Mensajero (AMS)

"Messenger" ( eng.  MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging - MESSENGER ) es una estación interplanetaria automática estadounidense (AMS) para el estudio de Mercurio . Lanzado el 3 de agosto de 2004 desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en un vehículo de lanzamiento Delta 7925H-9.5 . El 18 de marzo de 2011 a las 01:10 UTC, la estación entró con éxito en la órbita de Mercurio [1] . El vuelo finalizó el 30 de abril de 2015, cuando la estación cayó sobre Mercurio [2] .

Misiones de vuelo

Mercurio es uno de los objetos menos explorados del sistema solar. Antes del Messenger, solo una nave espacial  , la Mariner-10 , voló alrededor del planeta 3 veces en 1974-1975 . Se fotografió menos de la mitad de la superficie de Mercurio, no hubo datos sobre la composición química, la estructura del planeta y mucho más. Para llenar estos vacíos , la NASA organizó la misión Messenger. Después de que se tomó la decisión de extender la vida útil del aparato por un año (inicialmente, se suponía que terminaría el trabajo el 17 de marzo de 2012), la misión también incluyó el estudio del impacto del aumento de la actividad solar en Mercurio durante el comienzo de un nuevo ciclo solar [3] .

El diseño del aparato

La masa inicial del "Messenger" de AMS es de aproximadamente 1100 kg, y casi 600 kg (más de la mitad de la masa total) es combustible. El cuerpo del aparato estaba hecho de fibra de carbono y tiene unas dimensiones de 1,42 × 1,85 × 1,27 m Debido a la importante potencia de la radiación solar cerca de la órbita de Mercurio (11 veces mayor que la de la Tierra), se tomaron medidas especiales para asegurar modo KA aceptable. El lado del aparato que mira hacia el Sol se cubrió con una pantalla solar de 2,5 × 2 m, el cuerpo mismo se envolvió con aislamiento térmico multicapa y se proporcionaron radiadores y tubos de calor para eliminar el calor del cuerpo de la nave espacial. La fuente de alimentación de la estación eran dos paneles giratorios de una cara de baterías solares (SB) de 1,5 × 1,65 m de tamaño con fotocélulas de arseniuro de galio . Podían generar más de 2 kW , pero solo 385-485 W eran suficientes para el dispositivo en la etapa de vuelo y 640 W cuando operaba en órbita, por lo que el SB se orientó en diferentes ángulos. Además, el 67% de los paneles son pequeños espejos que reflejan la mayor parte de los rayos del sol y evitan que los paneles se sobrecalienten.

El sistema de propulsión de la estación incluye un motor sustentador de dos componentes con un empuje de 68 kgf para grandes maniobras y 16 motores cohete pequeños de un solo componente . El combustible ( hidrazina ) y el oxidante ( tetróxido de diatrógeno ) se almacenaron en tres tanques de titanio de 56 cm de diámetro y 104 cm de largo; el helio , a alta presión, proporcionaba su suministro a los motores. El sistema de comunicación del dispositivo incluía dos antenas de matriz en fase HGA de alta ganancia , así como dos antenas de ventilador MGA de ganancia media y cuatro antenas LGA de baja ganancia. Todas las antenas fueron fijas, lo que aumentó su confiabilidad; en este caso, las señales de matriz en fase (utilizadas por primera vez en el "espacio profundo") podrían dirigirse en un ángulo de hasta 45 ° con respecto al eje de la antena. El transmisor de 11 vatios proporcionó transmisión de datos desde la placa a la Tierra en la banda X a una velocidad de 9,9 bit/s a 104 kbit/s . Los comandos de la Tierra iban a bordo a una velocidad de 7,8 a 500 bps . La orientación se llevó a cabo utilizando dos rastreadores de estrellas , así como cuatro giroscopios y cuatro acelerómetros , que forman parte de la unidad de medida inercial IMU (Inertial Measurement Unit). El “cerebro” del dispositivo eran 2 módulos electrónicos integrados IEM (principal y de respaldo), cada uno de ellos contaba con un procesador principal RAD6000 (25 MHz ) y un procesador similar para protección contra fallas (10 MHz). Cada IEM también incluía almacenamiento de estado sólido con hasta 1 GB de memoria .

