Sobrevuelo de Saturno

Pioneer 11

Dibujo que muestra la sonda Pioneer 11 a miles de millones de kilómetros de la Tierra.

La sonda espacial Pioneer 11 fue una de las primeras sondas del programa de exploración espacial de la NASA. Fue lanzada desde Cabo Cañaveral el 5 de abril de 1973. Después de atravesar con éxito el cinturón de asteroides el 19 de abril de 1974, se ajustó su velocidad para situar su trayectoria cerca de Júpiter. Durante su sobrevuelo de Júpiter, el 4 de diciembre de 1974, obtuvo imágenes de la Gran Mancha Roja, realizó las primeras observaciones de las regiones polares y determinó la masa de Calisto.

El 1 de septiembre de 1979 llegó a Saturno, tomando las primeras fotografías a corta distancia del planeta, donde pudo descubrir dos nuevos satélites y anillos adicionales. Después de su encuentro con Saturno, prosiguió su ruta hacia el exterior del sistema solar, estudiando las partículas energéticas del viento solar.

Las sondas Pioneer obtenían su energía de una fuente de isótopos radiactivos (RTG). La pérdida de eficacia de estos generadores eléctricos determinó el final de su misión a finales de 1995.

Placa a bordo de la misión Pioneer 11.

Como se hizo con la sonda Pioneer 10, y con las sondas Voyager posteriormente, la sonda incluía una placa sobre su estructura con un mensaje explicando el origen de la sonda a una posible cultura extraterrestre. La placa incluye una figura de un hombre, una mujer, las transiciones del átomo de hidrógeno y la posición del Sol y la Tierra en la galaxia, la cual muchas veces es atribuida a las naves Voyager 1 y 2, prestándose a la confusión general, ya que dichas naves poseen otras placas (véase Disco de oro de las Voyager). La placa fue diseñada por Carl Sagan y Frank Drake siendo dibujada por Linda Salzman Sagan.¹​

Una información ampliada en:

https://danielmarin.naukas.com/2013/05/01/la-odisea-de-las-sondas-pioneer-10-y-11-las-primeras-naves-en-abandonar-la-gravedad-del-sol/

Tipo de misión: Exploración planetaria y de heliosfera

Operador: NASA / ARC

ID COSPAR: 1973-019A

SATCAT no.: 6421

Duración de la misión: 22 años, 5 meses, 25 días

Propiedades de naves espaciales

Fabricante: TRW

Lanzamiento de masa: 259 kilogramos (571 lb)

Poder: 155 vatios (en el lanzamiento)

Inicio de la misión

Fecha de lanzamiento: 6 de abril de 1973, 02:11:00 UTC

Cohete: Atlas SLV-3D Centaur-D1A Star-37E

Sitio de lanzamiento: Cabo Cañaveral LC-36B

Fin de la misión

Último contacto: 30 de septiembre de 1995

Sobrevuelo de Júpiter

Enfoque más cercano: 3 de diciembre de 1974

Distancia: 43,000 kilómetros (27,000 millas)

Sobrevuelo de Saturno

Enfoque más cercano: 1 de septiembre de 1979

Distancia: 21,000 kilómetros (13,000 millas)

Pioneer 11 (también conocido como Pioneer G) es una sonda espacial robótica de 259 kilogramos (571 lb) lanzada por la NASA el 6 de abril de 1973 para estudiar el cinturón de asteroides, el entorno alrededor de Júpiter y Saturno, el viento solar y los rayos cósmicos.^[1] Fue la primera sonda en encontrar a Saturno y la segunda en volar a través del cinturón de asteroides y por Júpiter. A partir de entonces, Pioneer 11 se convirtió en el segundo de cinco objetos artificiales para alcanzar la velocidad de escape que les permitirá abandonar el Sistema Solar. Debido a las limitaciones de potencia y la gran distancia a la sonda, el último contacto de rutina con la nave espacial fue el 30 de septiembre de 1995, y los últimos datos de ingeniería buenos se recibieron el 24 de noviembre de 1995.^{[2] [3]}

Antecedentes de la misión

Historia

Aprobado en febrero de 1969, Pioneer 11 y su sonda gemela, Pioneer 10, fueron los primeros en diseñarse para explorar el Sistema Solar exterior. Al ceder a múltiples propuestas a lo largo de la década de 1960, los primeros objetivos de la misión se definieron como:

• Explora el medio interplanetario más allá de la órbita de Marte
• Investigue la naturaleza del cinturón de asteroides desde el punto de vista científico y evalúe el posible peligro del cinturón para las misiones a los planetas exteriores.
• Explore el ambiente de Júpiter.

