InSight, que aterrizará en Marte el 26 de Noviembre de 2018, es la abreviatura de Exploración del Interior del planeta que utiliza Investigaciones Sísmicas, Geodesia y Transporte de Calor.
Descripción de la misión
InSight es un módulo de aterrizaje, con un peso de 358 kilogramos. (Esto tiene más
o menos el mismo peso que Spirit y Opportunity juntos, pero solo un tercio del
peso de Curiosity.) Se basa en el diseño del módulo de aterrizaje Phoenix Mars,
pero los paneles solares son más grandes y estructuralmente más resistentes. La
plataforma está a un metro del suelo y mide aproximadamente 1,5 metros de
ancho. Sus paneles solares abarcan 6 metros y pueden generar hasta 700 vatios
en un día despejado con poco polvo acumulado.
InSight tiene dos instrumentos científicos:
Un sismómetro muy sensible y una sonda de
calor. Ambos se colocarán en la superficie con un brazo robótico.
Hay dos cámaras, un paquete de meteorología y un
experimento de radio ciencia.
Aquí hay una descripción general del video:
Primer lanzamiento interplanetario desde la
Costa Oeste de los Estados Unido (Vandenberg)s.
Desplegará el primer sismómetro en Marte que
realmente tocará el suelo, la sonda de calor más profunda y el primer
magnetómetro que haya en la superficie.
Será acompañado a Marte por los primeros dos
CubeSats de espacio profundo en la misión experimental de MarCO.
Ventanas de lanzamiento y línea de tiempo.
El período de lanzamiento dura del 5 de mayo al 8 de
junio de 2018. La ventana de lanzamiento dura dos horas cada día. El 5 de mayo,
la ventana abre a las 4:05 a.m. hora local (7:05 EDT y 11:05 UTC). Hay
oportunidades de lanzamiento cada cinco minutos dentro de cada ventana. Si el
lanzamiento se retrasa por un día, se desliza antes unos minutos al día
siguiente. La ventana de lanzamiento el 8 de junio abre a la 1:30 PDT / 4:30
EDT / 8:30 UTC. El lanzamiento debería ser visible desde gran parte del litoral
sur de California, en teoría, aunque las nubes bajas o la niebla son
condiciones comunes en la madrugada de la primavera aquí.
La principal diferencia entre Vandenberg y Kennedy es que
en Kennedy se lanza hacia el este y Vandenberg se lanza hacia el sur.
Típicamente, Kennedy lanza órbitas producidas más cerca del ecuador y
Vandenberg produce órbitas polares.
El vehículo de lanzamiento es un Atlas V 401. InSight's
será el 62º lanzamiento del Atlas V. "401" significa que el carenado
de carga útil es la opción más pequeña (4 metros de diámetro); no hay refuerzos
de correa adicionales unidos al refuerzo de núcleo común; y la etapa superior
del Centauro tiene un solo motor. Los satélites MarCO viajan dentro de un
portador de mamparo de popa, en el extremo inferior del Centauro.
InSight se separará del vehículo de lanzamiento dentro de
los 90 minutos de su lanzamiento. Sus paneles solares de etapa de crucero ya
estarán completamente desplegados. Después de la separación, determinará su
orientación en el espacio y luego adoptará la actitud correcta para la
comunicación con la Tierra. Las antenas de radio de Deep Space Network en
Goldstone deberían ser las primeras en recoger su señal, en algún momento entre
0 y 14 minutos después de la separación de la nave espacial.
InSight: Vista del apilado con su etapa de crucero.
Esta foto muestra el lado superior de la etapa de crucero
de la nave espacial InSight según los especialistas de Lockheed Martin Space
Systems, Denver, y lo conecta a la parte posterior de la nave espacial. La foto
fue tomada el 29 de abril de 2015.
NASA / JPL-Caltech
El sistema de vuelo InSight comprende el módulo de
aterrizaje, con su cubierta de componentes y cubierta de envoltura térmica,
encapsulado en el aeroshell formado por la cubierta posterior y el escudo
térmico, y coronado por la plataforma de crucero.
Viaje crucero y aterrizaje.
La etapa de crucero es un cilindro de aproximadamente un
metro de ancho, con dos paneles solares fijos que se extienden a 3,4 metros.