Equipo científico

El equipo científico de AMS incluía:

1. La cámara de modo dual MDIS (Mercury Dual Imaging System) fue diseñada para levantamientos topográficos y estudios detallados del paisaje de Mercurio; consistía en cámaras multiespectrales de ángulo amplio y de ángulo estrecho. La cámara gran angular tenía un campo de visión de 10,5° y 12 filtros diferentes para observar en el rango espectral de 400 a 1100 nm . Cámara de ángulo estrecho con un campo de visión de 1,5° para obtener imágenes detalladas en blanco y negro de la superficie del planeta.
2. Espectrómetro de rayos X XRS (Espectrómetro de rayos X) diseñado para determinar la composición elemental de una capa superior delgada (1 mm) de la superficie de Mercurio con una resolución de 200 a 1000 km . Registró rayos X con energías que van de 1 a 10 keV , donde se ubicaron las líneas espectrales de magnesio, aluminio, silicio, azufre, calcio, titanio y hierro, así como rayos X solares y radiación gamma .
3. Espectrómetro gamma y espectrómetro de neutrones GRNS (Espectrómetro de rayos gamma y neutrones) diseñado para detectar neutrones y rayos gamma de elementos en la superficie de Mercurio, emitidos bajo la influencia de la radiación cósmica, así como la radiación natural de elementos radiactivos . El dispositivo se utilizó para mapear la superficie del planeta con el fin de determinar la composición elemental de su corteza y, en particular, para detectar el hielo polar.
4. Espectrómetro de Partículas Energéticas y Plasma EPPS ( Espectrómetro de Partículas Energéticas y Plasma) diseñado para estudiar la composición, distribución y energía de las partículas cargadas en la magnetosfera de Mercurio. Consistía en un espectrómetro de partículas cargadas con EPS y un espectrómetro de plasma de alta velocidad FIPS.
5. Espectrómetro de Composición Atmosférica y Superficial de Mercurio MASCS (Espectrómetro de Composición Atmosférica y Superficial de Mercurio) diseñado para determinar la composición de la atmósfera superior y la superficie de Mercurio. Incluía dos espectrómetros: visible y UV y visible e IR .
6. Altímetro láser MLA (Mercury Laser Altimeter) diseñado para el levantamiento topográfico de alta precisión de la superficie de Mercurio.
7. Magnetómetro de tres componentes MAG diseñado para estudiar anomalías magnéticas en la superficie de Mercurio, así como para estudiar la estructura y dinámica de su campo magnético .

Vuelo a Mercurio

Mercurio es uno de los objetos más escurridizos del sistema solar: para pasar de una órbita cercana a la Tierra a una cercana a Mercurio , es necesario extinguir una parte importante de la velocidad orbital de la Tierra, que es de aproximadamente 30 km/s. En la actualidad, ninguna nave espacial es capaz de volar directamente a Mercurio, y generalmente se emplea una estrategia compleja de numerosas maniobras de asistencia por gravedad .

La trayectoria del "Messenger" proporcionó 6 maniobras de este tipo: el 2 de agosto de 2005, el dispositivo pasó a una altitud de 2347 km desde la superficie de la Tierra, el 24 de octubre de 2006, se realizó un sobrevuelo cerca de Venus con una altura mínima de 2992 km, el 5 de junio de 2007, el Mensajero voló nuevamente cerca de Venus a lo largo del límite superior de las nubes a una altitud de 338 km desde la superficie del planeta.

No se planeó ningún programa científico durante el primer sobrevuelo de Venus porque Venus y el Sol estaban en conjunción superior . Durante su segundo sobrevuelo de Venus, Messenger tomó una serie de 50 imágenes del planeta en retroceso: la primera a una distancia de 60,6 mil km del planeta, la última a una distancia de 89,3 mil km . Durante el segundo sobrevuelo de Venus, Messenger también realizó un trabajo conjunto para estudiar la superficie de Venus con la nave espacial europea Venera Express . Además de la posibilidad de comparar datos obtenidos por dos naves espaciales que se encuentran en trayectorias diferentes y que cuentan con distintos instrumentos de investigación, este trabajo se ha convertido para Messenger en una prueba del funcionamiento de su equipamiento científico.