La planificación posterior para un encuentro con Saturno agregó muchos más objetivos:

• Mapea el campo magnético de Saturno y determina su intensidad, dirección y estructura.
• Determine cuántos electrones y protones de varias energías se distribuyen a lo largo de la trayectoria de la nave espacial a través del sistema de Saturno.
• Mapa de la interacción del sistema de Saturno con el viento solar.
• Mida la temperatura de la atmósfera de Saturno y la de Titán, el satélite más grande de Saturno.
• Determina la estructura de la atmósfera superior de Saturno donde se espera que las moléculas estén cargadas eléctricamente y formen una ionosfera.
• Mapa de la estructura térmica de la atmósfera de Saturno mediante observaciones infrarrojas junto con datos de ocultación de radio.
• Obtenga imágenes de exploración por giro del sistema de Saturno en dos colores durante la secuencia de encuentro y las mediciones de polarimetría del planeta.
• Sondee el sistema de anillos y la atmósfera de Saturno con la ocultación de radio de la banda S
• Determine con mayor precisión las masas de Saturno y sus satélites más grandes mediante observaciones precisas de los efectos de sus campos gravitacionales sobre el movimiento de la nave espacial.
• Como precursor de la misión Mariner Júpiter / Saturno, verifique el entorno del plano del anillo para descubrir dónde puede cruzarlo sin peligro la nave espacial Mariner sin daños graves.^[4]

Pioneer 11 fue construido por TRW y gestionado como parte del programa Pioneer por el Centro de Investigación Ames de la NASA.^[5] Una unidad de respaldo, Pioneer H, se encuentra actualmente en exhibición en la exhibición “Milestones of Flight” en el Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington, DC. ^6] Muchos elementos de la misión demostraron ser críticos en la planificación del programa Voyager ^{[7] : 266-8}

Diseño de nave espacial

El bus Pioneer 11 midió 36 centímetros (14 pulgadas) de profundidad y con seis paneles de 76 centímetros de largo (30 pulgadas) formando la estructura hexagonal. El autobús alojó el propelente para controlar la orientación de la sonda y ocho de los doce instrumentos científicos. La nave espacial tenía una masa de 260 kilogramos. ^{[1] : 42}

Actitud de control y propulsión

La orientación de la nave espacial se mantuvo con seis propulsores monopropelantes de 4,5- N , ^[8] hidrazina: el par uno mantuvo una velocidad de giro constante de 4,8 rpm, el par dos controló el impulso hacia delante, el par tres controló la actitud. La información para la orientación se proporcionó realizando maniobras de exploración cónicas para rastrear la Tierra en su órbita, ^[9] un sensor de estrella capaz de hacer referencia a Canopus y dos sensores de Sol. ^{[1] : 42-43}

Comunicaciones

La sonda espacial incluía un sistema de transceptores redundantes, uno conectado a la antena de alta ganancia, y el otro a una antena omni-antena y de ganancia media. Cada transceptor era de 8 vatios y transmitía datos a través de la banda S usando 2110 MHz para el enlace ascendente desde la Tierra y 2292 MHz para el enlace descendente a la Tierra con la Red de Espacio Profundo rastreando la señal. Antes de transmitir datos, la sonda utilizó un codificador convolucional para permitir la corrección de errores en los datos recibidos en la Tierra.^{[1] : 43}

Poder

Pioneer 11 usó cuatro generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) SNAP-19 (ver diagrama). Se colocaron en dos trusses de tres varillas, cada uno de 3 metros (9 pies y 10 pulgadas) de largo y 120 grados de separación. Se esperaba que esto fuera una distancia segura de los experimentos científicos sensibles llevados a bordo. Combinados, los RTG proporcionaron 155 vatios en el lanzamiento, y decayeron a 140 W en tránsito a Júpiter. La nave espacial requirió 100 W para alimentar todos los sistemas. ^{[1] : 44-45}

Computadora

Gran parte del cálculo para la misión se realizó en la Tierra y se transmitió a la sonda, donde fue capaz de retener en la memoria, hasta cinco comandos de las 222 posibles entradas de los controladores de tierra. La nave espacial incluía dos decodificadores de comando y una unidad de distribución de comando, una forma muy limitada de procesador, para dirigir las operaciones en la nave espacial. Este sistema requiere que los operadores de la misión preparen comandos mucho antes de transmitirlos a la sonda. Se incluyó una unidad de almacenamiento de datos para registrar hasta 6,144 bytes de información recopilada por los instrumentos. La unidad de telemetría digital se usaría para preparar los datos recopilados en uno de los trece formatos posibles antes de transmitirlos a la Tierra. ^{[1] : 38}

Instrumentos científicos

Magnetómetro vectorial de helio (HVM)

Midió la fina estructura del campo magnético interplanetario, cartografió el campo magnético joviano y proporcionó mediciones de campo magnético para evaluar la interacción del viento solar con Júpiter.^[10]

• Investigador principal: Edward Smith / JPL
• Datos: catálogo de datos PDS / PPI, archivo de datos NSSDC

Analizador de plasma cuadrisférico

Miró a través de un agujero en la gran antena en forma de plato para detectar partículas del viento solar que se origina en el Sol.^[11]

• Investigador principal: Aaron Barnes / NASA Ames Research Centre ( sitio web archivado)^[12]
• Datos: catálogo de datos PDS / PPI, archivo de datos NSSDC

Instrumento de partículas cargado (CPI)

Detectó rayos cósmicos en el Sistema Solar.^[13]

• Investigador principal: John Simpson / Universidad de Chicago ^[12]
• Datos: archivo de datos NSSDC

Telescopio de rayos cósmicos (CRT)

Datos recopilados sobre la composición de las partículas de rayos cósmicos y sus rangos de energía. ^[14]

• Investigador principal: Frank B. McDonald / NASA Goddard Space Flight Centre ^[12]
• Datos: catálogo de datos PDS / PPI, archivo de datos NSSDC

