir la velocidad de la nave espacial y reducir el tamaño de su órbita. La fricción de la nave espacial contra la atmósfera durante el frenado atmosférico la calentó, y los paneles solares se calentaron más. Los paneles solares han sido diseñados para soportar temperaturas de casi 200°C.
El MRO tiene dos baterías de níquel-hidrógeno , que se utilizan para alimentar la nave espacial cuando está a la sombra de Marte y sus paneles solares no están expuestos a los rayos del sol. Cada batería tiene una capacidad de 50 amperios-hora (180 kC ) y un voltaje de 32 V, que es de 1600 vatios por hora. La nave espacial no puede utilizar todo el potencial de las baterías, porque cuando la batería se descarga, se produce una caída de tensión. Si el voltaje es de aproximadamente 20 V o cae por debajo, la computadora de a bordo deja de funcionar debido a un voltaje insuficiente, lo cual es muy peligroso para la nave espacial. Por lo tanto, solo alrededor del 40 % de la capacidad de la batería se utiliza para garantizar la seguridad. Además, este uso de baterías alarga significativamente su vida.
La antena parabólica de espacio profundo de 3 metros opera en la banda X (alrededor de 8 GHz) y en la banda Ka (32 GHz). Las tasas de transferencia de datos más altas son de hasta 6 Megabits por segundo , que es 10 veces mayor que las velocidades de los dispositivos anteriores. El dispositivo está equipado con dos amplificadores de banda X con una potencia de 100 W (uno de repuesto), un amplificador de banda Ka de 35 W y dos transpondedores SDST[2] .
Es el cráter nuevo más grande observado hasta ahora. Es 10 veces más grande que un nuevo cráter típico en la superficie de Marte. Creemos que tales cráteres pueden ocurrir, quizás una vez cada pocas décadas.
Texto original (inglés)[ mostrarocultar] "Este es el cráter nuevo más grande que hemos visto", dijo. "Tiene alrededor de 500 pies de ancho, o alrededor de dos cuadras de la ciudad, y aunque los meteoritos golpean el planeta todo el tiempo, este cráter es más de 10 veces más grande que los nuevos cráteres típicos que vemos formándose en Marte. "Pensamos que un cráter este El tamaño podría formarse en algún lugar del planeta una vez cada pocas décadas, tal vez una vez por generación, por lo que fue muy emocionante poder presenciar este evento".Tras el impacto, grandes trozos de hielo fueron expulsados a la superficie, lo que, según el director del Departamento de Investigación Planetaria de la NASA, el Dr. Lori Glaze (Dr. Lori Glaze) da la esperanza de que los futuros colonos obtengan agua de la Tierra [60] .
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