El 14 de enero a las 19:04 UTC, el 6 de octubre de 2008 y el 30 de septiembre de 2009, el Messenger realizó sobrevuelos cerca de Mercurio y el 18 de marzo de 2011 entró en una órbita polar altamente elíptica alrededor del planeta más cercano al Sol. La altura más baja en el periapsis fue de 200 km. Se suponía que el dispositivo funcionaría en la órbita de Mercurio durante dos días de Mercurio, es decir, un poco menos de un año terrestre.

El 14 de enero de 2008, Messenger realizó su primer sobrevuelo de Mercurio (distancia mínima 200 km), transmitiendo imágenes detalladas de la superficie.

El 6 de octubre de 2008, la sonda Messenger realizó su segundo sobrevuelo muy cerca de Mercurio. Durante el sobrevuelo se obtuvieron imágenes de Mercurio, que revelaron áreas incomprensibles de materia oscura, abundantemente dispersas sobre su superficie. Son mucho más oscuros que el fondo y parecen ser "baches" dejados por impactos de meteoritos. Sin embargo, no todos los cráteres, incluso de la misma profundidad, muestran material de la misma estructura en el fondo, lo que indica que la distribución de la materia bajo la superficie del planeta no es uniforme. El planeta más pequeño resultó ser geológicamente no tan simple, y su estructura no es un " sándwich " elemental. .

Se desconoce la composición de esta roca oscura. Quizá contenga un mineral oscuro como la ilmenita , formada por hierro y titanio y muy común no solo en la Tierra, sino también en la Luna. También puede ser de silicio con inclusiones de hierro. Los científicos esperan que más investigaciones sobre Messenger arrojen más luz sobre estas áreas oscuras. .

Además, durante el segundo sobrevuelo, la sonda midió cuidadosamente el paisaje de Mercurio y mostró que en altura permanece sorprendentemente constante en el área explorada. Esta zona (hemisferio occidental, vecindad ecuatorial) es un 30% más plana que la opuesta. En la corteza de Mercurio se encontró una fuerte caída de hasta 600 m, que puede ser una " cicatriz " que quedó en el planeta como resultado de su contracción durante un período de rápido enfriamiento.

El 29 de septiembre de 2009, Messenger realizó su tercer sobrevuelo de Mercurio. A las 21:55 UTC el aparato pasó a una distancia de 228 km de la superficie del planeta [4] .

El 17 de marzo de 2011, Messenger realizó una maniobra de desaceleración y comenzó a entrar en órbita alrededor de Mercurio [5] .

El 18 de marzo a las 4 a. m., hora de Moscú, Messenger completó su desaceleración y entró en órbita alrededor de Mercurio. El programa de investigación incluía la búsqueda de agua en el planeta, así como averiguar por qué el núcleo del planeta ocupa más del 70% de su volumen [6] .

El 29 de marzo, la sonda transmitió las primeras imágenes de la superficie del planeta desde su órbita permanente. En seis horas se transmitieron 363 imágenes. En total, estaba previsto realizar unas 75.000 fotografías [7] .

Apagar

Debido a la influencia de la atracción del Sol, la órbita de cualquier satélite de Mercurio cambia con bastante rapidez. A finales de 2014, Messenger se quedó sin combustible, por lo que fue imposible corregir la órbita. Gradualmente , el periápside comenzó a desplazarse más y más hacia la superficie de Mercurio. El 30 de abril de 2015, Messenger completó su misión al estrellarse contra la superficie del planeta [8] . Se supone que el lugar del impacto está ubicado en el punto 54,4° N 149,9° W, cerca del cráter Janacek [9] . El momento mismo de la caída no se observó desde la Tierra, ya que el aparato cayó al otro lado de Mercurio, que en ese momento no era visible desde la Tierra.

Resultados

Durante el funcionamiento del dispositivo se obtuvieron más de 277 mil imágenes [10] , incluidas imágenes de zonas que no habían sido fotografiadas antes. Se han encontrado salientes largos , surcos inusuales y muchas otras características .

El análisis de las erupciones solares del detector de neutrones de la sonda mostró la presencia de neutrones de alta energía , que no se pueden observar en la órbita de la Tierra debido a su corta vida útil.

Un análisis de la magnetosfera de Mercurio durante los sobrevuelos de enero y octubre llevó a la conclusión de que existe una fuerte interacción entre los campos magnéticos del planeta y el viento solar [11] .