Telescopio de tubo Geiger (GTT)

Inspeccionó las intensidades, los espectros de energía y las distribuciones angulares de electrones y protones a lo largo del camino de la nave a través de los cinturones de radiación de Júpiter y Saturno. ^[15]

• Investigador principal: James A. Van Allen / Universidad de Iowa ( sitio web ) ^[12]
• Datos: catálogo de datos PDS / PPI , archivo de datos NSSDC, archivo de datos NSSDC Jupiter

Detector de radiación atrapada (TRD)

Incluido un contador Cerenkov desenfocado que detectó la luz emitida en una dirección particular a medida que las partículas pasaban registrando electrones de energía, 0.5 a 12 MeV, un detector de dispersión de electrones para electrones de energía, 100 a 400 keV, y un detector ionizante mínimo que consistía en un diodo de estado sólido que midió partículas ionizantes mínimas (<3 MeV) y protones en el rango de 50 a 350 MeV.^[dieciséis]

• Investigador principal: R. Fillius / Universidad de California San Diego ^[12]
• Datos: archivo de datos por hora NSSDC, archivo de datos NSSDC Saturn

Detectores de meteoroides

Doce paneles de detectores de células presurizadas montados en la parte posterior de la antena del plato principal registraron los impactos penetrantes de los meteoroides pequeños.^[17]

• Investigador principal: William Langard / NASA Langley Research Centre^[12]
• Datos: lista de archivos de datos de NSSDC

Detector de Meteoroides / Asteroides ( AMD )

El detector de asteroides meteoroides miró hacia el espacio con cuatro telescopios sin imágenes para rastrear partículas que van desde partículas de polvo cercanas a asteroides grandes distantes. ^[18]

• Investigador principal: Robert Soberman / General Electric Company^[12]
• Datos: lista de archivos de datos de NSSDC

Fotómetro Ultravioleta

Se detectó luz ultravioleta para determinar las cantidades de hidrógeno y helio en el espacio y en Júpiter y Saturno.^[19]

• Investigador principal: Darrell Judge / University of Southern California ^[12]
• Datos: catálogo de datos PDS / PPI, archivo de datos NSSDC

Imaging Photopolarimeter ( IPP )

El experimento de imagen se basó en el giro de la nave espacial para barrer un pequeño telescopio a través del planeta en tiras estrechas de solo 0,03 grados de ancho, mirando el planeta en luz roja y azul. Estas tiras fueron procesadas para construir una imagen visual del planeta.^[20]

• Investigador principal: Tom Gehrels / Universidad de Arizona^[12]
• Datos: lista de archivos de datos de NSSDC

Radiómetro infrarrojo

Proporcionó información sobre la temperatura de la nube y la producción de calor de Júpiter y Saturno.^[21]

• Investigador principal: Andrew Ingersoll / Instituto de Tecnología de California ^[12]

Magnetómetro Triaxial Fluxgate

Midió los campos magnéticos de Júpiter y Saturno. Este instrumento no fue llevado en Pioneer 10.^[22]

Cronología parcial

Hora	Evento
1979-08-29	Encuentro con el sistema de Saturno .
06:06:10	Sobrevuelo de Iapetus a 1.032.535 km.
11:53:33	El sobrevuelo de Phoebe a 13,713,574 km.
1979-08-31
12:32:33	Sobrevuelo de Hyperion a 666.153 km.
1979-09-01
14:26:56	Cruce de avión descendente.
14:50:55	Sobrevuelo de Epimeteo a 6.676 km.
15:06:32	Sobrevuelo del Atlas a 45.960 km.
15:59:30	Sobrevuelo de Dione a 291,556 km.
16:26:28	Sobrevuelo de Mimas a 104,263 km.
16:29:34	El acercamiento más cercano a Saturno es a 20,591 km.
16:35:00	Entrada de ocultación de Saturno.
16:35:57	Entrada de la sombra de Saturno
16:51:11	Sobrevuelo de Janus a 228,988 km.
17:53:32	Salida de ocultación de Saturno.
17:54:47	Salida de la sombra de Saturno
18:21:59	Cruce de avión en anillo ascendente.
18:25:34	Sobrevuelo de Tethys a 329,197 km.
18:30:14	Sobrevuelo de Enceladus a 222,027 km.
20:04:13	Sobrevuelo de Calypso a 109.916 km.
22:15:27	Sobrevuelo de Rea a 345,303 km.
1979-09-02
18:00:33	Sobrevuelo de Titán a 362,962 km.
1979-10-05	Parada de fase

Encuentro con Júpiter

El Pioneer 11 voló más allá de Júpiter en noviembre y diciembre de 1974. Durante su mayor aproximación, el 2 de diciembre, superó los 42.828 kilómetros (26.612 millas) por encima de las nubes. ^[23] La sonda obtuvo imágenes detalladas de la Gran Mancha Roja , transmitió las primeras imágenes de las inmensas regiones polares y determinó la masa de la luna de Júpiter, Calisto . Utilizando la atracción gravitatoria de Júpiter, se utilizó una asistencia gravitatoria para alterar la trayectoria de la sonda hacia Saturno. El 16 de abril de 1975, después del encuentro de Júpiter, el detector de micrómetro se apagó. ^[3]

Encuentro de Saturno

Anillos Pioneer 11 y Saturno el 1 de septiembre de 1979 (impresión del artista)

Impresión del artista del sobrevuelo de Saturno 11 de Saturno

Pioneer 11 pasó por Saturno el 1 de septiembre de 1979, a una distancia de 21,000 km de las nubes de Saturno.

