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Articulo de referencia

Cubo de Marte Uno

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Mars Cube One (o MarCO ) fue una misión de sobrevuelo de Marte  lanzada el 5 de mayo de 2018 junto con el módulo de aterrizaje InSight de la NASA . [ 5 ] Consistió en dos nanosatélites, MarCO-A y MarCO-B , que proporcionaron comunicaciones en tiempo real a la Tierra para InSight durante su entrada, descenso y aterrizaje (EDL) el 26 de noviembre de 2018, cuando InSight estaba fuera del alcance visual de la Tierra. [ 6 ] Ambos satélites eran CubeSats 6U diseñados para probar tecnologías de comunicación y navegación miniaturizadas. Estos fueron los primeros CubeSats en operar más allá de la órbita terrestre y, además de las telecomunicaciones, también probaron la resistencia de los CubeSats en el espacio profundo. El 5 de febrero de 2019, la NASA informó que ambos CubeSats habían dejado de funcionar el 5 de enero de 2019 y que era improbable que se volviera a tener noticias de ellos. [ 3 ] En agosto de 2019, los CubeSats fueron homenajeados por su papel en el exitoso aterrizaje del módulo de aterrizaje InSight en Marte. [ 7 ]

El módulo de aterrizaje InSight retransmitió sus datos de telemetría durante el aterrizaje, lo que demostró la eficacia del nuevo sistema de retransmisión y la utilidad de la tecnología para futuras misiones a otros cuerpos del Sistema Solar. Esto proporcionó una alternativa a los orbitadores para la retransmisión de información y marcó un hito en el desarrollo tecnológico.

Tras la interrupción de las comunicaciones de los satélites MarCO en enero de 2019, existía la posibilidad de restablecerlas en la segunda mitad de ese año, a medida que los satélites se desplazaban a una posición más favorable en el espacio. La NASA lanzó una campaña para restablecer la comunicación con los satélites en septiembre de 2019. Los intentos de comunicación no tuvieron éxito y el 2 de  febrero de 2020 la NASA anunció el fin oficial de la misión Mars Cube One. [ 8 ]

Descripción general

Mars Cube One es la primera nave espacial construida con la forma de un CubeSat para operar más allá de la órbita terrestre en una misión de espacio profundo. Los CubeSats están hechos de pequeños componentes que son deseables por múltiples razones, incluyendo el bajo costo de construcción, [ 9 ] el rápido desarrollo, sistemas simples y facilidad de despliegue a la órbita terrestre baja . Se han utilizado para muchos propósitos de investigación, incluyendo: proyectos biológicos, misiones de mapeo, etc. La tecnología CubeSat fue desarrollada por la Universidad Estatal Politécnica de California y la Universidad de Stanford , con el propósito de proyectos rápidos y fáciles que permitieran a los estudiantes utilizar la tecnología. A menudo se empaquetan como parte de la carga útil de una misión más grande, lo que los hace aún más rentables. [ 10 ]

Las dos naves espaciales Mars Cube One son idénticas y se llaman oficialmente MarCO-A y MarCO-B, y fueron lanzadas juntas para mayor redundancia; los ingenieros del JPL las apodaron WALL-E y EVE en referencia a los personajes principales de la película animada WALL-E . [ 11 ] [ 12 ] El costo de la misión MarCO fue de US$18,5 millones. [ 13 ]

Los ingenieros de MarCO del JPL consideran el sobrevuelo de Marte como una demostración tecnológica que podría dar lugar a muchas más misiones de satélites pequeños, de bajo costo y dirigidas, fuera de la órbita terrestre. [ 14 ] Mientras supervisa el desempeño de la misión MarCO, la NASA ha propuesto invertir más dinero en CubeSats como complemento a proyectos multimillonarios que a veces sufren años de retraso. [ 15 ]

Lanzar y navegar

El lanzamiento de Mars Cube One fue gestionado por el Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA . El lanzamiento estaba programado para el 4 de marzo de 2016 en un Atlas V 401, [ 16 ] pero la misión se pospuso al 5 de mayo de 2018 después de una falla importante en una prueba de un instrumento científico de InSight . [ 17 ] El cohete Atlas V lanzó la nave espacial junto con InSight , luego los dos MarCO se separaron poco después del lanzamiento para volar su propia trayectoria a Marte [ 18 ] con el fin de probar la resistencia y la navegación de los CubeSats en el espacio profundo. [ 19 ] [ 20 ]

Durante la fase de crucero, las dos naves espaciales se mantuvieron a unos 10 000 km (6200 millas) de InSight en cada flanco por seguridad, y la distancia se redujo a medida que las tres naves espaciales se acercaban a Marte. [ 13 ] La distancia de sobrevuelo más cercana a Marte fue de 3500 km (2200 millas) . [ 4 ]    

