Mars Express

Mars Express
Modelo conceptual de la nave Mars Express
Organización	ESA
Tipo de misión	Orbitador + Aterrizador
Satélite de	Marte
Fecha de inserción en orbita	25 de diciembre de 2003
Fecha de lanzamiento	2 de junio de 2003
Vehículo de lanzamiento	Soyuz-FG/Fregat
NSSDC ID	2003-022A
Página web	Proyecto ESA Mars Express (sitio oficial)
Masa	1123 (666 + 457 fuel) kg
Energía	460 W (Marte)
Elementos orbitales
Excentricidad	0,943
Inclinación	86,3º
Período orbital	7,5 h
Apoapsis	10.107 km
Periapsis	298 km

Mars Express es una misión de exploración de Marte de la Agencia Espacial Europea y la primera misión interplanetaria europea. El término "Express" se acuñó originalmente por la relativa corta trayectoria interplanetaria Tierra-Marte, pues el lanzamiento de la nave se produjo cuando las órbitas de la Tierra y Marte estaban más próximas en los últimos 60.000 años. "Express" también se refiere a la velocidad y eficiencia con la que la nave fue diseñada y construida.

Mars Express consiste de dos partes, el Mars Express Orbiter y el Beagle 2, un aterrizador diseñado para investigar exobiología y geoquímica in situ en la superficie marciana. El Beagle 2 falló al intentar aterrizar en la superficie de Marte, pero el orbitador ha estado realizando investigaciones científicas satisfactoriamente desde entonces. Beagle hubiera facilitado información acerca de la posible vida de organismos en el pasado marciano.

Algunos de los intrumentos de la nave, incluyendo la cámara y algún espectrómetro son heredados de la fallida misión rusa a Marte Marsnik 96 en 1996. El resto de instrumentos así como la totalidad de la Plataforma son diseños europeos. El diseño básico esta basado a su vez en la nave Rosetta. Dada la versatilidad y fiabilidad del diseño, se reutilizó también para la sonda Venus Express.

Perfil de la Misión y Línea Temporal

Descripción de la misión

La misión Mars Express está enfocada a la inserción orbital y posible estudio in situ del interior, subsuperficie, superficie, atmósfera y el ambiente del planeta Marte. Los objetivos científicos de la misión Mars Express son el completar las metas científicas de la misión rusa Marsnik 96 y que se completaría con investigación de exobiología de la misión fallida de Beagle 2.

La exploración de Marte es crucial para un mejor entendimiento de la Tierra desde un punto comparativo en Planetología. El orbitador Mars Express posee "imagen de alta resolución" y mapeo de mineralogía de la superficie, sondeo de radar de la subsuperficie justo debajo de la capa permafrost, una determinación precisa de la composición de la atmósfera y un estudio de la interacción de la atmósfera interplanetaria.

La nave espacial lleva 7 instrumentos científicos, un pequeño lander, un Lander Relay y una cámara de monitoreo Visual, todos ellos ayudaran a resolver el misterio de la desaparición del agua en Marte. Todos los instrumentos tomaran mediciones de la superficie, atmósfera y la media interplanetaria, desde la nave principal en orbital polar, la cual permitirá cubrir todo el planeta gradualmente.

El presupuesto total del proyecto Mars Express excluyendo el Lander es de 150 millones de euros (aproximadamente US$185 millones de dólares)

Construcción de la nave

El principal constructor de la sonda fue EADS Astrium Satellites. La nave se construyó con restos de metales de barcos.

Preparación de la Misión

En el año de la preparación del lanzamiento de la nave, numerosos grupos de expertos distribuidos en las compañías contribuyentes y organizadoras prepararon los elementos espaciales y de tierra. Cada uno de estos grupos se concentró en su área de responsabilidad y en su coordinación. Se necesitaron requerimientos adicionales para la fase de lanzamiento y primeras órbitas (LEOP) y todas las fases operativas críticas; no era suficiente el intercambio, fue fundamental integrar los grupos en un Equipo de Control de Misión. Los diferentes expertos deben trabajar juntos en un ambiente operativo y la interacción entre todos los elementos del sistema (software, hardware, humano) debe ser correcta para conseguir todo lo siguiente:

• Los procedimientos para las operaciones de vuelo deben estar por escrito y validados hasta el mínimo detalle.
• El sistema de control ha de ser verificado
• Tests de verificación del sistema deben ser realizados para demostrar la correcta interacción de los segmentos espacial y de tierra.
• Debe ser realizado el Test de Disponibilidad de la Misión con las estaciones de tierra.
• Debe realizarse una Campaña de Simulación

Lanzamiento

La nave espacial fue lanzada el 2 de junio de 2003 a las 23:43 tiempo local (17:45 UT, 1:45 pm EDT) desde el Cosmódromo de Baikonur en Kazajistán usando un cohete Soyuz Fregat, el propulsor FREGAT fue disparado a las 19:14 UT para impulsarlo y se separa de Mars Express a las 19:17 UT

Se desplegaron los paneles solares y se realiza una corrección de trayectoria el 4 de junio para poner en trayectoria interplanetaria a la sonda.