En este momento el Voyager 1 y el Voyager 2 ya habían pasado Júpiter y también estaban en camino hacia Saturno, por lo que se decidió apuntar al Pioneer 11 para pasar por el anillo del anillo de Saturno en la misma posición que utilizarían las sondas Voyager, que pronto vendrían. para probar la ruta antes de que llegaran los Voyager. Si hubiera partículas débiles en el anillo que pudieran dañar una sonda en esa área, los planificadores de la misión consideraron que era mejor aprender sobre esto a través de Pioneer. Por lo tanto, Pioneer 11 estaba actuando como un “pionero” en el verdadero sentido de la palabra; si se detectara peligro, entonces las sondas Voyager podrían desviarse más lejos de los anillos, pero perder la oportunidad de visitar Urano y Neptuno en el proceso.

Pioneer 11 tomó imágenes y casi chocó con una de las pequeñas lunas de Saturno, pasando a una distancia de no más de 4.000 kilómetros (2.500 millas). El objeto fue identificado tentativamente como Epimeteo, una luna descubierta el día anterior por la imagen de Pioneer , y sospechada por observaciones anteriores realizadas por telescopios basados ​​en la Tierra. Después de los sobrevuelos de la Voyager, se supo que hay dos lunas de tamaño similar (Epimeteo y Janus) en la misma órbita, por lo que hay cierta incertidumbre sobre cuál fue el objeto de la casi falla de Pioneer. El Pioneer 11 se encontró con Janus el 1 de septiembre de 1979 a las 14:52 UTC a una distancia de 2500 km y Mimas a las 16:20 UTC el mismo día a 103000 km.

Además de Epimeteo, los instrumentos localizaron otra pequeña luna previamente desconocida y un anillo adicional, trazaron la magnetosfera y el campo magnético de Saturno y encontraron que su luna, Titán, era demasiado fría para la vida. Huyendo por debajo del plano del anillo, la sonda envió imágenes de los anillos de Saturno. Los anillos, que normalmente parecen brillantes cuando se observan desde la Tierra, aparecían oscuros en las imágenes de Pioneer, y las lagunas oscuras en los anillos vistos desde la Tierra aparecían como anillos brillantes.

Misión interestelar

El 23 de febrero de 1990, Pioneer 11 se convirtió en el cuarto objeto hecho por el hombre para pasar más allá de la órbita de los planetas.^[27]

La NASA finaliza las operaciones

En 1995, Pioneer 11 ya no podía alimentar ninguno de sus detectores, por lo que se tomó la decisión de cerrarlo. ^[28] El 29 de septiembre de 1995, el Centro de Investigación Ames de la NASA, responsable de la gestión del proyecto, emitió un comunicado de prensa que comenzó: “Después de casi 22 años de exploración hasta los confines del Sistema Solar, uno de los más duraderos y las misiones espaciales productivas en la historia llegarán a su fin “. Indicó que la NASA usaría sus antenas de la Red de Espacio Profundo para escuchar “una o dos veces al mes” la señal de la nave espacial, hasta “algún momento a fines de 1996”, cuando “su transmisor se callará por completo”. El administrador de la NASA Daniel Goldin caracterizó Pioneer 11 como “la pequeña nave espacial que podría, un explorador venerable que nos ha enseñado mucho sobre el Sistema Solar y, al final, sobre nuestro propio impulso innato para aprender. Pioneer 11 es lo que la NASA es todo sobre – exploración más allá de la frontera”.^[29] Además de anunciar el final de las operaciones, el despacho proporcionó una lista histórica de los logros de la misión Pioneer 11 . La NASA finalizó el contacto de rutina con la nave espacial el 30 de septiembre de 1995, pero siguió haciendo contacto durante aproximadamente 2 horas cada 2 a 4 semanas.^[28] Los científicos recibieron unos minutos de buenos datos de ingeniería el 24 de noviembre de 1995, pero luego perdieron el contacto final una vez que la Tierra se movió permanentemente fuera de la vista de la antena de la nave espacial. ^[3] Su señal se volvió demasiado débil para escuchar en 2002.^[30]

Estado actual

El 19 de julio de 2015, Pioneer 11 fue de 90.716 UA (1.35709 × 10 ¹⁰ km; 8.4326 × 10 ⁹ mi) de la Tierra y 91.672 UA (1.37139 × 10 ¹⁰ km; 8.5214 × 10 ⁹ mi) del Sol; y viajando a 11.376 km / s (25.450 mph) (en relación con el Sol) y viajando hacia el exterior a alrededor de 2.4 AU por año. ^[31] La nave espacial se dirige en la dirección de la constelación Scutum cerca de la posición actual (agosto de 2017) RA 18h 50m dec -8 ° 39.5 ‘( J2000.0) cerca de Messier 26.