Objetivos

Vista de Marte desde MarCO-B durante su sobrevuelo el 26 de noviembre de 2018. Esta imagen ha proporcionado datos atmosféricos útiles. [ 21 ]

La misión principal de MarCO es probar nuevas tecnologías miniaturizadas de comunicación y navegación. Lograron proporcionar retransmisión de comunicaciones en tiempo real mientras el módulo de aterrizaje InSight se encontraba en la fase de entrada, descenso y aterrizaje (EDL). [ 22 ]

Las naves espaciales MarCO se lanzaron en pareja (llamadas WALL-E y EVE por los personajes de la película ) para mayor redundancia, y volaron a ambos lados de InSight . Si bien hay una gran cantidad de CubeSats alrededor de la Tierra, Mars Cube One es la primera misión CubeSat que va más allá de la órbita terrestre. Esto permitió la recopilación de datos únicos fuera de la atmósfera y la órbita terrestres. Además de servir como repetidores de comunicaciones, también probaron la resistencia y las capacidades de navegación de los componentes CubeSat en el espacio profundo. En lugar de esperar varias horas para que la información se transmitiera de vuelta a la Tierra directamente desde el módulo de aterrizaje InSight , MarCO transmitió datos críticos para el aterrizaje inmediatamente (sujetos únicamente al tiempo de transmisión Marte-Tierra de 8 minutos) después de completar el aterrizaje. [ 23 ] [ 22 ] [ 24 ] La información enviada a la Tierra incluyó una imagen de InSight de la superficie marciana justo después de que el módulo de aterrizaje tocara tierra. [ 25 ] [ 26 ]

Sin los CubeSats de MarCO, InSight transmitiría la información de vuelo al Orbitador de Reconocimiento de Marte (MRO), que no transmite información con tanta rapidez. Ante la dificultad ya existente para comunicarse con el control terrestre durante situaciones especialmente arriesgadas, varios equipos se propusieron revisar la forma en que se transmiten los datos a la Tierra. Las misiones anteriores enviaban los datos directamente a la Tierra tras el aterrizaje, o a orbitadores cercanos, que luego retransmitían la información. [ 22 ] Es posible que las futuras misiones ya no dependan de estos métodos, dado que los CubeSats podrían mejorar la transmisión de datos en tiempo real, además de reducir el coste total de la misión. [ 18 ]

Opiniones de MarCO
Marte (24 de noviembre de 2018)
Marte (2 de octubre de 2018)
La Tierra y la Luna (9 de mayo de 2018)

Diseño y componentes

El diseño incluye dos CubeSats de retransmisión de comunicaciones, construidos por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que cumplen con la especificación 6U (10 × 20 × 30  cm). Un factor limitante para el desarrollo de los CubeSats es que todos los componentes necesarios deben caber dentro del marco del satélite. Debe contener la antena, la aviónica para controlar el satélite, un sistema de propulsión, energía y carga útil. [ 22 ]

Transmisión de datos

A bordo de los dos CubeSats hay una antena de ultra alta frecuencia ( UHF ) con polarización circular . La información EDL de InSight se transmitió a través de la banda UHF a 8  kbit/s a los CubeSats y se retransmitió simultáneamente en una frecuencia de banda X  a 8 kbit/s a la Tierra. [ 22 ] MarCO utilizó un panel solar desplegable para la alimentación, pero debido a las limitaciones en la eficiencia de los paneles solares, la potencia para la frecuencia de banda X solo puede ser de unos 5 vatios.

Para que los CubeSats transmitan información, necesitan una antena de alta ganancia (HGA) que sea confiable, cumpla con las especificaciones de masa, tenga baja complejidad y sea asequible de construir. Una antena de alta ganancia ( antena direccional ) es aquella que tiene un ancho de haz de ondas de radio enfocado y estrecho . Se evaluaron tres tipos posibles: una antena de parche de microcinta estándar , un reflector de matriz y un reflector de malla. Con el tamaño pequeño y plano requerido para los CubeSats, el tipo de antena de matriz cumplía con todas las necesidades de la misión. Los componentes de la HGA de matriz son tres paneles plegados, una bisagra de raíz que conecta las alas al cuerpo del CubeSat, cuatro bisagras de ala y un mecanismo de liberación de cable de combustión. Los paneles de la antena deben poder soportar cambios de temperatura durante toda la misión, así como vibraciones durante el despliegue. [ 22 ] MarCO transmitió datos críticos de EDL inmediatamente después del aterrizaje. [ 23 ] [ 25 ] Estas señales llegaron a la Tierra ocho minutos después.

