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Articulo de referencia

MENSAJERO

{{cite web|url=http://www.upi.com/Top_News/US/2011/11/15/NASA-extends-spacecrafts-Mercury-mission/UPI-55131321408343/|title=NASA extends spacecraft's Mercury mission|publisher=U...

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MESSENGER fue una sonda espacial robótica de la NASA que orbitó el planeta Mercurio entre 2011 y 2015, estudiando la composición química, la geología y el campo magnético de Mercurio . [ 9 ] [ 10 ] El nombre es un acrónimo inverso de Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging (Superficie de Mercurio, Entorno Espacial, Geoquímica y Medición ) y una referencia al dios mensajero Mercurio de la mitología romana .

La sonda MESSENGER fue lanzada a bordo de un cohete Delta II en agosto de 2004. Su trayectoria implicó una compleja serie de sobrevuelos : la nave sobrevoló la Tierra una vez, Venus dos veces y Mercurio tres veces, lo que le permitió desacelerar con respecto a Mercurio utilizando un mínimo de combustible. Durante su primer sobrevuelo de Mercurio en enero de 2008, MESSENGER se convirtió en la segunda misión, después de Mariner 10 en 1975, en alcanzar Mercurio. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

MESSENGER entró en órbita alrededor de Mercurio el 18 de marzo de 2011, convirtiéndose en la primera nave espacial en hacerlo. [ 9 ] Completó con éxito su misión principal en 2012. [ 2 ] Tras dos extensiones de la misión, la nave espacial utilizó el resto de su propulsor de maniobra para desorbitar, impactando la superficie de Mercurio el 30 de abril de 2015. [ 14 ]

Resumen de la misión

La misión formal de recolección de datos de MESSENGER comenzó el 4 de abril de 2011. [ 15 ] La misión principal se completó el 17 de marzo de 2012, habiendo recolectado cerca de 100 000 imágenes. [ 16 ] MESSENGER logró el mapeo del 100 % de Mercurio el 6 de marzo de 2013 y completó su primera misión extendida de un año el 17 de marzo de 2013. [ 2 ] La segunda misión extendida de la sonda duró más de dos años, pero a medida que su órbita baja se degradaba, requirió reimpulsos para evitar el impacto. Realizó sus últimos encendidos de reimpulso el 24 de octubre de 2014 y el 21 de enero de 2015, antes de estrellarse contra Mercurio el 30 de abril de 2015. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

Durante su estancia en órbita de Mercurio, los instrumentos de la sonda proporcionaron datos significativos, incluyendo una caracterización del campo magnético de Mercurio [ 20 ] y el descubrimiento de hielo de agua en el polo norte del planeta, [ 21 ] [ 22 ] que se sospechaba desde hacía tiempo basándose en datos de radar terrestres. [ 23 ]

Antecedentes de la misión

misiones anteriores

En 1973, la NASA lanzó la sonda Mariner 10 para realizar múltiples sobrevuelos de Venus y Mercurio. La Mariner 10 proporcionó los primeros datos detallados de Mercurio, cartografiando entre el 40 % y el 45 % de su superficie. [ 24 ] El último sobrevuelo de Mercurio por parte de la Mariner 10 tuvo lugar el 16 de marzo de 1975. No se realizaron observaciones cercanas del planeta hasta más de 30 años después.

Propuestas para la misión

En 1998, un estudio detalló una misión propuesta para enviar una nave espacial en órbita a Mercurio, ya que en ese momento era el planeta menos explorado de los planetas interiores. En los años posteriores a la misión Mariner 10, las propuestas de misiones subsiguientes para volver a visitar Mercurio resultaron demasiado costosas, requiriendo grandes cantidades de propulsor y un vehículo de lanzamiento pesado . Además, insertar una nave espacial en órbita alrededor de Mercurio es difícil, porque una sonda que se aproximara en una trayectoria directa desde la Tierra sería acelerada por la gravedad del Sol y pasaría Mercurio demasiado rápido como para orbitarlo. Sin embargo, utilizando una trayectoria diseñada por Chen-wan Yen [ 25 ] en 1985, el estudio demostró que era posible ejecutar una misión de la clase Discovery mediante el uso de múltiples maniobras consecutivas de asistencia gravitatoria, maniobras de "balanceo" alrededor de Venus y Mercurio, en combinación con pequeñas correcciones de trayectoria propulsoras, para desacelerar gradualmente la nave espacial y, por lo tanto, minimizar las necesidades de propulsor. [ 26 ]