El Pioneer 11 ahora ha sido superado por las dos sondas Voyager, lanzadas en 1977, y el Voyager 1 es ahora el objeto más distante construido por humanos. ^[32]

Anomalía de Pioneer

El análisis de los datos de seguimiento de radio de las naves espaciales Pioneer 10 y 11 a distancias entre 20-70 UA del Sol ha indicado consistentemente la presencia de una deriva de frecuencia Doppler pequeña pero anómala. La deriva se puede interpretar como debida a una aceleración constante de (8.74 ± 1.33) × 10 ^-10 m/s² dirigida hacia el sol. Aunque se sospecha que hay un origen sistemático del efecto, no se encontró ninguno. Como resultado, existe un interés sostenido en la naturaleza de esta llamada ” anomalía pionera“.^[33] El análisis extendido de los datos de la misión por Slava Turyshev y sus colegas determinó que la fuente de la anomalía es la radiación térmica asimétrica y la resultante fuerza de retroceso térmico que actúa sobre la cara de los pioneros lejos del Sol, ^[34] y en julio de 2012 el grupo de investigadores publicó sus resultados en la revista científica Physical Review Letters.^[35]

Placa de Pioneer

Pioneer 10 y 11 ambos llevan una placa de aluminio anodizado en oro en el caso de que alguna nave espacial sea encontrada alguna vez por formas de vida inteligentes de otros sistemas planetarios. Las placas presentan las figuras desnudas de un hombre y una mujer humanos junto con varios símbolos que están diseñados para proporcionar información sobre el origen de la nave espacial.^[36]

Conmemoración

En 1991, Pioneer 11 fue galardonado con uno de los 10 sellos postales del Servicio de franqueo de los Estados Unidos que conmemoraban naves no tripuladas que exploraban cada uno de los nueve planetas y la Luna. Pioneer 11 fue la nave espacial presentada con Júpiter. Plutón figuraba como ” Aún no explorado”.^[37]

Aterrizaje en Venus

Venera 8

Венера-8, Venera 8

Nave espacial Venera 8

Organización: Lavochkin/Roscosmos

Contratistas: Lavochkin

Tipo de misión: Módulo de descenso

Sobrevuelo de: Venus, Tierra

Lanzamiento: 27 de marzo de 1972, a las 04:15:01 UTC

Cosmódromo Baikonur emplazamiento 31/6

Cohete: Molniya-M / MVL

Duración: Viaje: 117 días

Aterrizaje: 50 minutos

NSSDC ID: 1972-021A

Masa

Lanzamiento: 1,184 kilogramos

Aterrizaje: 495 kilogramos

Inclinación: 51.7°

Apogeo: 246 kilómetros

Perigeo: 194 kilómetros

Web: https://www.laspace.ru/projects/planets/Venera-8/

Venera 8 (ruso: Венера-8 que significa Venus 8) fue una sonda en el programa soviético de Venera para la exploración de Venus y fue la primera sonda espacial robótica en realizar un aterrizaje exitoso en la superficie de Venus.

Sello de Venera 8

La nave espacial Venera 8 comprendía una sonda de bus y sonda de aterrizaje. La sonda de aterrizaje era un recipiente a presión esférico con una masa de 495 kg de diseño similar a la sonda Venera 7. Tenía un caparazón superior que se arrojaría a la entrada atmosférica para desplegar el paracaídas de 2,5 metros cuadrados y exponer los instrumentos. La sonda funciona con batería. Su instrumentación incluía sensores de temperatura, presión y luz, así como un altímetro, anemómetro, espectrómetro de rayos gamma, analizador de gases y transmisores de radio. El bús contenía un detector de rayos cósmicos, un detector de viento solar y un espectrómetro ultravioleta.

Venera 8 era una sonda atmosférica y un módulo de aterrizaje de Venus. Su instrumentación incluía sensores de temperatura, presión y luz, así como un altímetro, un espectrómetro de rayos gamma, un analizador de gases y transmisores de radio. La nave espacial tardó 117 días en llegar a Venus con una corrección a mitad de camino el 6 de abril de 1972, separándose del bús (que contenía un detector de rayos cósmicos, un detector de viento solar y un espectrómetro ultravioleta) y entrando a la atmósfera el 22 de julio de 1972 a las 08: 37 UT. Se utilizó un sistema de refrigeración conectado al autobús para preenfriar el interior de la cápsula de descenso antes de la entrada en la atmósfera con el fin de prolongar su vida en la superficie. La velocidad de descenso se redujo de 41.696 km / ha aproximadamente 900 km/h mediante aerofrenado. El paracaídas de 2,5 metros de diámetro se abrió a una altitud de 60 km.

Descenso

Venera 8 transmitió datos durante el descenso. Se observó una fuerte disminución en la iluminación a una altitud de 35 a 30 km y una velocidad del viento inferior a 1 m/s medida a menos de 10 km. Venera 8 aterrizó a las 09:32 UT en lo que ahora se llama la Región Vasilisa, dentro de un radio de 150 km de 10.70°S 335.25°E, a la luz del Sol, a unos 500 km del terminador de la mañana. La masa del módulo de aterrizaje fue de 495 kg.