Tiene antenas, un transpondedor de radio, componentes electrónicos para los
paneles solares, dos sensores solares y dos seguidores de estrellas. No tiene
propulsores ni computadora; los propulsores de crucero están ubicados en la
carcasa trasera de la nave espacial, y la etapa de crucero es operada por el
cerebro electrónico del módulo de aterrizaje. La etapa de crucero se descartará
justo antes del aterrizaje.
La carcasa trasera tiene cuatro propulsores de maniobra
de corrección de trayectoria para un ajuste grueso del rumbo. También tiene
cuatro propulsores del sistema de control de reacción, para dar una dirección
precisa. El módulo de aterrizaje tiene 12 motores de descenso de 302 newtons (Se
define como la fuerza que aplicada durante un segundo a una masa de 1 kg
incrementa su velocidad en 1 m/s.)cada uno.
Aquí hay un resumen de los eventos de crucero esperados y
un diagrama de trayectoria. Dependiendo del rendimiento, la misión puede elegir
no realizar una o más de estas maniobras.
Vista esquemática de la fase de crucero InSight de la
Tierra a Marte, para el 5 de mayo de 2018, lanzamiento. Las fechas posibles de
lanzamiento son del 5 de mayo al 8 de junio. La fecha de llegada y la entrada
atmosférica en Marte serán el 26 de noviembre de 2018. Se programan seis
maniobras de trayectoria (TCM). Las fechas se dan en relación con el
lanzamiento o la entrada.
Evento
|
Fecha
(UTC)
|
Maniobra de corrección de
trayectoria (TCM) 1
|
15
de mayo de 2018
|
TCM 2
|
28
de julio de 2018
|
Comienza la fase de aproximación
|
27
de septiembre de 2018
|
TCM 3
|
12
de octubre de 2018
|
TCM 4
|
11
de noviembre de 2018
|
TCM 5
|
18
de noviembre de 2018
|
TCM 5 (oportunidad de copia de
seguridad)
|
21
de noviembre de 2018
|
TCM 6
|
25
de noviembre de 2018
|
TCM 6 (oportunidad de respaldo)
|
26
de noviembre de 2018
|
Día de aterrizaje
|
26
de noviembre de 2018
|
Colocación del instrumento completa
|
4 de
febrero de 2019
|
Colocación de sonda de calor
completa
|
25
de marzo de 2019
|
NASA / JPL-Caltech
LA TRAYECTORIA DE INSIGHT A MARTE.
Independientemente de la fecha de lanzamiento, la fecha
de llegada es el 26 de noviembre de 2018, aproximadamente a mediodía PST (15:00
EDT / 20:00 UTC). El sitio de aterrizaje está en 4.5N / 135.9E, en Elysium
Planitia (Elysium Planitia es la segunda región volcánica más grande de Marte,
después de Tharsis Montes. Incluye los volcanes de, de norte a sur: Hecates
Tholus, Elysium Mons y Albor Tholus, así como el cráter Lockyer. La región de
Elysium Planitia se encuentra centrada en torno a las coordenadas 2.0 N, 155.0
E y ocupa una superficie total aproximada de 2,5 millones de km²).
Elysium Planitia, una planicie lisa al norte del ecuador
es la ubicación perfecta para estudiar el profundo interior marciano.
Su sitio de aterrizaje, Elysium Planitia, fue elegido de
22 candidatos, y está centrado a aproximadamente 4.5 grados de latitud norte y
135.9 grados de longitud este; a unas 373 millas (600 kilómetros) del sitio de
aterrizaje de Curiosity, Gale Crater. Las ubicaciones de otros aterrizadores y
rovers de Marte están etiquetadas.
NASA/JPL/Caltech
El éxito científico y el aterrizaje seguro de InSight
dependen del aterrizaje en un área relativamente plana, con una elevación lo
suficientemente baja como para tener suficiente atmósfera sobre el sitio para
un aterrizaje seguro.
También depende de aterrizar en un área donde las rocas
son pocas. Elysium Planitia tiene la superficie adecuada para que los
instrumentos puedan explorar el interior profundo, y su proximidad al ecuador
garantiza que el módulo de aterrizaje con energía solar esté expuesto a la luz
solar.