Objetivos

La misión MESSENGER fue diseñada para estudiar las características y el entorno de Mercurio desde la órbita. Los objetivos científicos de la misión fueron: [ 27 ] [ 28 ]

  • para caracterizar la composición química de la superficie de Mercurio.
  • para estudiar la historia geológica del planeta.
  • para dilucidar la naturaleza del campo magnético global ( magnetosfera ).
  • para determinar el tamaño y el estado del núcleo .
  • para determinar el inventario de volátiles en los polos.
  • estudiar la naturaleza de la exosfera de Mercurio .

Diseño de naves espaciales

Modelo 3D interactivo de MESSENGER
Modelo 3D interactivo de MESSENGER

La nave espacial MESSENGER fue diseñada y construida en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins . Las operaciones científicas fueron gestionadas por Sean Solomon como investigador principal, y las operaciones de la misión también se llevaron a cabo en JHU/APL. [ 29 ] El bus MESSENGER medía 1,85 metros (73 in) de alto, 1,42 m (56 in) de ancho y 1,27 m (50 in) de profundidad. El bus fue construido principalmente con cuatro paneles compuestos de fibra de grafito / éster de cianato que soportaban los tanques de propulsor, el propulsor de ajuste de velocidad grande (LVA), los monitores de actitud y los propulsores de corrección, las antenas, la plataforma de instrumentos y un gran parasol de tela cerámica, que medía 2,5 m (8,2 ft) de alto y 2 m (6,6 ft) de ancho, para el control térmico pasivo. [ 29 ] En el lanzamiento, la nave espacial pesaba aproximadamente 1100 kilogramos (2400 lb) con su carga completa de propulsor. [ 30 ] El costo total de la misión MESSENGER , incluido el costo de construcción de la nave espacial, se estimó en menos de 450 millones de dólares estadounidenses. [ 31 ]          

Control de actitud y propulsión

La propulsión principal fue proporcionada por el propulsor de asistencia de gran velocidad (LVA) bipropelente (hidrazina y tetróxido de nitrógeno) de 645 N, 317 s. El modelo utilizado fue el LEROS 1b , desarrollado y fabricado en la planta de Westcott de AMPAC-ISP, en el Reino Unido. La nave espacial fue diseñada para transportar 607,8 kilogramos (1340 lb) de propelente y helio presurizador para el LVA. [ 29 ]  

Cuatro propulsores monopropelentes de 22 N (4,9 lb f ) proporcionaron dirección a la nave espacial durante las ignición de los propulsores principales, y doce propulsores monopropelentes de 4,4 N (1,0 lb f ) se utilizaron para el control de actitud . Para un control de actitud de precisión, también se incluyó un sistema de control de actitud con rueda de reacción . [ 29 ] La información para el control de actitud fue proporcionada por rastreadores de estrellas , una unidad de medición inercial y seis sensores solares . [ 29 ]    

Comunicaciones

La sonda incluía dos pequeños transpondedores de espacio profundo para comunicaciones con la Red de Espacio Profundo y tres tipos de antenas: una matriz de fase de alta ganancia cuyo haz principal podía orientarse electrónicamente en un plano, una antena de haz en abanico de ganancia media y una bocina de baja ganancia con un patrón amplio. La antena de alta ganancia se utilizaba solo para transmitir a 8,4  GHz, las antenas de ganancia media y baja transmitían a 8,4  GHz y recibían a 7,2  GHz, y las tres antenas operaban con radiación de polarización circular derecha (RHCP). Una de cada una de estas antenas se montó en la parte frontal de la sonda orientada hacia el Sol, y la otra en la parte posterior, orientada en dirección opuesta al Sol. [ 32 ]

Fuerza

La sonda espacial se alimentaba mediante un conjunto solar de dos paneles de arseniuro de galio / germanio que proporcionaba un promedio de 450 vatios durante su órbita alrededor de Mercurio. Cada panel era giratorio e incluía reflectores solares ópticos para equilibrar la temperatura del conjunto. La energía se almacenaba en una batería de níquel-hidrógeno de 23 amperios -hora con recipiente a presión común , compuesta por 11 recipientes y dos celdas por recipiente. [ 29 ]

