Instrumentos
NÓMADA	Nadir y ocultación para el descubrimiento de Marte
ACS	Suite de Química Atmosférica
CaSSIS	Sistema de imágenes de superficie en color y estéreo
AMIGO	Detector de neutrones epitermales de resolución fina

Insignia de la misión de la ESA para el lanzamiento de ExoMars 2016, con el Trace Gas Orbiter (izquierda) y Schiaparelli (derecha). Programa ExoMars Rover Rosalind Franklin y módulo de aterrizaje Kazachok →

El ExoMars Trace Gas Orbiter ( TGO o ExoMars Orbiter) es un proyecto de colaboración entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la agencia rusa Roscosmos que envió un orbitador de investigación atmosférica y el módulo de aterrizaje de demostración Schiaparelli a Marte en 2016 como parte del programa liderado por Europa. Programa ExoMars.

El Trace Gas Orbiter entregó el módulo de aterrizaje Schiaparelli el 16 de octubre de 2016, que se estrelló en la superficie debido a una liberación prematura del paracaídas.

El orbitador comenzó a aerofrenado en marzo de 2017 para reducir su órbita inicial de 200 por 98.000 km (120 por 60.890 millas). El frenado aerodinámico concluyó el 20 de febrero de 2018 cuando el disparo final de un propulsor dio como resultado una órbita de 200 por 1.050 km (120 por 650 millas). Los disparos de propulsores adicionales cada pocos días elevaron el orbitador a una órbita circular de "ciencia" de 400 km (250 millas), que se logró el 9 de abril de 2018.

Un objetivo clave es obtener una mejor comprensión del metano ( CH 4) y otros gases traza presentes en la atmósfera marciana que podrían ser evidencia de una posible actividad biológica. El programa seguirá con el módulo de aterrizaje Kazachok y el rover Rosalind Franklin en 2022, que buscarán biomoléculas y biofirmas ; El TGO funcionará como enlace de comunicación para el módulo de aterrizaje y el rover ExoMars y proporcionará comunicación a otras sondas de superficie de Marte con la Tierra.

Contenido

1 Historia
- 1.1 Orígenes
- 1.2 Intento de colaboración con la NASA
- 1.3 Colaboración con Rusia
- 1.4 Lanzamiento
- 1.5 Estado
2 Especificaciones
3 ciencia
4 instrumentos
- 4.1 Telecomunicaciones de retransmisión
5 resultados
6 Véase también
7 referencias
8 Enlaces externos

Historia

Las investigaciones con observatorios espaciales y terrestres han demostrado la presencia de una pequeña cantidad de metano en la atmósfera de Marte que parece variar con la ubicación y el tiempo. Esto puede indicar la presencia de vida microbiana en Marte o un proceso geoquímico como el vulcanismo o la actividad hidrotermal.

El desafío de discernir la fuente de metano en la atmósfera de Marte motivó la planificación independiente por parte de la ESA y la NASA de un orbitador cada uno que llevaría instrumentos para determinar si su formación es de origen biológico o geológico, así como sus productos de descomposición como como formaldehído y metanol.

Orígenes

ExoMars Trace Gas Orbiter nació del nexo entre el buque insignia de ExoMars del programa Aurora de la ESA y los conceptos Mars Science Orbiter (MSO) de 2013 y 2016 de la NASA. Se convirtió en una propuesta colaborativa flexible dentro de la NASA y la ESA para enviar un nuevo orbitador-portaaviones a Marte en 2016 como parte de la misión ExoMars liderada por Europa. En el lado de ExoMars, la ESA autorizó alrededor de 500 millones de euros en 2005 para un rover y una miniestación; eventualmente, esto evolucionó hasta ser entregado por un orbitador en lugar de una etapa de crucero.

Intento de colaboración con la NASA

La NASA 's Científico de Marte Orbiter (MSO) fue concebido originalmente en 2008 como un todo por la NASA se esfuerzan con el objetivo de finales de 2013 el lanzamiento. Los funcionarios de la NASA y la ESA acordaron unir recursos y experiencia técnica y colaborar para lanzar un solo orbitador. El acuerdo, denominado Iniciativa Conjunta de Exploración de Marte, se firmó en julio de 2009 y propuso utilizar un lanzacohetes Atlas en lugar de un cohete Soyuz, lo que alteró significativamente el entorno técnico y financiero de la misión europea ExoMars. Dado que originalmente se planeó el lanzamiento del rover junto con el TGO, un posible acuerdo requeriría que el rover perdiera el peso suficiente para caber a bordo del vehículo de lanzamiento Atlas con el orbitador de la NASA. En lugar de reducir la masa del rover, casi se duplicó cuando la misión se combinó con otros proyectos en un programa de múltiples naves espaciales dividido en dos lanzamientos de Atlas V : el ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) se fusionó con el proyecto, con un módulo de aterrizaje meteorológico. planeado para su lanzamiento en 2016. El orbitador europeo llevaría varios instrumentos originalmente destinados al MSO de la NASA, por lo que la NASA redujo los objetivos y se centró en los instrumentos de detección de gases traza atmosféricos para su incorporación en el ExoMars Trace Gas Orbiter de la ESA.