Propulsión

El sistema de propulsión cuenta con ocho propulsores de gas frío que controlan la trayectoria y un sistema de control de reacción para ajustar su actitud (orientación 3D). [ 27 ] En el camino hacia el destino de transmisión correcto, el sistema de propulsión realizó cinco pequeñas correcciones para asegurar que las dos pequeñas naves espaciales estuvieran en la trayectoria correcta. [ 28 ] Los pequeños cambios en la trayectoria al principio del despliegue de la misión no solo ahorraron combustible, sino también el espacio que cualquier combustible adicional habría ocupado, conservando así volumen para otros componentes importantes dentro de la nave espacial. MarCO-B (WALL-E) había estado perdiendo gas propulsor casi desde el despegue, pero las primeras evaluaciones indicaron que tenía suficiente para completar su misión. [ 13 ]

Una vez completada su misión principal, las pequeñas naves espaciales continuarán en sus órbitas elípticas alrededor del Sol. Los ingenieros esperaban que siguieran funcionando durante un par de semanas después de pasar la órbita de Marte, dependiendo de la duración de su combustible y sus componentes electrónicos. [ 13 ]

Comunicaciones, navegación e imágenes

Cada MarCO lleva una radio del tamaño de una pelota de sóftbol que se utiliza para comunicarse con la Tierra mediante la banda X, para recibir datos de InSight mediante UHF y para recopilar mediciones de seguimiento para la navegación. Su sistema de control de actitud está equipado con un rastreador de estrellas que se utiliza para determinar la actitud de la nave espacial. [ 1 ] [ 29 ] Además, cada MarCO lleva una cámara miniatura de gran angular que se utiliza para verificar los despliegues y para capturar imágenes de divulgación. [ 30 ] [ 1 ]