Módulo

El módulo de aterrizaje continuó enviando datos durante 50 minutos y 11 segundos después del aterrizaje antes de fallar debido a las duras condiciones de la superficie. La sonda confirmó los datos anteriores sobre la alta temperatura y presión de la superficie de Venus (470 grados Celsius, 90 atmósferas) devueltos por Venera 7, y también midió el nivel de luz como adecuado para la fotografía de superficie, encontrando que es similar a la cantidad de luz en la Tierra en un día nublado con visibilidad aproximada de 1 km.

Las mediciones del fotómetro de Venera 8 mostraron por primera vez que las nubes de Venus terminan a gran altura, y la atmósfera era relativamente clara desde allí hasta la superficie. El espectrómetro de rayos gamma a bordo midió la relación uranio/torio/potasio de la roca de superficie, indicando que era similar al granito.

Experimentos de carga

• Sensores de temperatura y presión – ITD
• Acelerómetro – DOU-1M
• Fotómetros – IOV-72
• Analizador de amoniaco – IAV-72
• Espectrómetro de rayos gamma – GS-4
• Altímetro de radar
• Experimento Radio Doppler

Venera 8 se lanzó el 27 de marzo de 1972 a las 04:15:01 UT. La nave espacial tardó 117 días en llegar a Venus con una corrección a mitad de camino el 6 de abril de 1972. Antes de llegar a Venus, el interior de la sonda se enfrió a -15 grados C. Se separó del autobús el 22 de julio de 1972 a las 07:44 UT e ingresó al ambiente a las 08:37 UT. La velocidad de descenso se redujo de 11 km / s en la entrada a aproximadamente 250 metros / s a ​​67 km de altitud por aerofrenado. El paracaídas se abrió en modo reefed a una altitud de 60 km, y se utilizó un sistema de refrigeración para enfriar los componentes del interior. Venera 8 transmitió datos durante el descenso desde el encendido del instrumento a 50 km. A 30 km de altitud, el paracaídas se abrió por completo. Se observó una disminución en la iluminación a una altitud de 35 a 30 km y una velocidad del viento inferior a 1 km / s medida a menos de 10 km. Venera 8 aterrizó a las 09:32 UT a 10 grados sur, 335 grados este, a unos 500 km del terminador de la mañana en el lado diurno. Continuó enviando datos durante 63 minutos después del aterrizaje antes de fallar debido a las duras condiciones de la superficie.

Primera misión espacial tripulada en habitar una estación espacial

Soyuz 11

 Sello de la URSS de 1971 homenajeando los cosmonautas Gueorgui Dobrovolski (izquierda), Vladislav Vólkov (centro) y Viktor Patsayev (derecha).

Datos de la misión

Nombre: Soyuz 11

Cohete lanzador: Soyuz (11A511)

Nombre en clave: Янтарь (Yantar – “Ámbar“)

Tripulantes: Vladislav Volkov, Gueorgui Dobrovolski, Viktor Patsayev

Lanzamiento: 6 de junio de 1971: 07:55 UTC
Baikonur LC1: 45°55′00″N 63°20′00″E

Aterrizaje: 30 de junio de 1971:02:16:52 UTC: 51°21′41.6″N 59°33′44.2″E

Duración: 23 d 18 h 21 min 43 s

La Soyuz 11 fue la primera misión espacial tripulada en habitar una estación espacial (la Salyut 1). La nave se lanzó el 6 de junio de 1971 y regresó a tierra el 29 de ese mismo mes, rompiendo además un nuevo récord de permanencia en el espacio. Sin embargo la tripulación, compuesta por Vladislav Vólkov, Gueorgui Dobrovolski y Viktor Patsayev, murió en su regreso a la Tierra. La causa del accidente fue un escape de aire en la cápsula, lo cual produjo la muerte de los cosmonautas por asfixia ya que carecían de trajes espaciales. El accidente produjo un retraso de dos años en programa espacial tripulado soviético, obligó a rediseñar la nave Soyuz y abandonar prematuramente la Salyut 1.

Objetivo de la misión

El objetivo de la Soyuz 11 era culminar la misión que su predecesora, la Soyuz 10, no había podido finalizar con éxito. La Soyuz 10 logró acoplarse a la primera estación espacial de la historia (la Salyut 1) el 23 de abril de 1971, pero dicho acoplamiento no salió bien y los cosmonautas no pudieron penetrar en la estación.

Debido al fracaso parcial de la Soyuz 10 se tuvo que rediseñar el sistema de acoplamiento. Se estimó que se había infraestimado en casi un 100 % la fuerza que debía soportar una de las piezas metálicas (empezaba a doblarse al aplicarle una fuerza equivalente a 130 kg, mientras que durante el acoplamiento se alcanzaban los 160 a 200 kg). La pieza fue reforzada y se confió en que esta vez todo saldría bien.

Elección de la tripulación

La tripulación seleccionada para la misión estaba compuesta por Alexei Leonov, Valeri Nikolayevich Kubasov y Pyotr Ivanovich Kolodin. Sin embargo, el 3 de junio de 1971, en las pruebas médicas finales previas al lanzamiento, se detectó en una radiografía de Kubasov una mancha en un pulmón. Los doctores, temiendo que se tratara de tuberculosis, le prohibieron volar. Según las reglas soviéticas, al descartar un cosmonauta se descartaba la tripulación entera, por lo que se decidió recurrir a la tripulación de reserva, compuesta por Vladislav Vólkov, Gueorgui Dobrovolski y Víktor Patsayev.

