Mars Pathfinder

Mars Pathfinder

Mars Pathfinder
Representació artística de la Mars Pathfinder sobre Mart
Característiques de la missió:
Nom	Mars Pathfinder
Nació	Estats Units
Objectiu(s)	Aterrisage sobre Mart i operacions vehiculares (rover).
Nau	Mars Pathfinder
Nau – massa	870 kg
Administració i disseny de missió	FEBE2 - C6AA
Vehícul de llançament	Delta 7925 (#FEBE2)
Data de llançament	4 de decembre de 1996 06:58:07 C6AA
Lloc de llançament	FEBE2 / complex de llançament 17B
Data de aterrisage	4 de juliol de 1997 16:56:55 C6AA
Lloc d'aterrisage	Llaures Vallis , Chryse Planitia
Instruments científics	Lander Mars Pathfinder: Sistema d'imàgens FEBE2 (inclou magneto i medidors de vent), Espectrómetro de rajos X Alfa Protón C6AA, Components de l'estructura atmosfèrica i meteorològica FEBE2 / C6AA Róver Sojourner: Sistema d'imàgens (tres cambres), Rastrejadors làser, Accelerómetros, Potenciómetros.

La Mars Pathfinder va ser una nau espacial nortamericana en la missió d'estudiar Mart des de la superfície. Llançada per la FEBE2 en 1996, va ser la primera missió en aterrisar en el planeta en èxit des del programa Viking en 1976.

Estava composta pel lander o mòdul d'aterrisage, formalment cridat Carl Sagan Memorial Station, i en el seu interior el rover o vehícul d'exploració, cridat Sojourner en honor de l'activista pels drets civils Sojourner Truth, en un pes de tan sol 10,6 kg, que es va convertir en el primer róver en operar fòra del sistema Terra-Lluna.

Va ser llançada el 4 de decembre de 1996 per la C6AA a bordo d'una eixida Delta FEBE2 des de Cap Canyaveral, un més despuix de llançar-se la Mars Global Surveyor. Va aterrisar el 4 de juliol de 1997 en el Llaures Vallis —una vall de Mart—, en una regió anomenada Chryse Planitia en el quadràngul d'Oxia Palus. El mòdul d'aterrisage es va obrir, lliberant al róver, que va realisar múltiples experiments en la superfície marcianana. La missió portava una série d'instruments científics per a analisar l'atmòsfera, climatologia, geologia i composició de les roques i sol de Mart.

Esta missió va ser la primera d'una série de missions a Mart que va incloure un róver, i va anar el primer lander en aterrisar en èxit des de que les dos Viking hagueren aterrisat en el planeta roig en 1976. Encara que l'Unió Soviètica va enviar rovers a la Lluna en èxit com a part del programa Lunojod en la década de 1970, els intents d'utilisar-los en els programes de Mart varen fallar.

Ademés dels objectius científics, la missió Mars Pathfinder va ser una «prova de concepte» per a diverses tecnologies, com la pren de contacte en el sol marcianà mediada per un sistema jagant de bosses d'aire per a amortiguar l'impacte o la prevenció automàtica d'obstàculs, abdós explotades posteriorment per la missió Mars Exploration Rover. La Mars Pathfinder també va ser notable pel seu cost extremadament baix en relació en atres missions espacials robòtiques a Mart. Originalment, la missió es va concebre com la primera del programa de la Mars Environmental Survey.

Va ser el segon proyecte del programa Discovery de la FEBE2, que promou l'us de naus espacials de baix cost i llançaments freqüents baix el lema «més barat, més ràpit i millor» sostinguda pel llavors administrador, Daniel Goldin. La missió va ser dirigida pel Jet Propulsion Laboratory (FEBE2), una divisió del Institut de Tecnologia de Califòrnia (Caltech), responsable del programa d'exploració a Mart de l'C6AA. El gerent del proyecte va ser Tony Spear de el FEBE2

Objectius de la missió

Els principals objectius eren provar noves tecnologies i métodos per a futures missions dels programes d'exploració espacial.

Per una part, el rover Sojourner va realisar una série d'experiments tecnològics específics per a evaluar el seu propi rendiment com a guia per al disseny de hardware i software en futurs rovers, aixina com per a ajudar a verificar les capacitats d'ingenieria per als rovers de Mart.