Según el presupuesto para el año fiscal 2013 que el presidente Barack Obama publicó el 13 de febrero de 2012, la NASA canceló su participación en ExoMars debido a recortes presupuestarios para pagar los costos excesivos del telescopio espacial James Webb. Con la financiación de la NASA para este proyecto cancelada, la mayoría de los planes de ExoMars tuvieron que ser reestructurados.

Colaboración con Rusia

El 15 de marzo de 2012, el consejo de gobierno de la ESA anunció que seguiría adelante con su programa ExoMars en asociación con la agencia espacial rusa Roscosmos, que planeaba contribuir con dos vehículos de lanzamiento Proton de carga pesada y un sistema adicional de entrada, descenso y aterrizaje para el 2020. misión rover.

Según la propuesta de colaboración con Roscosmos, la misión ExoMars se dividió en dos partes: la misión orbitador / módulo de aterrizaje en marzo de 2016 que incluye el TGO y un módulo de aterrizaje estacionario de 2,4 m (7 pies 10 pulgadas) de diámetro construido por la ESA llamado Schiaparelli, y el Rosalind Misión del rover Franklin en 2020 (pospuesta hasta 2022). Ambas misiones utilizan un cohete Proton-M.

Lanzamiento

Lanzamiento del cohete portador de protones

Animación de la trayectoria de ExoMars Trace Gas Orbiter Sol Tierra Marte Orbitador de gases traza ExoMars

Animación de la trayectoria de ExoMars Trace Gas Orbiter alrededor de Marte Marte Orbitador de gases traza ExoMars

El Trace Gas Orbiter y el módulo de descenso Schiaparelli completaron las pruebas y se integraron a un cohete Proton en el cosmódromo de Baikonur en Kazajstán a mediados de enero de 2016. El lanzamiento se produjo a las 09:31 UTC del 14 de marzo de 2016. Se produjeron cuatro quemaduras de cohetes en los siguientes 10 horas antes de que se liberaran el módulo de descenso y el orbitador. Se recibió una señal de la nave espacial a las 21:29 UTC de ese día, confirmando que el lanzamiento fue exitoso y que la nave espacial estaba funcionando correctamente.

Poco después de la separación de las sondas, un telescopio terrestre brasileño registró pequeños objetos en las cercanías de la etapa de refuerzo superior Briz-M, lo que sugiere que la etapa Briz-M explotó a unos pocos kilómetros de distancia, sin dañar el orbitador o el módulo de aterrizaje. Al informar a los periodistas en Moscú, el jefe de Roscosmos negó cualquier anomalía e hizo que todos los datos del lanzamiento estuvieran disponibles para su inspección.

Estado

El módulo de aterrizaje Schiaparelli se separó del orbitador TGO el 16 de octubre de 2016, tres días antes de llegar a Marte, y entró en la atmósfera a 21.000 km / h (13.000 mph; 5,8 km / s). Schiaparelli transmitió aproximadamente 600 megabytes de telemetría durante su intento de aterrizaje, antes de impactar la superficie a 540 km / h (340 mph).

El TGO se inyectó en la órbita de Marte el 19 de octubre de 2016 y se sometió a 11 meses de aerofrenado (marzo de 2017 a febrero de 2018), reduciendo su velocidad orbital en 3.600 km / h (2.200 mph) y su órbita de 98.000 por 200 km iniciales (60.890 por 120 millas) hasta 1.050 por 200 km (650 por 120 millas). Los disparos de propulsores adicionales hasta mediados de abril circularon la órbita de la nave espacial a 400 km (250 millas), y las actividades científicas completas comenzaron el 21 de abril de 2018.

Especificaciones

Tamaño del Trace Gas Orbiter (izquierda) con Schiaparelli EDM conectado, en comparación con Mars Express (derecha) y un humano promedio