Misiones similares más allá de la órbita terrestre

La misión Artemis 1 a la Luna transportó 10 CubeSats como cargas útiles secundarias. Cada CubeSat fue desarrollado por un equipo diferente con objetivos distintos. [ 31 ] En otra misión, el CubeSat LICIA fue transportado por la sonda Double Asteroid Redirection Test , que se lanzó en noviembre de 2021. LICIA ayudó a DART monitoreando su impacto con un asteroide. [ 32 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 Kit de prensa del lanzamiento de Mars InSight . NASA, 2018.
  2. ↑ Clark, Stephen (9 de marzo de 2016). "El módulo de aterrizaje InSight en Marte evita la cancelación y apunta a su lanzamiento en 2018" . Spaceflight Now . Consultado el 9 de marzo de 2016 .
  3. 1 2 3 Good, Andrew; Wendel, JoAnna (4 de febrero de 2019). "Más allá de Marte, la nave espacial Mini MarCO se queda en silencio" . Laboratorio de Propulsión a Chorro . NASA . Recuperado el 5 de febrero de 2019 .
  4. 1 2 MarCO: Los CubeSats planetarios se hacen realidad . Van Kane, The Planetary Society . 8 de julio de 2015.
  5. ↑ Stirone, Shannon (18 de marzo de 2019). "El espacio es muy grande. Algunos de sus nuevos exploradores serán diminutos. - El éxito de la misión MarCO de la NASA significa que los llamados cubesats probablemente viajarán a confines distantes de nuestro sistema solar" . The New York Times . Consultado el 18 de marzo de 2019 .
  6. ↑ Asmar, Sami; Matousek, Steve (20 de noviembre de 2014). "Mars Cube One (MarCO) - La primera misión planetaria CubeSat" (PDF) . Laboratorio de Propulsión a Chorro . Archivado del original (PDF) el 25 de enero de 2017. Recuperado el 27 de mayo de 2015 .
  7. ↑ Good, Andrew; Johnson, Alana (9 de agosto de 2019). "MarCO gana el 'Oscar' a la nave espacial diminuta" . NASA . Consultado el 10 de agosto de 2019 .
  8. ↑ "¡Descansa en paz, MarCO! Los primeros cubesats del mundo enviados a Marte han desaparecido para siempre" . Space.com . 28 de febrero de 2020.
  9. ↑ Hotz, Robert Lee (22 de noviembre de 2018). "Rumbo a Marte: un gran experimento con satélites diminutos: CubeSats del tamaño de un maletín, comúnmente utilizados en la órbita terrestre, emprenden un viaje interplanetario" . Wall Street Journal . Acercándose rápidamente a Marte se encuentran las dos naves espaciales más pequeñas y baratas que jamás hayan cruzado entre los planetas, a la vanguardia de lo que los diseñadores de satélites estadounidenses y europeos esperan que algún día sean enjambres de pequeñas sondas que merodeen por el sistema solar.
  10. ↑ Hand, Eric (10 de abril de 2015). "Pensar dentro de la caja" . Science . 348 (6231): 176–177 . doi : 10.1126/science.348.6231.176 . ISSN 0036-8075 . PMID 25859027 .  
  11. ↑ Los CubeSats 'Wall-E' y 'Eva' de la NASA serán los primeros en llegar a otro planeta . Elizabeth Howell, Space . 1 de mayo de 2018.
  12. ↑ Primera imagen de Marte de la NASA desde un CubeSat . Comunicado de prensa del JPL. 22 de octubre de 2018.
  13. 1 2 3 4 Se avecina una gran prueba para los pequeños satélites que siguen al módulo de aterrizaje en Marte . Marcia Dunn, PhysOrg . 22 de noviembre de 2018.
  14. ↑ Wallace, Mark (4 de mayo de 2018). "Los pequeños satélites allanan el camino para la exploración de bajo costo del espacio profundo: cuando la próxima misión de la NASA a Marte despegue este sábado, estará acompañada por dos pequeños escoltas que podrían transformar el futuro de la exploración espacial" . Fast Company .«El aspecto más importante de MarCO es que se trata de una auténtica demostración tecnológica y una iniciativa de alto riesgo, muy en el espíritu de la NASA», afirma Andy Klesh, ingeniero jefe de MarCO. «Consideramos que MarCO es solo el primero de una larga serie de pequeños satélites exploradores…»
  15. ↑ Fernholz, Tim (26 de noviembre de 2018). "Los primeros cubesats interplanetarios allanan el camino para una ciencia espacial más barata" . Quartz .
  16. ↑ "La NASA adjudica un contrato de servicios de lanzamiento para la misión InSight" . NASA . 19 de diciembre de 2013. Consultado el 11 de diciembre de 2014 .
  17. ↑ "La NASA cancela su próxima misión a Marte debido a una fuga en un instrumento" . Excite News . Associated Press. 22 de diciembre de 2015. Archivado del original el 23 de diciembre de 2015. Consultado el 22 de diciembre de 2015 .
  18. 1 2 "Mars Cube One (MarCO)" . jpl.nasa.gov .
  19. ↑ Conceptos avanzados de CubeSat del JPL para misiones de ciencia y exploración interplanetarias . (PDF). Sara Spangelo, Julie Castillo-Rogez, Andy Frick, Andy Klesh, Brent Sherwood. Taller CubeSat 2015. Agosto de 2015.
  20. ^ Los primeros CubeSats del espacio profundo de la NASA dicen: '¡Polo!' . Noticias de la NASA. 6 de mayo de 2018
  21. ↑ "Conoce al pequeño e improbable héroe del aterrizaje de InSight en Marte" . Popular Mechanics . 29 de noviembre de 2018. Consultado el 1 de diciembre de 2018 .
  22. 1 2 3 4 5 6 Hodges, Richard E. (21 de febrero de 2017). "Una antena desplegable de alta ganancia con destino a Marte: desarrollo de un nuevo reflector de panel plegado para la primera misión CubeSat a Marte". IEEE Antennas and Propagation Magazine . 59 (2): 39– 49. Bibcode : 2017IAPM...59...39H . doi : 10.1109/MAP.2017.2655561 . S2CID 35388830 . 
  23. 1 2 El equipo de la misión InSight de la NASA se prepara para aterrizar en Marte. Noticias de la NASA. 21 de noviembre de 2018.
  24. ↑ Dunn, Marcia (22 de noviembre de 2018). "Se avecina una gran prueba para los pequeños satélites que siguen al módulo de aterrizaje en Marte" . Associated Press .
  25. 1 2 La misión InSight de la NASA aterriza triunfalmente en Marte . Ian O'Neill, Scientific American . 26 de noviembre de 2018.
  26. ↑ Cómo sabrá la NASA cuándo aterriza InSight . Andrew Good, Noticias de la NASA. 16 de noviembre de 2018.
  27. ↑ VACCO - Sistemas de propulsión para CubeSat . VACCO . 2017.
  28. ↑ "Dos pequeños 'CubeSats' observarán el aterrizaje en Marte en 2016" . jpl.nasa.gov . 27 de mayo de 2015.
  29. ↑ MarCO - Mars Cube One. Archivado el 11 de mayo de 2021 en Wayback Machine . Presentación de diapositivas. NASA/JPL. 28 de septiembre de 2016.
  30. ↑ Primera imagen de Marte de la NASA tomada con un CubeSat . Science Daily . 22 de octubre de 2018.
  31. ↑ Hambleton, Kathryn (2 de febrero de 2016). "Primer vuelo del Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA para enviar pequeños satélites de ciencia y tecnología al espacio" . nasa.gov . Consultado el 3 de febrero de 2016 .
  32. ↑ Cheng, Andy (15 de noviembre de 2018). "Actualización de la misión DART" (PDF) . NASA . Recuperado el 14 de enero de 2019 .
  • Kits de prensa de MarsCube One en el JPL
  • MarCO: Primera misión interplanetaria CubeSat enYouTube
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