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Ciencia Espacial
El Gran Pájaro Hacia Marte

29 de Agosto de 2005.

Foto: JPLLa NASA sigue con el periódico envío de nuevos vehículos de exploración hacia nuestro vecino planetario, Marte. En esta ocasión, la agencia estadounidense ha colocado en ruta hacia su objetivo a su misión más ambiciosa desde el punto de vista de la observación de su superficie. El MRO transporta la mayor cámara enviada jamás hacia el Planeta Rojo.

Debido a la masa de esta cámara especial, el MRO (Mars Reconnaissance Orbiter, u Orbitador de Reconocimiento de Marte) pesa el doble que otros vehículos recientemente lanzados hacia él. Se trata básicamente de un auténtico satélite espía cuyos 2.180 kg al despegue denotan el diámetro (0,5 metros) del telescopio que empleará para escrutar el suelo marciano. El resultado, si todo va bien, será la obtención de las imágenes de mayor resolución de la superficie, lo bastante claras como para poner de manifiesto detalles hasta ahora desconocidos, y quizá suficientes para descubrir el paradero de misiones perdidas, como la Beagle-2 o la Mars Polar Lander. La potencia de su cámara principal HiRISE nos enseñará la geología y las estructuras que adornan el paisaje situado bajo ella, permitiendo identificar los obstáculos que podrían perjudicar a las nuevas misiones robóticas en la superficie. Una segunda cámara de más ancho campo pondrá cada observación en su contexto. Las fotografías, lógicamente, transportarán más información de lo habitual, de modo que los ingenieros han preparado un sistema de comunicaciones más rápido y una antena de alta ganancia de 3 metros que lo haga viable.

El vehículo, además, intentará buscar agua en el subsuelo del planeta, y nos ayudará a encontrar zonas de aterrizaje interesantes para las próximas misiones de exploración. Otros instrumentos se ocuparán de identificar los minerales del suelo y de estudiar cómo el polvo y el vapor de agua son transportados en la atmósfera.

Los objetivos del MRO, en efecto, siguen siendo la búsqueda de agua y el estudio de la historia de este elemento en Marte. Ahora que sabemos que hubo agua líquida en la superficie, queremos averiguar si ésta permaneció durante mucho tiempo en ese estado, condición necesaria para dar validez a las teorías de que pudo existir un hábitat apto para la vida. Al mismo tiempo, las imágenes de la sonda intentarán mostrarnos antiguas líneas de costa, zonas de sedimento depositado en cuencas de cuerpos de agua que se evaporaron, etc.

La Mars Odyssey y la europea Mars Express han dejado claro que los polos marcianos poseen hielo de agua. La MRO nos aclarará si dicho hielo es una capa superficial que depende del ciclo del vapor de agua en la atmósfera, o si pertenece a la zona superior de un depósito mucho más profundo y abundante. El espectrómetro con el que está dotada también podrá observar áreas cinco veces más pequeñas que un campo de fútbol, una escala muy adecuada para identificar estructuras acuáticas de menor tamaño que lagos o ríos (por ejemplo, surtidores de agua).

La presencia del MRO en órbita alrededor de Marte será igualmente importante para otros aparatos que viajen hacia el planeta en el futuro. Tras su misión científica principal, se convertirá en un auténtico repetidor que comunicará a sus compañeros con la Tierra, como hacen en la actualidad la Mars Odyssey o la Mars Global Surveyor. En cierto modo, constituirá el primer componente de una “Internet interplanetaria”.

El lanzamiento se produjo a las 11:43 UTC del 12 de agosto, tras algunos retrasos por dificultades técnicas. Un cohete Atlas-V (401, AV-007) despegó con el MRO desde la rampa SLC41 de Cabo Cañaveral, en Florida.

El vector utilizó una etapa superior Centaur-II que actuó en dos ocasiones. La primera (9 minutos y medio) lo hizo para alcanzar una órbita de aparcamiento provisional, 14 minutos después del despegue. Transcurridos unos 33 minutos de “costeo”, y una vez separado el carenado protector de la sonda, la fase Centaur-II volvió a encenderse (11:32 UTC, durante 10 minutos más) y la aceleró hasta la velocidad de escape. El MRO se separó de su cohete a las 11:41 UTC. Unos 61 minutos después del lanzamiento, la antena japonesa del Uchinoura Space Center entraba por primera vez en contacto con el vehículo. Unos 14 minutos después de la separación, los paneles solares finalizaban su despliegue (proporcionarán 2 kilovatios en Marte), las baterías empezaban a recargarse y la sonda entraba en la fase de comprobación de subsistemas. El 13 de agosto, superaba la distancia de la Luna.

Entre agosto de 2005 y enero de 2006, la MRO permanecerá en la llamada fase de crucero. Durante los primeros días de este período, los controladores se asegurarán de que el vehículo permanezca estable y seguro. Se realizarán comprobaciones del estado de los sistemas y calibraciones que aseguren que todo funcionará bien durante la llegada a Marte. Además, se efectuarán hasta tres correcciones de trayectoria para lograr una aproximación conforme a lo planeado. La primera (la mayor) se ha efectuado ya (27 de agosto), la segunda unos tres meses después, y la tercera unos 40 días antes de la entrada en órbita marciana.

Entre enero y marzo de 2006, la MRO entrará en la fase de aproximación, preparándose para la inserción orbital. Será el momento de realizar mediciones de navegación que determinen la posición exacta y la trayectoria de la sonda. En función de estos resultados se han previsto hasta dos maniobras de corrección de trayectoria adicionales. Otorgarán cambios de velocidad pequeños y se realizarán en los últimos días del viaje, para asegurar el menor error posible (menos de 25 km) en la llegada (a 300 km por encima de la superficie del planeta). De hecho, la quinta maniobra sólo se realizará si es necesaria, 24 ó 12 horas antes de la inserción orbital (10 de marzo). La MRO dispone de 1.196 kg de hidracina para alimentar a sus seis motores principales MR-107E, que se ocuparán de las maniobras.