Dimensiones: El autobús central mide 3,2 m × 2 m × 2 m (10,5 pies × 6,6 pies × 6,6 pies)
Propulsión: Motor principal bi-propulsor de 424 N (95 lbf ), utilizado para la inserción y maniobras en la órbita de Marte
Poder: Paneles solares de 20 m ² (220 pies cuadrados) que abarcan 17,5 m (57 pies) de punta a punta y que pueden rotar en un eje; genera unos 2000 W de potencia en Marte
Pilas: 2 módulos de baterías de iones de litio con una capacidad total de aproximadamente 5100 vatios hora para proporcionar energía durante los eclipses durante la misión principal
Comunicación: Antena de alta ganancia de banda X de 2,2 m (7 pies 3 pulgadas) con un mecanismo de apuntamiento de dos ejes y un amplificador de tubo de onda viajera de RF de 65 W para comunicarse con la Tierra; Dos transceptores de banda UHF Electra con una sola antena helicoidal para comunicarse con las naves espaciales en Marte
Control termal: Control del eje de guiñada de la nave espacial para garantizar que las tres caras que contienen la carga útil científica permanezcan frías
Masa: 3.755 kg (8.278 lb), masa húmeda del orbitador; 4.332 kg (9.550 lb), masa húmeda del orbitador más módulo de aterrizaje Schiaparelli
Carga útil: 113,8 kg (251 lb) de instrumentos científicos

Ciencias

Modelo a escala del ExoMars Trace Gas Orbiter mostrado durante el Salón Aeronáutico de París, 2015

El TGO se separó del módulo de aterrizaje de demostración ExoMars Schiaparelli y le habría proporcionado un relé de telecomunicaciones durante 8 días solares marcianos (soles) después del aterrizaje. Luego, el TGO se sometió gradualmente a un frenado aerodinámico durante siete meses en una órbita más circular para observaciones científicas y proporcionará un relé de comunicaciones para el rover Rosalind Franklin que se lanzará en 2022, y continuará sirviendo como un satélite de retransmisión para futuras misiones aterrizadas.

El instrumento FREND está mapeando actualmente los niveles de hidrógeno a una profundidad máxima de 1 m (3 pies 3 pulgadas) debajo de la superficie marciana. Los lugares donde se encuentra hidrógeno pueden indicar depósitos de hielo de agua, lo que podría ser útil para futuras misiones tripuladas.

En particular, la misión está en proceso de caracterizar la variación espacial, temporal y la localización de fuentes para una amplia lista de gases traza atmosféricos. Si el metano ( CH 4) se encuentra en presencia de propano ( C 3H 8) o etano ( C 2H 6), eso sería un fuerte indicio de que están involucrados procesos biológicos. Sin embargo, si el metano se encuentra en presencia de gases como el dióxido de azufre ( SO 2), eso sería una indicación de que el metano es un subproducto de procesos geológicos.

Detección

Visualización de una columna de metano encontrada en la atmósfera de Marte durante la temporada de verano del norte

La naturaleza de la fuente de metano requiere mediciones de un conjunto de gases traza para caracterizar los posibles procesos bioquímicos y geoquímicos en funcionamiento. El orbitador tiene una sensibilidad muy alta a (al menos) las siguientes moléculas y sus isotopómeros : agua ( H 2O), hidroperoxilo ( HO 2), dióxido de nitrógeno ( NO 2), óxido nitroso ( N 2O), metano ( CH 4), acetileno ( C 2H 2), etileno ( C 2H 4), etano ( C 2H 6), formaldehído ( H 2CO), cianuro de hidrógeno ( HCN), sulfuro de hidrógeno ( H 2S), sulfuro de carbonilo ( OCS), dióxido de azufre ( SO 2), cloruro de hidrógeno ( HCl), monóxido de carbono ( CO) y ozono ( O 3). Las sensibilidades de detección están en niveles de 100 partes por billón, mejoradas a 10 partes por billón o mejor al promediar los espectros que podrían tomarse a varios espectros por segundo.

Caracterización

Variabilidad espacial y temporal: cobertura de latitud-longitud varias veces en un año de Marte para determinar las fuentes regionales y las variaciones estacionales (se informa que es grande, pero sigue siendo controvertida con la comprensión actual de la fotoquímica de la fase gaseosa de Marte)
Correlación de observaciones de concentración con parámetros ambientales de temperatura, polvo y aerosoles de hielo (sitios potenciales para química heterogénea)

Localización

Mapeo de múltiples trazadores (p. Ej., Aerosoles, vapor de agua, CO, CH 4 ) con diferentes vidas útiles fotoquímicas y correlaciones ayuda a restringir las simulaciones del modelo y los puntos a las regiones de origen / sumidero
Para lograr la resolución espacial requerida para localizar fuentes, podría ser necesario rastrear moléculas en concentraciones de partes por mil millones.

Instrumentos

Sistema de imágenes de superficie en color y estéreo (CaSSIS)

Al igual que el Mars Reconnaissance Orbiter, el Trace Gas Orbiter es un orbitador híbrido de ciencia y telecomunicaciones. Su masa de carga útil científica es de aproximadamente 113,8 kg (251 lb) y consta de:

El Nadir y Ocultación para el Descubrimiento de Marte ( NOMAD) tiene dos canales de espectrómetro infrarrojo y uno ultravioleta. Desarrollado por Bélgica.
La Química Atmosférica suite ( ACS) tiene tres canales del espectrómetro de infrarrojos. Desarrollado por Rusia.