Computadoras y software

El sistema informático de a bordo de la nave espacial estaba contenido en un Módulo Electrónico Integrado (IEM), un dispositivo que combinaba la aviónica principal en una sola caja. El ordenador contaba con dos procesadores IBM RAD6000 resistentes a la radiación , un procesador principal de 25 megahercios y un procesador de protección contra fallos de 10 MHz. Para mayor redundancia, la nave espacial llevaba un par de IEM idénticos. Para el almacenamiento de datos , la nave espacial llevaba dos grabadoras de estado sólido capaces de almacenar hasta un gigabyte cada una. El procesador principal IBM RAD6000 recopilaba, comprimía y almacenaba los datos de los instrumentos de MESSENGER para su posterior reproducción en la Tierra. [ 29 ]  

MESSENGER utilizó un paquete de software llamado SciBox para simular su órbita e instrumentos, con el fin de "coreografiar el complicado proceso de maximizar el retorno científico de la misión y minimizar los conflictos entre las observaciones de los instrumentos, al tiempo que se cumplían todas las restricciones de la nave espacial en cuanto a apuntamiento, tasas de descarga de datos y capacidad de almacenamiento de datos a bordo". [ 33 ]

Instrumentos científicos

Sistema de imágenes duales de mercurio (MDIS)

Incluía dos cámaras CCD , una de ángulo estrecho (NAC) y otra de ángulo amplio (WAC), montadas en una plataforma giratoria. El sistema de cámaras proporcionaba un mapa completo de la superficie de Mercurio con una resolución de 250 metros/píxel (820 pies /píxel) e imágenes de regiones de interés geológico con una resolución de 20 a 50 metros/píxel (66 a 164 pies/píxel) . La obtención de imágenes en color solo era posible con la rueda de filtros de banda estrecha acoplada a la cámara de ángulo amplio. [ 34 ] [ 35 ]  

Objetivos: [ 34 ]

  • Fase de sobrevuelo:
    • Adquisición de cobertura casi global a ≈ 500 metros/píxel (1600 pies/píxel) . 
    • Mapeo multiespectral a ≈ 2 kilómetros/píxel (1,2 millas/píxel) . 
  • Fase orbital:
    • Un fotomosaico global monocromo con aspecto nadir , tomado con ángulos de incidencia solar moderados (55°–75°) y una resolución de muestreo de 250 metros/píxel (820 pies/píxel) o superior. 
    • Un mosaico con una desviación de 25° respecto al nadir para complementar el mosaico que muestra la imagen desde el nadir para el mapeo estéreo global .
    • Finalización del mapeo multiespectral iniciado durante los sobrevuelos.
    • Franjas de imágenes de alta resolución ( 20–50 metros/píxel (66–164 pies/píxel) ) que atraviesan elementos representativos de las principales unidades y estructuras geológicas. 
Investigador principal: Scott Murchie / Universidad Johns Hopkins

Espectrómetro de rayos gamma (GRS)

Se midieron las emisiones de rayos gamma de la superficie de Mercurio para determinar la composición del planeta mediante la detección de ciertos elementos ( oxígeno , silicio , azufre , hierro , hidrógeno , potasio , torio , uranio ) hasta una profundidad de 10  cm. [ 37 ] [ 38 ]

Objetivos: [ 37 ]

  • Proporcionar la abundancia superficial de los elementos principales.
  • Proporcionar datos sobre la abundancia superficial de Fe, Si y K, inferir el agotamiento de los álcalis a partir de la abundancia de K y proporcionar límites de abundancia para H (hielo de agua) y S (si está presente) en los polos.
  • Representar gráficamente la abundancia de elementos en la superficie siempre que sea posible y, en caso contrario, proporcionar la abundancia promedio en la superficie o establecer límites superiores.
Investigador principal: William Boynton / Universidad de Arizona

Espectrómetro de neutrones (NS)

Se determinó la composición mineral del hidrógeno hasta una profundidad de 40  cm mediante la detección de neutrones de baja energía resultantes de la colisión de rayos cósmicos con los minerales. [ 37 ] [ 38 ]

Objetivos: [ 37 ]

  • Determinar y cartografiar la abundancia de hidrógeno en la mayor parte del hemisferio norte de Mercurio.
  • Investigar la posible presencia de hielo de agua dentro y cerca de cráteres permanentemente sombreados cerca del polo norte.
  • Proporcionar evidencia secundaria que ayude a interpretar las intensidades de las líneas de rayos gamma medidas por GRS en términos de abundancias elementales.
  • Delimite las zonas superficiales en la base de las cúspides norte y sur de la magnetosfera donde el viento solar puede implantar hidrógeno en el material de la superficie.
Investigador principal: William Boynton / Universidad de Arizona