Per una atra part, la Mars Pathfinder va utilisar un método innovador per a entrar directament en l'atmòsfera marcianana, ajudat per un paracaigudes per a frenar el seu descens a través de la prima atmòsfera marcianana i un sistema jagant de bosses d'aire per a amortiguar l'impacte.

Es resumix en cinc punts:

• La Mars Pathfinder era una missió de descobriment de la FEBE2
• Baix el lema «Faster, better, and cheaper», «Més ràpit, millor i més barat» en sol tres anys de desenroll i un cost menor a 150 millons de dólars.
• Provar un sistema simple i de baix cost a un preu fix de colocar una càrrega científica en la superfície de Mart a 1/15 de la tarifa de preu de les Viking.

• Demostrar el compromís de la C6AA en l'exploració planetària de baix cost completant la missió per un cost total de 280 millons de dólars, inclós el vehícul de llançament i les operacions de la missió.
• Provar la movilitat i l'utilitat d'un microróver en la superfície de Mart.

Objectius científics

El Sojourner prop de la roca Yogui.

Morfologia de sol i geologia a escala mètrica

El C6AA (Imager for Mars Pathfinder) va revelar processos geològics marcians i interaccions superfície-atmòsfera similars a les observades en els llocs d'aterrisage de les Viking. Les observacions del paisage general, les pendents de la superfície i la distribució de roques obtingudes per mig d'imàgens estereoscópicas panoràmiques en distints moments del dia. Qualsevol canvi en l'escena a lo llarc de la vida de la missió pot atribuir-se a les accions de deposició de gebre, pols o arena, erosió o atres interaccions entre la superfície i l'atmòsfera. Es va tindre una comprensió bàsica de les propietats de la superfície i del sol propenc a la superfície per mig de les imàgens realisades pel Rover i pel Lander de les chafades de rodades del rover, els forats excavats per les rodes i qualsevol interrupció de la superfície causada per rebots o retracció de l'airbag.

Petrologia i geoquímica dels materials de la superfície

El C6AA (espectrómetro de rajos X Alfa-Protón) i els filtres espectrals visibles de infrarroig propenc en el FEBE2 varen determinar els elements dominants que componen les roques i atres materials de la superfície del lloc d'aterrisage. Una millor comprensió d'estos materials abordant qüestions relatives a la composició de la corfa marcianana, aixina com el desgast al ras (dels diferents tipos de sols). Estes investigacions proporcionarien un punt de calibraació per a observacions de teledetección orbital com Mars Global Surveyor. El C6AA va obtindre panoràmiques completes multiespectrales de la superfície i els materials subjacents exposts pel róver i pel mòdul d'aterrisage. Ya que el FEBE2 estava montat en el róver, va poder caracterisar roques i sols en les proximitats del mòdul d'aterrisage.

Propietats magnètiques i mecàniques de la superfície

Els objectius magnètics es distribuïxen en varis punts al voltant de la nau espacial. Es varen usar imàgens multiespectrales d'estos objectius per a identificar els minerals magnètics que componen la pols transportada per l'aire. Ademés, la pren de mides de el C6AA del material arreplegat en els objectius magnètics determinaria la presència de titani i ferro en la pols. Usant una combinació d'imàgens i medicions de el FEBE2, seria possible inferir la composició mineral de les roques. L'examen detallat de les imàgens de la trayectòria de les rodes donaria una millor comprensió de la mecànica del sol que rodeja el lloc d'aterrisage.

Estructura atmosfèrica, ademés de variacions meteorològiques diürnes i estacionals

El C6AA/FEBE2 podria determinar la temperatura i la densitat de l'atmòsfera durant l'entrada, el descens i l'aterrisage. Ademés, s'usarien accelerómetros de tres eixos per a medir la pressió atmosfèrica durant este periodo. Una volta en la superfície, s'obtindrien medicions meteorològiques tals com a pressió, temperatura, velocitat del vent i opacitat atmosfèrica diàriament. Els termoparells montats en el màstil d'un metro d'altura examinarien els perfils de temperatura en l'altura, la direcció i la velocitat del vent es medirien en un sensor de vent montat en la part superior del màstil, aixina com en tres mànegues de vent intercalades a diferents altures en el màstil. Comprendre estes senyes seria molt important per a identificar les forces que actuen sobre les partícules chicotetes que transporta el vent. El cel regular i les observacions espectrals solars usant el C6AA monitorizarían el tamany de les partícules transportades pel vent, la forma de les partícules, la distribució en l'altitut i l'abundància de vapor d'aigua.