NOMAD y ACS están proporcionando la cobertura espectral más extensa de los procesos atmosféricos marcianos hasta ahora. Dos veces por órbita, al amanecer y al atardecer locales, pueden observar el Sol mientras brilla a través de la atmósfera. Es posible la detección de trazas de especies atmosféricas al nivel de partes por mil millones (ppb).

El sistema de imágenes de superficie en color y estéreo ( CaSSIS) es una cámara estéreo en color de alta resolución de 4,5 m por píxel (15 pies / píxel) para construir modelos de elevación digitales precisos de la superficie marciana. También será una herramienta importante para caracterizar las ubicaciones de los sitios de aterrizaje candidatos para misiones futuras. Desarrollado por Suiza.
El detector de neutrones epitermales de resolución fina ( FREND) es un detector de neutrones que puede proporcionar información sobre la presencia de hidrógeno, en forma de agua o minerales hidratados, en la parte superior de 1 m (3 pies 3 pulgadas) de la superficie marciana. Desarrollado por Rusia.

Telecomunicaciones de retransmisión

Una radio Electra, en este caso la de la sonda MAVEN. También se instalaron radios Electra en el Trace Gas Orbiter y en otros activos de telecomunicaciones de Mars.

Debido a los desafíos de entrada, descenso y aterrizaje, los módulos de aterrizaje de Marte están muy restringidos en masa, volumen y potencia. Para las misiones en tierra, esto impone graves limitaciones al tamaño de la antena y la potencia de transmisión, lo que a su vez reduce en gran medida la capacidad de comunicación directa a la Tierra en comparación con las naves espaciales orbitales. Como ejemplo, los enlaces descendentes de capacidad en los rovers Spirit y Opportunity tenían solo 1 ⁄ 600 de la capacidad del enlace descendente Mars Reconnaissance Orbiter. La comunicación por retransmisión aborda este problema al permitir que las naves espaciales de la superficie de Marte se comuniquen utilizando velocidades de datos más altas a través de enlaces de corto alcance con los orbitadores de Marte cercanos, mientras que el orbitador asume la tarea de comunicarse a través del enlace de larga distancia de regreso a la Tierra. Esta estrategia de retransmisión ofrece una variedad de beneficios clave para los módulos de aterrizaje de Marte: mayor volumen de retorno de datos, menores requisitos de energía, menor masa del sistema de comunicaciones, mayores oportunidades de comunicación, comunicaciones sólidas de eventos críticos y ayuda a la navegación in situ. La NASA proporcionó un relé de telecomunicaciones Electra y un instrumento de navegación para asegurar las comunicaciones entre las sondas y los rovers en la superficie de Marte y los controladores en la Tierra. El TGO proporcionará al rover Rosalind Franklin 2022 un relé de telecomunicaciones; también servirá como satélite de retransmisión para futuras misiones en tierra.

Resultados

Imagen del borde de Planum Australe, la capa de hielo del polo sur de Marte, tomada por CaSSIS. Las capas de hielo polvorientas que componen los depósitos estratificados del polo sur (SPLD) están expuestas y son visibles en la imagen.

La nave espacial tomó sus primeras fotos de la superficie de Marte el 15 de abril de 2018. El primer año de operaciones científicas arrojó una gran cantidad de nuevos datos y descubrimientos científicos, que incluyen: nuevas observaciones de la composición y estructura de la atmósfera, mejora de las nubes de hielo y agua durante una tormenta de polvo global, nuevas mediciones de la estructura y densidad térmica atmosférica, estimaciones del período de tiempo del registro climático de la capa de hielo del polo sur, confirmación de procesos secos responsables de las líneas de pendiente recurrentes en el cráter Gale, y mapas de alta resolución de Hidrógeno subsuperficial poco profundo, aumentando las cantidades conocidas de hielo de agua enterrado probablemente cerca de la superficie.

En abril de 2019, el equipo científico informó sus primeros resultados de metano: TGO no había detectado metano en absoluto, a pesar de que sus datos eran más sensibles que las concentraciones de metano encontradas utilizando Curiosity, Mars Express y observaciones terrestres.

Ver también

Curiosity (rover) : rover robótico de la NASA que explora el cráter Gale en Marte
Lista de misiones a Marte - artículo de la lista de Wikipedia
Mars 2020 - Astrobiology Mars rover mission by NASA
Iniciativa conjunta de exploración de Marte
Mars Express - Orbitador europeo de Marte
Mars Global Surveyor - Orbitador de Marte de la NASA
Mars Orbiter Mission - Indian Mars orbiter, lanzado en 2013
MAVEN - Orbitador de Marte de la NASA

Referencias

enlaces externos

ExoMars Trace Gas Orbiter en ESA.int
ExoMars de la ESA en Flickr