Fase cerca de la tierra

Aún cerca de la Tierra se realizó la fase que comprende desde la separación de la nave espacial de la etapa superior del lanzador hasta la finalización de la comprobación inicial de la nave y la carga útil. Incluye el despliegue de los panales solares, la actitud inicial de la adquisición, el desanclaje de la Beagle 2 como mecanismo complementario, la inyección de corrección de errores de maniobra y la primera revisión de la nave espacial y de la carga útil (la revisión definitiva de la carga útil tiene lugar después de la inserción orbital en Marte). La carga útil se comprueban a cabo uno de los instrumentos a la vez. Esta etapa duró alrededor de 1 mes.

Fase interplanetaria

Esta fase es la final de la fase Commissioning cercanas a la Tierra hasta un mes antes de la maniobra de captura de Marte. Incluye maniobras de corrección de trayectoria y de las cargas útiles de calibración. La carga útil no se usa durante la fase de crucero, con la excepción de algunos intermedios check-outs. Esta etapa dura alrededor de 5 meses.

Aunque originalmente se había pensado que fuera una fase de "tranquilo crucero", pronto se hizo evidente que esta fase "de crucero" se complicaría. Los problemas con el Star Tracker, problemas de energía eléctrica, maniobras adicionales, y sobre el 28 de octubre, el Vehículo espacial fue alcanzado por una de las erupciones solares más grandes jamás registradas. Más acerca de esto, consulte "documentos publicados" en la parte inferior del artículo.

Inserción orbital

Mars Express alcanzó Marte después de una jornada de 400 millones de kilómetros, e ingresó a la órbita marciana el 25 de diciembre de 2003.

Lanzamiento del aterrizador

El aterrizador, Beagle 2 fue lanzado el 19 de diciembre desde el orbitador hacia la superficie. El 20 de diciembre sus motores lo colocaron en orbita favorable para su descenso gradual cque culminaría el 25 de diciembre. Después de repetidos intentos de contactar al Beagle 2, estos fracasaron. Fue declarada perdida y probablemente destruda el 6 de febrero de 2004. El 11 de febrero de 2004, la ESA anunció el inicio de una investigación completa para determinar las fallas y errores que causaron la pérdida de la costosa sonda Beagle 2.

Despliegue de MARSIS

El 4 de mayo de 2005, Mars Express desplegó el primero de sus dos tubos de radar de 20 m. de longitud para su instrumento MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding). Al principio el tubo no encajó por completo en su sitio; sin embargo, el 10 de mayo fue expuesto a la luz solar durante unos minutos y se solucionó el problema. El segundo tubo fue desplegado con éxito el 14 de junio. Ambos tubos eran necesarios para crear una antena dipolo de 40 m. necesaria para que MARSIS pudiera funcionar; un menos crucial tubo de 7 m. para otra antena fue desplegado el 17 de junio. En la planificación original, los tubos deberían haberse desplegado en abril del 2004, pero se decidió aplazar por miedo a que el despliegue pudiera dañar a la sonda. Debido a la demora se decidió dividir la fase de cuatro semanas en dos partes, con dos semanas corriendo hasta el 4 de julio y otras dos semanas en diciembre de 2005.

El despliegue de las barreras han sido una tarea de alta complejidad y ha demostrado la eficacia de la cooperación interinstitucional SEC, NASA, Industria y Servicios públicos. Observaciones científicas nominales comenzaron durante julio de 2005. (Para más info, visite [1], [2], y ESA Comunicado de prensa.)

2009

• Febrero

La ESA decide extender la misión hasta el 31 de diciembre de 2009.

Diseño de la nave

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La Mars Express es un cubo, con dos paneles solares que se extienden desde los lados opuestos. La masa de la nave es de 1.123 kg, de los cuales 113 kg es de un bus principal con la carga útil, 60 kg es de la cápsula de aterrizaje y 457 kg son de propelente. El cuerpo principal es de 1,5 mx 1,8 mx 1,4 m de tamaño, con una estructura de nido de abeja de aluminio cubierto por una capa de aluminio. La medida de los paneles solares es de 12 m. La antena parabólica de 1,8 m de diámetro está montado en una cara, apuntando en la misma dirección que los paneles solares. Dos antenas dipolo de 20 m de largo de alambre de lado opuesto se extienden desde las caras perpendiculares a los paneles solares, como parte de la sonda de radar. Un monopolo de 4 m de la antena de baja ganancia se monta desde la cara superior. El cuerpo está construido alrededor del sistema de propulsión principal, que consiste en un propulsor bi-motor de 400 N Main. Los dos tanques de 267-litro carburante tienen una capacidad total de 595 kg. Aproximadamente 370 kg son necesarios para la misión nominal. De helio a presión de un tanque de 35 litros se utiliza para forzar el combustible en el motor. Trayectoria correcciones se harán mediante un conjunto de ocho propulsores de 10 N, una conectada a cada rincón del bus de la nave espacial. De control de actitud (3-estabilización del eje) se logra mediante dos unidades de 3 ejes de medición inercial, un conjunto de dos cámaras de estrellas y dos sensores de sol, giroscopios, acelerómetros, y cuatro ruedas de reacción de 12 millas náuticas. La precisión es.04 grados con respecto al sistema de referencia inercial y 0,8 grados con respecto a la estructura orbital de Marte. Control de la temperatura se mantiene a través del uso de radiadores, varias capas de aislante, y activamente controlado calentadores. La configuración de la nave espacial está optimizado para una Fregat / Soyuz, pero es totalmente compatible con un vehículo de lanzamiento Delta II si es necesario.