Cuando aterrice, la nave espacial estará orientada al
sur, con paneles solares extendidos hacia el este y el oeste, de modo que el
espacio de trabajo estará expuesto a la luz del sol durante todo el día. La
misión principal está planificada para durar dos años terrestres (un año
marciano más 40 soles). Se necesitarán hasta 10 semanas para colocar los
instrumentos en el suelo y recopilar datos de contexto, y hasta 7 semanas más
para que la sonda de calor se abra camino hasta su profundidad máxima.
NASA / JPL-Caltech
Etiquetado de InSight:
SEIS es el experimento sísmico para la estructura interior.
HP3 es la sonda de propiedades de flujo de calor y propiedades físicas.
RISE es el experimento de rotación y estructura
interior, que utiliza las dos antenas de ganancia media del módulo de
aterrizaje.
TWINS es el instrumento de Temperatura y Viento para
InSight, parte del Subsistema de Sensor de Carga Auxiliar de la misión (APSS),
que también incluye el magnetómetro y el sensor de presión (fuera de la vista
debajo de la entrada de presión).
Las ubicaciones del radiómetro y del retroreflector
láser (LaRRI) del módulo de aterrizaje están fuera de la vista, en el otro lado
de la plataforma.
Equipos e instrumentos
Radio ciencia y comunicación.
InSight lleva una antena UHF helicoidal para el relevo de
datos a los orbitadores. Tiene dos antenas de cuerno X de ganancia media para
la comunicación con la Tierra, una apuntando hacia arriba y hacia el este y una
apuntando hacia arriba y hacia el oeste. Ninguna de las antenas es orientable.
Las antenas de banda X permiten que InSight reciba comandos de la Tierra. El
Experimento de rotación y estructura interior (RISE) usará el enlace de la
banda X con la Tierra para medir sensiblemente las perturbaciones del eje de
rotación de Marte en el transcurso de un año marciano, proporcionando
información sobre el tamaño del núcleo y la cantidad de fundido .
Electrónica y software
La aviónica de InSight tiene herencia de MAVEN y GRAIL.
Hay dos computadoras principales para la redundancia. Cada uno tiene un
procesador RAD 750 que opera a 115.5 megahercios, con 64 gigabits de memoria
flash. El software de vuelo está escrito en C y C ++ dentro del sistema
operativo VxWorks. Los instrumentos individuales tienen su propia electrónica y
software de vuelo, pero envían datos a la computadora principal para su puesta
en escena y retransmisión a la Tierra.
Robot brazo y cámaras de ingeniería
El Instrument
Deployment System (IDS) consta de brazo y cámaras. El brazo de despliegue
del instrumento (IDA) describe el
brazo solo. Tiene 2,4 metros de largo y cuatro grados de libertad (dos en el
hombro y uno en la muñeca y el codo). Fue construido para el aterrizador
Surveyor 2001 cancelado (el resto del módulo de aterrizaje Surveyor se renovó
en el módulo de aterrizaje Phoenix, que necesitaba un brazo diferente para la excavación).
Las dos cámaras son versiones modificadas de una Navcam y una Hazcam como las utilizadas
en Opportunity y Curiosity. La cámara del brazo, también llamada Cámara de Despliegue del Instrumento (IDC)
, está montada en el antebrazo, entre el codo y la muñeca. Su campo de visión
es de 45 grados, como el rover Navcams. La cámara de la plataforma, llamada Cámara de contexto del instrumento (ICC) ,
se monta debajo del borde frontal de la plataforma del módulo de aterrizaje. Su
campo de visión es ancho, ojo de pez 120 grados, como el rover Hazcams.
A diferencia de Navcams y Hazcams, las cámaras InSight
tienen filtros Bayer en sus detectores, por lo que producen fotos en color. Son
cámaras individuales, por lo que no pueden tomar pares estéreo simultáneos, pero
el brazo puede cambiar el punto de vista de la cámara del brazo para obtener
pares estéreo secuenciales. El brazo también usará su cámara para tomar
panoramas de 360 grados alrededor del módulo de aterrizaje, al igual que las
cámaras Navcams móviles, y puede hacerlo desde dos puntos de vista ligeramente
diferentes para obtener un panorama estéreo.