Estancia en la Salyut 1

La estancia en la Salyut 1 se vio salpicada por diversos incidentes, entre los que destacan la avería del telescopio principal (debido a que no se abrió la tapa), un incendio el 16 de junio de 1971 que estuvo a punto de provocar una evacuación de emergencia y fuertes fricciones entre dos de los tripulantes: Dobrovolskiy (comandante, novato) y Volkov (veterano). Estos incidentes motivaron el regreso anticipado de la tripulación (la duración inicialmente prevista de la misión era de 30 días).

Tripulación de la Soyuz 11: abajo izda., Georgi Dobrovolsky; arriba izda., Víktor Patsáyev; dcha., Vladislav Vólkov.

El acoplamiento con la estación se produjo el 7 de junio en modo automático. La tripulación encendió el sistema de regeneración de aire y cambió un par de ventiladores. Sin embargo, debido a un desagradable olor a humo, se aconsejó a los cosmonautas que durmieran la primera noche a bordo de la Soyuz. El 8 de junio el aire de la estación se encontraba perfectamente, por lo que los cosmonautas procedieron a habitarla, realizaron una maniobra orbital y orientaron los paneles hacia el Sol. La prensa mundial se hizo eco del nuevo triunfo de la astronáutica soviética: la primera estación espacial tripulada. Sin embargo, los cosmonautas no siguieron el programa de entrenamiento para paliar los efectos de la ingravidez en el cuerpo. El día 9 de junio se contacta por televisión con los tripulantes y se les recuerda la necesidad de realizar los ejercicios. Debido a que todo parece ir bien se ratifica la decisión de hacerles volver el 30 de junio, mientras que la Soyuz 12 partirá hacia la estación el 20 de julio de 1971.

No hubo incidencias en los días siguientes, en los que los cosmonautas cumplieron los planes previstos, entre los que figura probar el “globo” de la estación para probar la precisión del predictor del punto de aterrizaje. Sin embargo el 16 de junio a las 13:00 la tripulación informa de la presencia de humo en la estación. La situación es tan desesperada que se llega a pensar en evacuar la Salyut 1, pero los cosmonautas apagan el generador principal de oxígeno, conectan el secundario y cambian los filtros de oxígeno. Tras seis horas, la situación parece haber vuelto a la normalidad, aunque los cosmonautas se quejan de que los trajes para entrenamiento les producen mucho cansancio.

El día 17 se evalúa la situación. El primer cosmonauta en levantarse es el comandante, Volkov, que informa a tierra de la situación. Volkov, aunque afirma que “la tripulación entera decide las cosas juntos” se adjudica todas las acciones. Aunque Vasily Mishin considera que es la tarea del comandante tomar las decisiones, Nikolai Petrovich Kamanin y el equipo de seguimiento creen que es demasiado independiente y que no reconoce sus errores. No se encuentra la causa del incendio pero, como medida preventiva, se decide apagar todo el equipo científico. Este se encenderá después, de uno en uno, para intentar encontrar el origen del humo.

El día 18 se evalúan las posibilidades de que la tripulación observe desde la estación el lanzamiento del cohete N-1, previsto para el 22 de junio. Aunque la misión sigue teniendo como fecha prevista de regreso el 30 de junio, los problemas técnicos han impedido a la tripulación seguir con el programa de entrenamiento y los médicos abogan por un regreso más temprano.

El 20 de junio se evalúa el estado físico de los cosmonautas y se advierte que su capacidad pulmonar ha disminuido en un 33 % y los trajes Penguin de entrenamiento no funcionan bien. Aunque hay quienes creen que pueden aguantar mucho más tiempo en órbita, Kamanin estima que deben volver antes del 30 de junio. Finalmente, el 21 de junio las altas esferas deciden que regresen entre el 27 y el 30 de junio.

El 25 de junio los cosmonautas baten el récord de permanencia en el espacio. Del 26 en adelante su principal misión será acondicionar la Salyut 1 para las semanas que le esperan sin tripulación y preparar su propio retorno a tierra. El 27 se recibe la noticia de que el cohete N-1 ha vuelto a fallar. Finalmente el día 29, con la estación perfectamente “apagada”, la tripulación se prepara para desacoplar la Soyuz 11 de la Salyut 1.

Fallecimiento de la tripulación

Decisión de no llevar trajes espaciales

La carrera espacial se inició con una serie de deslumbrantes éxitos para la Unión Soviética. No obstante, para poder mantener esa racha triunfal, las autoridades soviéticas incurrieron en una serie de riesgos. Entre ellos figuró que, para poder acomodar más tripulantes en las naves, éstos no llevaran trajes espaciales. La medida se adoptó por primera vez en la Vosjod 1 y se repetiría en el programa Soyuz.

No todo el mundo estuvo de acuerdo con la medida, que fue criticada por:

• Leonid Vasilyevich Smirnov (jefe de la Comisión de Industrial Militar)
• Ilya Lavrov (diseñador del sistema de control ambiental) quien argumentó que al menos la tripulación debía estar dotada con máscaras de oxígeno como las utilizadas en aviación, lo que les hubiera dado un margen de 2 a 3 minutos.
• Nikolai Kamanin (jefe del cuerpo de cosmonautas soviético).