Poder de la nave espacial es proporcionada por los paneles solares que contengan 11,42 metros cuadrados de células de silicio. El poder previsto inicialmente era de 660 W a 1,5 UA, pero una conexión defectuosa ha reducido la cantidad de potencia disponible en un 30%, a alrededor de 460 W. Esta pérdida de poder no se espera un impacto significativo en el retorno científico de la misión. El poder se almacenan en tres baterías de litio-ion con una capacidad total de 64,8 Ah, para su uso durante los eclipses. El poder está totalmente regulado a 28 V, el requisito de potencia de pico en Marte es de 450 W. Las telecomunicaciones son a través de la alta ganancia de la antena parabólica, dos de baja ganancia omnidireccional S-antenas de banda. Éstos proporcionan la banda X (7,1 GHz) y banda S (2,1 GHz) de enlace ascendente y descendente. Dos relés Lander Marte UHF antenas están montadas en la cara superior de la comunicación con el Beagle 2. La nave espacial está dirigida por dos auxiliares de control y gestión de datos con un 10 gigabits de memoria de estado sólido de masas para el almacenamiento de datos y la información de limpieza para la transmisión.

La carga útil de la ciencia se compone de siete experimentos. La cámara estereoscópica de alta resolución (HRSC) se monta dentro del cuerpo de la nave, cuyo objetivo a través de la cara superior de la nave, que es el nadir de señalar durante las operaciones de Marte. Un espectrómetro visible e infrarrojo cercano-(OMEGA), el espectrómetro de infrarrojos (PFS) y el espectrómetro ultravioleta (SPICAM) también montado en el interior señalando la cara superior. El neutro y sensores de partículas cargadas (ASPERA) se montan en la cara superior. El radar del subsuelo y el altímetro está montado en el cuerpo y es el nadir de señalar, y también incorpora las antenas de dos de 20 metros. El experimento de ciencia de radio (MaRS) utiliza el subsistema de comunicaciones. La masa total presupuestado para la carga útil de la ciencia es de 116 kg.

Véase también

• European Space Agency
• ExoMars
• Exploración de Marte
• Exploración espacial
• Unmanned space mission

Enlaces externos

• ESA Mars Express project (official site)
• Proyecto ESA Mars Express
• FU Berlin: HRSC project page (eng. & ger.; press releases and high resolution images)
• OMEGA: agua en el polo sur marciano
• PFS: mapa de metano de Marte

Notas publicadas de Operaciones

The Flight Control Team (FCT) in chargued of operating Mars Express has encounter and solved countless engineering problems derived from the challeging task of maintenance of a Spacecraft in Orbit around Mars. The following papers published by the FCT gather invaluable expertise gained during the operational phase of the mission:

1. Archivo:Mars Express Orbit Insertion, a first success in Interplanetary Europe.pdf
2. Archivo:Deployment of the MARSIS Radar Antennas on MEX.pdf
3. Archivo:From Mission Concept to Mars Orbit.pdf
4. Archivo:Mars Express Power Subsystem In flight Experience.pdf
5. Archivo:Mission Planning Experience Gained from the Mars Express Mission.pdf
6. Archivo:File transfer, Mass Memory and Mission Time Line – providing spacecraft remote commanding at Mars.pdf
7. Archivo:Flying Mars Express – A Day in the Cockpit.pdf
8. Archivo:MARS EXPRESS OPERATIONAL CHALLENGES AND FIRST RESULTS.pdf
9. Archivo:MEX science data - from the instrument to the PIs.pdf
10. Archivo:Planning Science Data Return of Mars Express with Support of Artificial Intelligence.pdf
11. Archivo:Star Tracker Operational Usage in different phases of the Mars Express mission.pdf
12. Archivo:Long Term Preservation of MEx.pdf
13. Archivo:The Mars Express Training and Simulations campaign.pdf
14. Archivo:Ensuring readiness for Europes first Mars mission, team building through simulations.pdf