Buena parte de la información necesaria para alcanzar tal precisión se obtendrá de un experimento instalado a bordo. El MRO lleva una cámara óptica de navegación que tomará fotografías de las lunas Fobos y Deimos durante un período que va de 30 días antes de la llegada al planeta a 2 días antes. Comparando las posiciones de estos satélites respecto al cielo estrellado con los cálculos realizados previamente podrá determinarse la posición exacta de la sonda. Si el experimento sale bien, será aplicado a futuras misiones, en particular aquellas que necesitarán aterrizar en puntos muy concretos.

La MRO llegará a Marte moviéndose a unos 3 km/s. Para entrar en órbita en marzo de 2006 deberá reducir esta velocidad en unos 1.000 m/s. Lo logrará usando su sistema de propulsión durante 25 minutos. La maniobra llevará a la sonda detrás del planeta, lo que ocasionará una pérdida temporal del contacto. Éste se recuperará unos 30 minutos después.

Finalizada la maniobra de inserción orbital, el vehículo se encontrará siguiendo una trayectoria muy elíptica alrededor de Marte (300 por 45.000 km, período: unas 35 horas). La órbita polar definitiva, circular y más baja, se obtendrá como lo hizo la Mars Odyssey, es decir, mediante la técnica del aerofrenado. Durante seis meses, hasta noviembre de 2006, la sonda rozará la atmósfera marciana en la zona baja de su órbita, reduciendo su velocidad y por tanto disminuyendo la altitud de su apoastro (máxima distancia). El aerofrenado se realizará con mucho cuidado y en tres fases, de 5, 500 y 64 órbitas, respectivamente. La primera servirá para entrar en contacto con la atmósfera y calibrar su densidad, la segunda para reducir el apoastro propiamente dicho, y la tercera para volver a elevar al vehículo fuera de la atmósfera, hasta los 450 km.

Antes de iniciar las observaciones científicas, el MRO ajustará su órbita durante unas dos semanas, hasta los 255 por 320 km. Después, entre el 7 de octubre y el 8 de noviembre de 2006, permanecerá a la espera de la finalización de la conjunción solar que colocará al Sol entre los dos planetas, impidiendo unas comunicaciones fluidas. Se aprovechará este tiempo para chequear los instrumentos, activarlos y configurarlos. Se realizarán también las primeras observaciones preliminares de calibración.

Las operaciones científicas se prolongarán durante dos años, entre noviembre de 2006 y noviembre de 2008 (fecha de la siguiente conjunción solar). En esta fase se sucederá el día a día de la misión. A continuación, y hasta el 21 de diciembre de 2010, el orbitador actuará como repetidor de comunicaciones para las sondas que aterrizarán en el planeta con posterioridad a su llegada a éste. El instrumento Electra proporcionará la cobertura en UHF necesaria para que las sondas de aterrizaje y los rovers puedan hablar con la Tierra de forma continuada. Ya en 2011, debía ser reemplazado en estas funciones por otra sonda (el Mars Telecommunications Orbiter), pero como ésta acaba de ser cancelada, la NASA deberá continuar utilizando al MRO durante al menos otros 5 años, ya que lleva suficiente combustible para ello. La función de repetidor podría compartirse con nuevas investigaciones científicas.

Las observaciones de los instrumentos de la sonda serán más complejas que todo lo que hemos visto hasta ahora. El punto más próximo de su órbita a la superficie quedará situado justo encima del polo sur marciano. El más lejano, sobre el polo norte. La órbita, heliosincrónica, permitirá observaciones de cualquier punto siempre a la misma hora del día.

Para llevar a cabo sus operaciones, Lockheed Martin Space Systems, el constructor, ha ideado el MRO utilizando un diseño básicamente nuevo. Por ejemplo, el vehículo ha sido optimizado para la fase de aerofrenado, que en otras misiones ponía en peligro los paneles solares de los vehículos y por tanto su vida útil.

Como se ha dicho, la sonda posee una antena de alta ganancia y unos grandes paneles solares que se abrieron poco después del despegue. En Marte, durante la fase de aerofrenado, la nave ofrecerá una superficie de 37,7 metros cuadrados (13,6 metros de envergadura), lo que facilitará la fricción y la reducción de la velocidad. En el cuerpo principal del vehículo, además de los sistemas habituales, se hallan instalados los instrumentos científicos, a saber: High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), Context Camera (CTX), Mars Color Imager (MARCI), Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), Mars Climate Sounder (MCS), y Shallow Radar (SHARAD). Además, utilizará tres instrumentos de ingeniería: Electra UHF Communications and Navigation Package, Optical Navigation Camera y Ka-band Telecommunications Experiment Package. Dos últimos experimentos científicos podrán llevarse a cabo utilizando datos de ingeniería (Gravity Field Investigation Package y Atmospheric Structure Investigation Accelerometers).

La misión está coordinada por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. En el instrumental han participado el Applied Physics Laboratory de la Johns Hopkins University, Malin Space Science Systems, la Univ. of Arizona, Ball Aerospace & Technologies Corp., el MIT, el Goddard Space Flight Center, la George Washington University, el NASA/Langley Research Center, la Agenzia Spaziale Italiana (ASI), la Washington University, Alenia Spazio, y la Univ. of Rome-INFOCOM. Según la agencia estadounidense, el MRO ha costado unos 500 millones de dólares, incluyendo el lanzamiento.

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