Espectrómetro de rayos X (XRS)

Espectrómetro de rayos X

Se ha cartografiado la composición mineral dentro del milímetro superior de la superficie de Mercurio mediante la detección de líneas espectrales de rayos X de magnesio , aluminio , azufre , calcio , titanio y hierro, en el rango de 1 a 10 keV . [ 39 ] [ 40 ] 

Objetivos: [ 39 ]

  • Determina la historia de la formación de Mercurio.
  • Caracterizar la composición de los elementos superficiales midiendo las emisiones de rayos X inducidas por el flujo solar incidente .
Investigador principal: George Ho / APL

Magnetómetro (MAG)

Se midió el campo magnético alrededor de Mercurio en detalle para determinar la intensidad y la posición promedio del campo. [ 41 ] [ 42 ]

Objetivos: [ 41 ]

  • Investigar la estructura del campo magnético de Mercurio y su interacción con el viento solar .
  • Caracterizar la geometría y la variabilidad temporal del campo magnetosférico.
  • Detectar interacciones onda-partícula con la magnetosfera.
  • Observar la dinámica de la magnetocola, incluyendo fenómenos posiblemente análogos a las subtormentas en la magnetosfera terrestre.
  • Caracterizar la estructura y la dinámica de la magnetopausa.
  • Caracterizar las corrientes alineadas con el campo magnético que conectan el planeta con la magnetosfera.
Investigador principal: Mario Acuña / Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA

Altímetro láser de mercurio (MLA)

Proporcionó información detallada sobre la altura de las formaciones terrestres en la superficie de Mercurio mediante la detección de la luz de un láser infrarrojo al rebotar en la superficie. [ 43 ] [ 44 ]

Objetivos: [ 43 ]

  • Proporcionar un mapa topográfico de alta precisión de las regiones de latitud norte elevada.
  • Medir las características topográficas de longitud de onda larga en latitudes medias y bajas del hemisferio norte.
  • Determinar los perfiles topográficos de las principales características geológicas del hemisferio norte.
  • Detectar y cuantificar las libraciones físicas forzadas del planeta mediante el seguimiento del movimiento de las características topográficas a gran escala en función del tiempo.
  • Medir la reflectividad superficial del mercurio a la longitud de onda de funcionamiento del MLA de 1.064 nanómetros.
Investigador principal: David Smith / GSFC

Espectrómetro de composición atmosférica y superficial de Mercurio (MASCS)

Determinaron las características de la tenue atmósfera que rodea a Mercurio midiendo las emisiones de luz ultravioleta y determinaron la prevalencia de minerales de hierro y titanio en la superficie midiendo la reflectancia de la luz infrarroja. [ 45 ] [ 46 ]

Objetivos: [ 45 ]

  • Caracterizar la composición, la estructura y el comportamiento temporal de la exosfera.
  • Investigar los procesos que generan y mantienen la exosfera.
  • Determinar la relación entre la composición de la exosfera y la de la superficie.
  • Buscar depósitos polares de material volátil y determinar cómo se relaciona la acumulación de estos depósitos con los procesos exosféricos.
Investigador principal: William McClintock / Universidad de Colorado [ 47 ]

Espectrómetro de partículas energéticas y plasma (EPPS)

Se midieron las partículas cargadas en la magnetosfera alrededor de Mercurio utilizando un espectrómetro de partículas energéticas (EPS) y las partículas cargadas que provienen de la superficie utilizando un espectrómetro de plasma de imágenes rápidas (FIPS). [ 48 ] [ 49 ]

Objetivos: [ 48 ]

  • Determinar la estructura del campo magnético del planeta.
  • Caracterizar los neutros de la exosfera y los iones magnetosféricos acelerados.
  • Determinar la composición de los materiales reflectantes de radar en los polos de Mercurio.
  • Determinar las propiedades eléctricas de la interfaz corteza/atmósfera/ambiente.
  • Determinar las características de la dinámica de la magnetosfera de Mercurio y su relación con los factores externos y sus condiciones internas.
  • Medir las propiedades del plasma interplanetario durante la fase de crucero y en las proximidades de Mercurio.
Investigador principal: Barry Mauk / APL