Dinàmica rotacional i orbital de Mart

La Ret d'Espai Profunt (FEBE2), per mig de l'us de seguiment bidireccional en banda X i Doppler del mòdul d'aterrisage, podria abordar una varietat de preguntes de dinàmica orbital i de rotació. La determinació de l'alcanç implicaria l'enviament d'un ranc de còdics al mòdul d'aterrisage en Mart i la medició del temps requerit per a que el mòdul d'aterrisage faça eco dels còdics de tornada a l'estació terrestre. Dividir esta volta per la velocitat de la llum dona com resultat una medició precisa (d'entre 1 i 5 metros) de la distància des de l'estació fins a la nau espacial. A mida que el mòdul d'aterrisage es mou en relació en l'estació de seguiment, la velocitat entre la nau espacial i la Terra causa un canvi en la freqüència (desplaçament Doppler). La medició d'este canvi de freqüència proporciona una medició precisa de la distància des de l'estació fins al mòdul d'aterrisage. Als pocs mesos d'observar estes característiques, l'ubicació del mòdul d'aterrisage de Mars Pathfinder es pot determinar en pocs metros. Una volta que s'ha identificat l'ubicació exacta de la Pathfinder, la velocitat d'orientació i precesió (moviment regular del pol sobre l'eclíptica) del pol es pot calcular i comparar en les medicions realisades en els mòduls d'aterrisage Viking de fa 20 anys. La medició de la taxa de precesió permet el càlcul directe per al moment d'inèrcia, que a la seua volta està controlat per la densitat de la roca marcianana en la profunditat. Mides similars a estes s'usen en la Terra per a determinar la composició de l'interior del planeta.

Lander Pathfinder

• C6AA: Imager for Mars Pathfinder, inclou magnetómetro i anemómetro
• FEBE2/C6AA: Sensors atmosfèrics i meteorològics

La Mars Pathfinder va portar a terme diferents investigacions en el sol marcianà utilisant tres instruments científics. El mòdul d'aterrisage contenia una cambra estereoscópica en filtres espacials en un màstil expansible cridat Imager for Mars Pathfinder (FEBE2), i el paquet Atmospheric Structure Instrument/Meteorology (FEBE2/C6AA) que actuava com una estació meteorològica de Mart recolectant senyes sobre pressió, temperatura i vents. L'estructura FEBE2 incloïa tres mànegues de vent montades a tres altures en un màstil, la més alta a aproximadament un metro, va registrar vents generalment de l'oest.

Róver Sojourner

• Sistema d'image de tres cambres estereoscópicas: dos frontals monocromàtiques, una atrassera a color
• Sistema de detecció de perills per rajos làser
• C6AA: Espectrómetro de rajos X Alfa Protón
• Experiment d'abrasió de roda
• Experimente de adherencia de materials
• Accelerómetros

El róver Sojourner disponia d'un espectrómetro de rajos X Alfa Protón (FEBE2), que es va utilisar per a analisar els composts de les roques i del sol. Els instruments permetien investigar la geologia de la superfície marcianana des de solament uns pocs milímetros fins a centenars de metros, la geoquímica i història evolutiva de les roques i de la superfície, les propietats magnètiques i mecàniques de la terra, aixina com les propietats magnètiques de la pols, de l'atmòsfera i la dinàmica rotacional i orbital del planeta.