En la punta del brazo hay una grapa con cinco dedos mecánicos, formados para agarrar mangos en
forma de bola especialmente diseñados en la parte superior de los dispositivos
que se desplegarán. Aquí hay un video que muestra el brazo en el trabajo:
NASA / JPL-Caltech
INSIGHT PRUEBA EL DESPLIEGUE DE LA CUBIERTA DEL
SISMÓMETRO.
En el laboratorio, los ingenieros prueban el brazo
robótico InSight. En la punta del brazo hay una grapa con cinco dedos
mecánicos, formados para agarrar mangos en forma de bola especialmente
diseñados en la parte superior de los dispositivos que se desplegarán. Aquí
está desplegando el escudo térmico y de viento (una cubierta equipada con una
falda de malla). La forma triangular negra sobre la pinza es el deflector de la
cámara del brazo.
Experimento sísmico para la estructura interior (SEIS)
SEIS incluye seis sensores para medir movimientos de
tierra. Tres miden movimientos de largo plazo y tres miden movimientos de corto
plazo. Los sensores están montados en una estructura de nivelación de precisión
que descansará en el suelo sobre tres patas. Tiene una atadura larga y flexible
que lo conecta a la electrónica del módulo de aterrizaje. El brazo agarrará
SEIS y lo pondrá en el suelo.
Un escudo térmico y térmico independiente protegerá a
SEIS después de su despliegue. El brazo colocará el escudo sobre el sismómetro.
El escudo tiene una falda de malla para acomodar una superficie irregular.
Sonda de calor y propiedades físicas (HP 3 )
HP3 (pronunciado "HP-cubed") es un topo
mecánico autocomprimible que comenzará en la superficie (colocado allí por el
brazo) y luego excavará hasta 5 metros en la superficie durante un período de
30 a 40 días. El lunar mide 2,7 centímetros de ancho y 40 centímetros de largo.
Contiene sensores y calentadores que usará para medir qué tan fácilmente el
suelo marciano conduce el calor.
Tiene una atadura larga que incluye 14 sensores de
temperatura que mantendrán su conexión a una estructura de soporte que
permanecerá en la superficie. Una atadura de ingeniería conecta la estructura
de soporte a la electrónica del módulo de aterrizaje. Tiene medio gigabyte de
memoria, suficiente para almacenar toda la carga de datos que se espera que se
produzca durante la misión nominal. También hay un radiómetro montado en el
módulo de aterrizaje que medirá por separado la temperatura de la superficie
del suelo utilizando el brillo infrarrojo.
Subsistema auxiliar del sensor de carga útil (APSS)
Un conjunto de instrumentos de ingeniería medirá el campo
magnético, el viento y la temperatura y presión atmosférica para apoyar la
interpretación de los datos de movimiento del suelo de SEIS. El magnetómetro es
el primero enviado a la superficie de Marte. Los sensores de temperatura del
aire y del viento, llamados Temperature
and Wind for InSight (TWINS) son recambios de vuelo renovados de las plumas
en el instrumento Rover Environmental
Monitoring Station (REMS) en Curiosity. El sensor de presión está dentro
del módulo de aterrizaje y es similar a, pero más sensible que, los sensores de
presión en Viking y Pathfinder.
Aunque técnicamente no es un instrumento de ciencia, los
datos de APSS serán claramente de valor para los meteorólogos de Marte,
especialmente para el equipo Curiosity REMS.
NASA / JPL-Caltech
RETROREFLECTOR LÁSER PARA INSIGHT (LARRI)
La agencia espacial nacional de Italia (ASI, por la
Agencia Espacial Italiana) proporcionó LARRI para ser utilizada por una posible
misión orbital futura de Marte con un altímetro láser que hace mediciones
extremadamente precisas de la ubicación del módulo de aterrizaje. Cada uno de
los ocho reflectores utiliza tres espejos mutuamente perpendiculares, que se
unen en un punto como una esquina interna de una caja. Esto le da la propiedad
de devolver cualquier luz entrante directamente hacia su fuente. Los
astronautas del Apolo en la Luna colocaron conjuntos más grandes de "reflectores
de cubo de esquina" similares en varios sitios de aterrizaje lunar hace
más de 45 años.