Ciencia de la radio (CR)

Se midió la gravedad de Mercurio y el estado del núcleo planetario utilizando los datos de posicionamiento de la nave espacial. [ 50 ] [ 51 ]

Objetivos: [ 51 ]

  • Determinar la posición de la nave espacial durante las fases de crucero y orbital de la misión.
  • Observar las perturbaciones gravitacionales de Mercurio para investigar las variaciones espaciales de densidad en el interior del planeta, y un componente variable en el tiempo de la gravedad de Mercurio para cuantificar la amplitud de la libración de Mercurio .
  • Proporcionar mediciones precisas del alcance de la nave espacial MESSENGER hasta la superficie de Mercurio para determinar el mapeo de altitud adecuado con el MLA.
Investigador principal: David Smith / Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA

Perfil de la misión

Lanzamiento y trayectoria

La sonda MESSENGER fue lanzada el 3 de agosto de 2004 a las 06:15:56 UTC por la NASA desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 17B en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida, a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta II 7925. La secuencia completa de encendido duró 57 minutos, llevando la nave espacial a una órbita heliocéntrica, con una velocidad final de 10,68  km/s (6,64  millas/s) y enviando la sonda a una trayectoria de 7900 millones de kilómetros (4900 millones de millas) que duró 6 años, 7 meses y 16 días antes de su inserción orbital el 18 de marzo de 2011. [ 29 ]

Viajar a Mercurio y entrar en órbita requiere un cambio de velocidad extremadamente grande ( véase delta-v ) porque la órbita de Mercurio se encuentra en lo profundo del pozo gravitatorio del Sol . En una trayectoria directa desde la Tierra a Mercurio, una nave espacial se acelera constantemente a medida que cae hacia el Sol, y llegará a Mercurio con una velocidad demasiado alta para alcanzar la órbita sin un consumo excesivo de combustible. Para planetas con atmósfera, como Venus y Marte , las naves espaciales pueden minimizar su consumo de combustible al llegar utilizando la fricción con la atmósfera para entrar en órbita ( aerocaptura ), o pueden encender brevemente sus motores cohete para entrar en órbita, seguido de una reducción de la órbita mediante aerofrenado . Sin embargo, la tenue atmósfera de Mercurio es demasiado delgada para estas maniobras. En cambio, MESSENGER utilizó extensamente maniobras de asistencia gravitatoria en la Tierra, Venus y Mercurio para reducir la velocidad relativa a Mercurio, y luego utilizó su potente motor cohete para entrar en una órbita elíptica alrededor del planeta. El proceso de sobrevuelos múltiples redujo considerablemente la cantidad de propulsor necesaria para frenar la nave espacial, pero a costa de prolongar el viaje durante muchos años y hasta una distancia total de 7.900 millones de kilómetros (4.900 millones de millas).

Varios encendidos de propulsores planificados en ruta a Mercurio fueron innecesarios, ya que estos ajustes de rumbo se realizaron utilizando la presión de la radiación solar que actuaba sobre los paneles solares de MESSENGER. [ 58 ] Para minimizar aún más la cantidad de propulsor necesario, la inserción orbital de la nave espacial se dirigió a una órbita altamente elíptica alrededor de Mercurio.

La órbita alargada tenía otras dos ventajas: permitía que la nave espacial se enfriara después de los periodos entre la superficie caliente de Mercurio y el Sol, y también le permitía medir los efectos del viento solar y los campos magnéticos del planeta a diversas distancias, al tiempo que permitía realizar mediciones y fotografías de cerca de la superficie y la exosfera. El lanzamiento de la nave espacial estaba programado originalmente para una ventana de 12 días que comenzaba el 11 de mayo de 2004. El 26 de marzo de 2004, la NASA anunció que el lanzamiento se pospondría a una ventana posterior de 15 días que comenzaba el 30 de julio de 2004, para permitir más pruebas de la nave espacial. [ 59 ] Este cambio alteró significativamente la trayectoria de la misión y retrasó la llegada a Mercurio en dos años. El plan original contemplaba tres maniobras de sobrevuelo de Venus, con la inserción orbital en Mercurio programada para 2009. La trayectoria se modificó para incluir un sobrevuelo de la Tierra, dos sobrevuelos de Venus y tres sobrevuelos de Mercurio antes de la inserción orbital el 18 de marzo de 2011. [ 60 ]

sobrevuelo de la Tierra

MESSENGER realizó un sobrevuelo de la Tierra un año después de su lanzamiento, el 2 de agosto de 2005, con el máximo acercamiento a las 19:13 UTC a una altitud de 2347 kilómetros (1458 millas terrestres) sobre Mongolia central . El 12 de diciembre de 2005, una maniobra de encendido de 524 segundos (Maniobra en el Espacio Profundo o DSM-1) del propulsor principal ajustó la trayectoria para el próximo sobrevuelo de Venus en 316  m/s. [ 61 ]