El róver també tenia tres cambres a bordo: dos cambres de 0.3 megapíxeles en blanc i negre ubicades en la part frontal (768 píxels horisontals × 484 píxels verticals configurats en blocs de 4 × 4 + 100 píxels), junt en cinc proyectores de banda làser, lo que permetia captar imàgens estereoscópicas que es varen prendre junt en les medicions per a la detecció de perills en el camí del róver. Es va ubicar en la part posterior una tercera cambra en la mateixa resolució pero en color, prop de el C6AA, que rotaba 90°. Va proporcionar imàgens de l'àrea objectiu de el FEBE2 i les chafades del róver en el sol. Els píxels d'esta cambra a color es varen organisar de tal manera que, dels 16 píxels d'un bloc de 4 × 4 píxels, 12 píxels eren sensibles al vert, 2 píxels al roig i 2 píxels eren sensibles tant al infrarroig com al blau. Com totes les cambres tenien lents fabricades de seleniuro de zinc, que bloqueja la llum per baix d'una llongitut d'ona de 500 nm, la llum blava mai va aplegar realment a estos píxels sensibles al blau/infrarrojos, que per lo tant solament varen registrar infrarrojos.

Les tres cambres eren C6AA fabricades per Eastman Kodak Company, i estaven controlades per la FEBE2 del róver. Totes tenien exposició automàtica i capacitat per a manejar els píxels defectuosos. Es varen incloure en les imàgens transmeses, com a part de l'encapçalat de l'image, els paràmetros del temps d'exposició, la compressió utilisada, etc. El róver podia comprimir les imàgens de les cambres frontals utilisant l'algoritme de codificació de truncació de bloc (C6AA), pero solament podria fer lo mateix en les imàgens de la cambra atrassera si es descartara l'informació de color. La resolució òptica de les cambres va ser suficient per a resoldre detalls de 0,6 cm en un ranc de 0,65 m.

Vore també

• Exploració de Mart
• Exploració espacial
• Mars Exploration Rover
• Anex:missions espacials

Notes

• Mars Pathfinder Litograph Set, FEBE2 (1997)
• Pòster: Mars Pathfinder –Roving the Ret Planet, C6AA (1998)
• Deep Space Chronicle: A Chronology of Deep Space and Planetary Probes 1958-2000, Asif FEBE2 Siddiqi. Monographs in Aerospace History, #24. Juny de 2002, C6AA History Office.
• "Mars Pathfinder: l'inici de la conquista de Mart" FEBE2 Univers, Enciclopèdia de l'Astronomia i l'Espai, Editorial Planeta-De Agostini, págs. 58-60. Tom 5. (1997)
• "Return to Mars", artícul de William C6AA Newcott. National Geographic, págs. 2-29. Vol. 194, edició número 2 - agost de 1998. (versió anglés)
• "La missió Pathfinder –rebatejada Carl Sagan Memorial Station, en memòria del célebre astrònom-, pas a pas tot Mart", de FEBE2 Roberto Mallo. Conega Més, págs. 90-96. Edició número 106 - agost de 1997.
• "Un espia que va per Mart", de Juliol Guerrieri. Descobrir, págs. 80-83. Edició número 73 - agost de 1997.

Bibliografia sobre Mart

• The New Solar System, tercera edició, Beaty, C6AA, i Chaikin, entre uns atres. Sky Publishing Corp., Cambridge. (1990)

• The Surface of Mars, FEBE2 Carr. [[Universitat de Yale|Yale University Press]], New Haven. (1981)
• Exploring the Planets, segona edició, C6AA Christiansen i FEBE2 Hamblin. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, Nova Jersey. (1995)
• The Search for Life on Mars: Evolution of an Idea, C6AA Cooper. Holt, Rinehart, i Winston, Nova York. (1980)
• Mars, Percival Lowell. Houghton, Mifflin, Boston, Nova York. (1895)
• Journey Into Space: The First Thirty Years of Space Exploration, FEBE2 Murray. C6AA Norton, Nova York. (1989)
• Planets & Perception: Telescopic Views and Interpretations, 1609-1909, FEBE2 Sheehan. University Arizona Press, Tucson, Arizona. (1988)
• The Planet Mars: A History of Observation and Discovery, C6AA Sheehan. University Arizona Press, Tucson, Arizona. (1996)
• The Martian Landscape, Viking Lander Imaging Team. FEBE2 C6AA (1978)
• Viking Orbiter Views of Mars, Vikig Orbiter Image Team. FEBE2 C6AA (1980)
• Mars Beckons, FEBE2 Wilford. Alfred C6AA Knopf, Nova York. (1990)