Datos interesantes

Messenger tardó seis años y medio en entrar en órbita alrededor del planeta. En comparación, el vuelo a Plutón , mucho más distante, de la misión New Horizons tomó solo tres años más (pero el aparato New Horizons no entró en la órbita de Plutón, sino que hizo observaciones de sobrevuelo del planeta enano y sus satélites).

"Retrato de familia"

El 18 de febrero de 2011 se publicó en el sitio web de la misión un "retrato familiar" de los planetas del sistema solar , que es un collage de 34 fotografías recibidas por Messenger en noviembre de 2010. Debido a la distancia, solo Neptuno y Urano no son visibles. El collage es una especie de complemento al retrato familiar tomado por la Voyager el 14 de febrero de 1990 [12] .

Notas

1. ↑ 1 2 MESSENGER comienza una órbita histórica alrededor de Mercurio  (ing.)  (enlace no disponible) (17 de marzo de 2011). Fecha de acceso: 18 de marzo de 2011. Archivado desde el original el 27 de marzo de 2013.
2. ↑ Córum, Jonathan . Curso de colisión de Messenger con Mercurio , New York Times  (30 de abril de 2015). Archivado desde el original el 31 de marzo de 2019. Consultado el 30 de abril de 2015.
3. ↑ La NASA extiende la vida útil de la sonda MESSENGER . Revista Space (17 de noviembre de 2011). Consultado el 17 de noviembre de 2011. Archivado desde el original el 2 de diciembre de 2013. (indefinido)
4. ↑ La sonda Messenger se acercó a Mercurio . Lenta.ru (30 de septiembre de 2009). Consultado el 26 de junio de 2020. Archivado desde el original el 14 de agosto de 2020. (indefinido)
5. ↑ La sonda Messenger entró con éxito en órbita alrededor de Mercurio . RIA Novosti (18 de marzo de 2011). Fecha de acceso: 27 de noviembre de 2013. Archivado desde el original el 2 de diciembre de 2013. (Ruso)
6. ↑ El aparato terrestre entró por primera vez en la órbita de Mercurio (enlace inaccesible) . Membrana (18 de marzo de 2011). Consultado el 18 de marzo de 2011. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2011. (indefinido) 
7. ↑ "Messenger" transmitió las primeras imágenes de Mercurio desde la órbita . Lenta.ru (30 de marzo de 2011). Consultado el 26 de junio de 2020. Archivado desde el original el 13 de junio de 2021. (indefinido)
8. ↑ La estación interplanetaria Messenger se estrelló en la superficie de Mercurio . interfax (30 de abril de 2015). Consultado el 1 de mayo de 2015. Archivado desde el original el 24 de diciembre de 2016. (indefinido)
9. ↑ La misión Mercury Messenger termina con un final aplastante . Archivado el 2 de mayo de 2015 en Wayback Machine , Universe Today .
10. ↑ Entiérrame detrás del cráter. El primer satélite artificial de Mercurio pronto chocará contra su superficie
11. ↑ MESSENGER Team to Present New Mercury Science Results at AGU Fall Meeting  (inglés)  (enlace no disponible) (12 de diciembre de 2008). Archivado desde el original el 17 de febrero de 2012.
12. ↑ A Solar System Family Portrait, from the Inside Out  (inglés)  (el enlace no está disponible) (18 de febrero de 2011). Consultado el 18 de febrero de 2011. Archivado desde el original el 12 de mayo de 2013.

Enlaces

• messenger.jhuapl.edu - Sitio web oficial de Messenger
• "Messenger"  - artículo en Lentapedia . año 2012.
• MENSAJERO Misión a  Mercurio . NASA.
• Nave espacial MESSENGER: ¿qué hay dentro? (enlace no disponible) . Archivado desde el original el 20 de febrero de 2008.  (indefinido) enCompulent
• Sobolev Iván. Messenger: sobre hielo y fuego  // Variante Trinity . - 8.12.2015. - Nº 24 (193) .
• La sonda MESSENGER se acerca a Mercurio (enlace inaccesible) . Archivado desde el original el 26 de enero de 2012.  (indefinido) enCompulent
• Cola detrás de Mercurio . Gazeta.Ru (31 de enero de 2008). (indefinido)
• El Mensajero se acerca a Mercurio . Polit.ru (11 de enero de 2008). (indefinido)

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