Durante el sobrevuelo de la Tierra, el equipo de MESSENGER fotografió la Tierra y la Luna con MDIS y verificó el estado de varios otros instrumentos que observaban la composición atmosférica y superficial, además de probar la magnetosfera y determinar que todos los instrumentos probados funcionaban según lo previsto. Este período de calibración tenía como objetivo garantizar una interpretación precisa de los datos cuando la nave espacial entrara en órbita alrededor de Mercurio. Asegurarse de que los instrumentos funcionaran correctamente en una etapa tan temprana de la misión permitió abordar múltiples errores menores. [ 62 ]

El sobrevuelo de la Tierra se utilizó para investigar la anomalía del sobrevuelo , donde se ha observado que algunas naves espaciales tienen trayectorias que difieren ligeramente de las predichas. Sin embargo, no se observó ninguna anomalía en el sobrevuelo de MESSENGER. [ 63 ]

Dos sobrevuelos de Venus

El 24 de octubre de 2006, a las 08:34 UTC, la sonda MESSENGER se encontró con Venus a una altitud de 2992 kilómetros (1859 millas) . Durante el encuentro, MESSENGER pasó por detrás de Venus y entró en conjunción superior , un período en el que la Tierra se encontraba en el lado opuesto del Sistema Solar, con el Sol impidiendo el contacto por radio. Por esta razón, no se realizaron observaciones científicas durante el sobrevuelo. La comunicación con la nave espacial se restableció a finales de noviembre y se realizó una maniobra en el espacio profundo el 12 de diciembre de 2006 para corregir la trayectoria y encontrarse con Venus en un segundo sobrevuelo. [ 64 ] 

El 5 de junio de 2007, a las 23:08 UTC, la sonda MESSENGER realizó un segundo sobrevuelo de Venus a una altitud de 338 km (210 mi) , logrando la mayor reducción de velocidad de la misión. Durante el encuentro, se utilizaron todos los instrumentos para observar Venus y prepararse para los siguientes encuentros con Mercurio. El encuentro proporcionó datos de imágenes en el visible y el infrarrojo cercano de la atmósfera superior de Venus . También se registraron espectrometrías ultravioleta y de rayos X de la atmósfera superior para caracterizar su composición. La sonda Venus Express de la ESA también orbitaba durante el encuentro, lo que brindó la primera oportunidad para la medición simultánea de las características de partículas y campos del planeta. [ 65 ]  

Tres sobrevuelos de Mercurio

MESSENGER realizó un sobrevuelo de Mercurio el 14 de enero de 2008 (alcanzando su punto más cercano a 200  km sobre la superficie de Mercurio a las 19:04:39 UTC ), seguido de un segundo sobrevuelo el 6 de octubre de 2008. [ 11 ] MESSENGER ejecutó un sobrevuelo final el 29 de septiembre de 2009, reduciendo aún más la velocidad de la nave espacial. [ 12 ] [ 13 ] En algún momento durante el punto más cercano del último sobrevuelo, la nave espacial entró en modo seguro . Aunque esto no afectó la trayectoria necesaria para la posterior inserción en órbita, resultó en la pérdida de datos científicos e imágenes que estaban previstos para la etapa de salida del sobrevuelo. La nave espacial se recuperó completamente unas siete horas después. [ 66 ] Una última maniobra en el espacio profundo, DSM-5, se ejecutó el 24 de noviembre de 2009 a las 22:45 UTC para proporcionar el cambio de velocidad requerido de 0,177 kilómetros por segundo (0,110 mi/s) para la inserción programada en la órbita de Mercurio el 18 de marzo de 2011, marcando el comienzo de la misión orbital. [ 67 ] 