Retroreflector láser para InSight (LaRRI)
LaRRI no se utilizará realmente como parte de la misión
InSight, pero se incluye en el módulo de aterrizaje para beneficiar a la
ciencia futura. Es un conjunto de reflectores de cubo de esquina que se pueden
usar con un altímetro láser en órbita para una estimación de distancia muy
precisa.
Objetivos de la ciencia y criterios de éxito de la
misión
Hay dos objetivos de ciencia:
o Comprender
la formación y evolución de los planetas terrestres mediante la investigación
de la estructura interior y los procesos de Marte; y
o Determinar
los niveles actuales de actividad tectónica y la actividad de impacto de
meteoritos en Marte.
Para lograr estos objetivos, hay seis objetivos de
ciencias, cada uno de los cuales tiene un conjunto de criterios de éxito
cuantificables (la siguiente copia textual copiada del kit de prensa):
o Determinar
el grosor y la estructura de la corteza
o Determinar
el espesor de la corteza con una precisión de más o menos 10 kilómetros (6.2
millas). El estado de conocimiento previo a InSight es que la corteza tiene
aproximadamente 65 kilómetros (40 millas) de espesor, más o menos 35 kilómetros
(22 millas).
o
o Determinar
la composición y la estructura del manto
o Determinar
las velocidades de las ondas sísmicas en los 600 kilómetros superiores (373
millas) del manto con una precisión de más o menos 0,25 kilómetros por segundo
(560 millas por hora). La composición del manto puede inferirse a
partir de las velocidades sísmicas. El estado de conocimiento previo a InSight
es que la velocidad de las ondas sísmicas a través del manto es de
aproximadamente 8 kilómetros por segundo (aproximadamente 18,000 millas por
hora) con una incertidumbre de más o menos 1 kilómetro por segundo
(aproximadamente 2,200 millas por hora).
o Determinar
el tamaño, la composición y el estado físico del núcleo
o Distinguir
positivamente entre un núcleo externo líquido y sólido.
o Determinar
el radio del núcleo con una precisión de más o menos 200 kilómetros (124 millas).
Las estimaciones actuales son que el radio del núcleo es de aproximadamente
1.700 kilómetros (aproximadamente 1.050 millas) más o menos 300 kilómetros (186
millas).
o Determinar
la densidad del núcleo a una precisión de más o menos 450 kilogramos por metro
cúbico (28 libras por pie cúbico). La composición central se puede
deducir de la densidad. El estado de conocimiento previo a InSight es que la
densidad del núcleo es de aproximadamente 6.400 kilogramos por metro cúbico
(400 libras por pie cúbico) más o menos 1.000 kilogramos por metro cúbico (62
libras por pie cúbico).
o Determinar
el estado térmico del interior
o Determinar
el flujo de calor desde el interior del planeta en el sitio de aterrizaje a una
precisión de más o menos 5 milivatios por metro cuadrado (medio milivatio por
pie cuadrado). Las estimaciones de Pre-InSight son que el flujo de
calor del interior de Marte es de aproximadamente 30 milivatios por metro cuadrado
(3 milivatios por pie cuadrado) más o menos 2.5 milivatios por metro cuadrado
(2.5 milivatios por pie cuadrado).
o Medir
la tasa y la distribución geográfica de la actividad sísmica
o Determinar
la tasa de actividad sísmica dentro de un factor de dos; determinar la
distancia al epicentro de un evento sísmico dentro del 25 por ciento; y
determinar el acimut (dirección de la brújula) al epicentro dentro de los 20
grados. Ninguno de estos valores ha sido medido previamente.
o Medir
la tasa de impactos de meteoritos en la superficie
o Determinar
la tasa de impacto del meteorito en Marte en un factor de dos. Las estimaciones
actuales están dentro de un factor de aproximadamente seis.
Más cerca del aterrizaje, habrá más publicaciones sobre
la ciencia de la misión. ¡Manténganse al tanto!.
Fuente
Emily Lakdawalla
NASA / JPL-Caltech
Wilkipedia.org.
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