Inserción orbital

La maniobra de propulsión para insertar la sonda en la órbita de Mercurio comenzó a las 00:45  UTC del 18 de marzo de 2011. La maniobra de frenado a 0,9  km/s (0,5  mi./s) duró unos 15 minutos, y la confirmación de que la nave estaba en órbita de Mercurio se recibió a las 01:10  UTC del 18 de marzo (21:10, 17 de marzo EDT). [ 57 ] El ingeniero jefe de la misión, Eric Finnegan, indicó que la nave espacial había alcanzado una órbita casi perfecta. [ 68 ]

La órbita de MESSENGER era altamente elíptica, acercándola a 200 kilómetros (120 millas) de la superficie de Mercurio y alejándola luego a 15 000 km (9300 millas) cada doce horas. Esta órbita se eligió para proteger la sonda del calor irradiado por la superficie caliente de Mercurio. Solo una pequeña parte de cada órbita transcurría a baja altitud, donde la nave espacial estaba expuesta al calentamiento radiactivo del lado caliente del planeta. [ 69 ] 

Ciencias primarias

Tras la inserción orbital de MESSENGER , tuvo lugar una fase de puesta en servicio de dieciocho días. El personal supervisor encendió y probó los instrumentos científicos de la nave para asegurarse de que habían completado el viaje sin daños. [ 70 ] La fase de puesta en servicio «demostró que la nave espacial y la carga útil [estaban] funcionando correctamente, a pesar del entorno desafiante de Mercurio». [ 33 ]

La misión principal comenzó según lo previsto el 4 de abril de 2011, con MESSENGER orbitando Mercurio una vez cada doce horas durante una duración prevista de doce meses terrestres, el equivalente a dos días solares en Mercurio. [ 33 ] El investigador principal Sean Solomon, entonces de la Institución Carnegie de Washington , dijo: «Con el inicio hoy de la fase científica principal de la misión, realizaremos observaciones casi continuas que nos permitirán obtener la primera perspectiva global del planeta más interno. Además, a medida que la actividad solar aumente de forma constante, tendremos una vista privilegiada del sistema magnetosfera-atmósfera más dinámico del Sistema Solar». [ 33 ]

El 5 de octubre de 2011, los resultados científicos obtenidos por MESSENGER durante sus primeros seis meses terrestres en la órbita de Mercurio se presentaron en una serie de artículos en el Congreso Europeo de Ciencias Planetarias en Nantes , Francia. Entre los descubrimientos presentados se encontraban las concentraciones inesperadamente altas de magnesio y calcio halladas en la atmósfera del lado nocturno de Mercurio, y el hecho de que el campo magnético de Mercurio está desplazado muy al norte del centro del planeta. [ 20 ]

Misión extendida

Topografía de Mercurio basada en datos del MDIS (Sistema de Imágenes Duales de Mercurio)

En noviembre de 2011, la NASA anunció que la misión MESSENGER se extendería un año, lo que permitiría a la nave espacial observar el máximo solar de 2012. [ 1 ] Su misión extendida comenzó el 17 de marzo de 2012 y continuó hasta el 17 de marzo de 2013. Entre el 16 y el 20 de abril de 2012, MESSENGER realizó una serie de maniobras de propulsión, colocándola en una órbita de ocho horas para realizar escaneos adicionales de Mercurio. [ 71 ]

En noviembre de 2012, la NASA informó que MESSENGER había descubierto la posibilidad de hielo de agua y compuestos orgánicos en cráteres permanentemente sombreados en el polo norte de Mercurio. [ 21 ] [ 72 ] [ 73 ] En febrero de 2013, la NASA publicó el mapa 3D de Mercurio más detallado y preciso hasta la fecha, ensamblado a partir de miles de imágenes tomadas por MESSENGER . [ 74 ] [ 75 ] MESSENGER completó su primera misión extendida el 17 de marzo de 2013, [ 2 ] y su segunda duró hasta abril de 2015. [ 19 ] En noviembre de 2013, MESSENGER estuvo entre los numerosos activos espaciales que fotografiaron el cometa Encke (2P/Encke) y el cometa ISON (C/2012 S1). [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] A medida que su órbita comenzó a decaer a principios de 2015, MESSENGER pudo tomar fotografías de primer plano muy detalladas de cráteres llenos de hielo y otras formaciones terrestres en el polo norte de Mercurio. [ 79 ] Después de que se completó la misión, la revisión de los datos de alcance de radio proporcionó la primera medición de la tasa de pérdida de masa del Sol. [ 80 ]

Descubrimiento del agua, los compuestos orgánicos y el vulcanismo.

El 3 de julio de 2008, el equipo de MESSENGER anunció que la sonda había descubierto grandes cantidades de agua en la exosfera de Mercurio , un hallazgo inesperado. [ 83 ] En los últimos años de su misión, MESSENGER también proporcionó evidencia visual de actividad volcánica pasada en la superficie de Mercurio, [ 84 ] así como evidencia de un núcleo planetario de hierro líquido . [ 83 ] La sonda también construyó los mapas de Mercurio más detallados y precisos hasta la fecha, y además descubrió compuestos orgánicos que contienen carbono y hielo de agua dentro de cráteres permanentemente sombreados cerca del polo norte. [ 85 ]

Retrato del Sistema Solar

El 18 de febrero de 2011, se publicó en el sitio web de MESSENGER un retrato del Sistema Solar . El mosaico contenía 34 imágenes, adquiridas por el instrumento MDIS durante noviembre de 2010. Todos los planetas eran visibles, con la excepción de Urano y Neptuno , debido a sus enormes distancias del Sol. El "retrato familiar" de MESSENGER pretendía ser complementario al retrato familiar de Voyager , que fue adquirido del Sistema Solar exterior por la Voyager 1 el 14 de febrero de 1990. [ 86 ]

La sonda MESSENGER capturó un retrato casi completo del Sistema Solar durante noviembre de 2010.

Vista de un eclipse lunar total

Un eclipse lunar visto desde Mercurio, captado por la sonda MESSENGER . Se puede observar cómo la Luna cae en la sombra de la Tierra.

El 8 de octubre de 2014, entre las 9:18 UTC y las 10:18 UTC, la sonda MESSENGER tomó 31 imágenes, con intervalos de dos minutos, de la Tierra y la Luna, mientras esta última experimentaba un eclipse lunar total . MESSENGER se encontraba a 107 millones de kilómetros (66 millones de millas) de la Tierra en el momento del eclipse. La Tierra ocupa aproximadamente 5 píxeles de diámetro y la Luna poco más de 1 píxel en el campo de visión del NAC, con una distancia de unos 40 píxeles entre ellas. Las imágenes se ampliaron al doble y el brillo de la Luna se incrementó aproximadamente 25 veces para mostrar su desaparición con mayor claridad. Esta fue la primera observación de un eclipse lunar , de la Luna, en la historia vista desde otro planeta. [ 87 ] [ 17 ]

Fin de la misión

Después de quedarse sin propulsor para ajustes de rumbo, MESSENGER entró en su fase terminal esperada de decaimiento orbital a finales de 2014. La operación de la nave espacial se extendió varias semanas aprovechando su suministro restante de gas helio, que se usó para presurizar sus tanques de propulsor, como masa de reacción . [ 88 ] MESSENGER continuó estudiando Mercurio durante su período de decaimiento. [ 3 ] La nave espacial se estrelló contra la superficie de Mercurio el 30 de abril de 2015, a las 3:26  p.m. EDT (19:26 GMT), a una velocidad de 14.080 km/h (8.750 mph) , probablemente creando un cráter en la superficie del planeta de aproximadamente 16 m (52 ​​pies) de ancho. [ 18 ] [ 89 ] Se estimó que la nave espacial impactó en 54,4° N, 149,9° O en Suisei Planitia , cerca del cráter Janáček . [ 90 ] El choque ocurrió en un lugar no visible desde la Tierra en ese momento, y por lo tanto no fue detectado por ningún observador ni instrumento. La NASA confirmó el final de la misión MESSENGER a las 3:40 p. m. EDT (19:40 GMT) después de que la Red del Espacio Profundo de la NASA no detectara la reaparición de la nave espacial detrás de Mercurio. [ 89 ] [ 91 ]     

Primera (29 de marzo de 2011) y última (30 de abril de 2015) imágenes de la sonda MESSENGER tomadas desde la órbita de Mercurio ( detalles del impacto ).

Véase también

Referencias

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  • Galería de imágenes de MESSENGER
  • Entrada del catálogo maestro de NSSDC
  • Vídeo de la sonda MESSENGER mientras abandona la Tierra.
  • Datos de Mercurio recopilados tanto por Mariner 10 como por MESSENGER.
  • NASA Sistema Solar 27/04/2015 MESSENGER en Mercurio Imágenes de la misión