Sin embargo, se impuso la opinión de los demás líderes del programa soviético como Serguéi Koroliov o Vasily Mishin, que aseguraron que no habría problemas debido a que en ningún vuelo de las Vostok o las Vosjod se había producido pérdidas de presión. Ante las críticas de Kamanin y los propios cosmonautas Mishin llegó a decir que “¡No quiero cobardes en mis naves!“.

Partida de la Salyut 1

El 29 de junio de 1971 los cosmonautas se introdujeron en la Soyuz 11 y se prepararon para volver a tierra. Sin embargo, al cerrar la escotilla de la Soyuz, Volkov indicó que el cierre no era hermético porque así lo advertía un sensor. Desde tierra se aconsejó a la tripulación repetir la operación, pero esta solo lo consigue tras numerosos intentos y cerrando la escotilla con todas sus fuerzas. Tras esto, la luz de aviso se apagó y los cosmonautas comprobaron que la esclusa era hermética.

Finalmente, a las 21:35 la Soyuz 11 se separa de la Salyut 1. Los cosmonautas, aprovechando que les sobra combustible, detienen la separación y proceden a tomar dos rondas de fotografías de la estación (a 10-15 y 30-40 metros).

Fotografía de la estación Salyut 1 tomada por Víktor Patsáyev desde la Soyuz 11. Fuente: Roscosmos.

Tras volar alrededor de la estación para la toma de fotografías y efectuar tres revoluciones alrededor de la Tierra para conseguir la posición en el espacio que les permitiera luego aterrizar en el lugar planeado, la tripulación encendió el sistema de desorbitación ya entrados en el 30 de junio. Poco después, Dobrovolsky se despedía con un “hasta la vista” y radiaba que estaba iniciando el procedimiento de aterrizaje. Aquello fue lo último que se oyó de la tripulación. Algo más tarde, las comunicaciones se interrumpieron abruptamente y sin razón aparente.

Accidente

En algunas fuentes, como el libro de James Oberg Red Star In Orbit, se afirma que el accidente se produjo debido a que la escotilla de la Soyuz 11 no cerró bien durante el desacoplamiento con la Salyut 1. Sin embargo el propio James Oberg cambió su versión de los hechos y en 1997 mantenía la misma tesis que el resto de los investigadores: el accidente se atribuye a la apertura de una válvula de menos de 1 mm de diámetro. Dicha válvula existía para permitir el equilibrado de presión con el exterior y no debía abrirse hasta que no se encontrara a unos 4 km de altura sobre la superficie terrestre.

La apertura de la válvula se produjo durante la maniobra de separación entre el módulo de servicio y el módulo de descenso de la Soyuz. El sistema consistía en dos válvulas independientes de 1 mm de diámetro que se activaban mediante un mecanismo pirotécnico, por lo que se consideraba imposible que accidentalmente se abrieran ambas a la vez. No obstante, ambas se abrieron con solo 6 centésimas de segundo de diferencia. Según James Oberg es posible que el sistema pirotécnico que abría las válvulas hubiera actuado ya pero el gas no saliera debido a que el módulo de servicio le bloqueara el paso. Otra versión que da él mismo es que el mecanismo pirotécnico que separaba el módulo de servicio del módulo de mando activara accidentalmente su homólogo.

En el momento de separación de ambos módulos tanto la nave como la tripulación se encontraban en perfecto estado. Dentro de la Soyuz, la presión era de 915 hPa y los cosmonautas parecían estar más tranquilos que la media, puesto que el pulso promedio durante la maniobra de salida de órbita es de 120 pulsaciones por minuto, mientras que Dobrovolsky estaba en 80, Patsayev en 100 y Volkov en 120.

La tripulación se percató de la fuga con inmediatez gracias al sonido que generaba, lo que quedó registrado en sus electrocardiogramas: en apenas unos segundos el pulso de Dobrovolsky había subido a 114 ppm y el de Volkov a 180. Para localizar la fuente de sonido apagaron las radios y probablemente la encontraron y, percatándose que se trataba de una fuga de aire, debieron intentar cerrar la válvula, ubicada bajo el asiento del comandante. Existía un procedimiento de emergencia consistente en que el comandante taponara el agujero con un dedo, pero se contemplaba solo para el caso de que la Soyuz aterrizara en agua y amenazara con inundarse.

La localización de la fuga hizo imposible cortarla en poco tiempo: aunque en las especificaciones se requería que la entrada de agua fuera cortada en 20 segundos, en los entrenamientos los cosmonautas tardaban de 30 a 40. Eso explica perfectamente por qué el accidente fue mortal, ya que se estima que 20 segundos después de haberse iniciado la fuga la presión había caído tanto que la tripulación debía estar inconsciente. A los 50 segundos después de haberse iniciado el escape de aire, el pulso de Patsayev había caído a 42 ppm. A los 110 s los corazones de los tres cosmonautas se habían detenido. La presión en ese momento se había estabilizado en 50 hPa.

Sin embargo, la Soyuz prosiguió su maniobra de regreso a tierra con normalidad, con la sola excepción de que el escape de gas le produjo un lento movimiento de rotación.

En tierra el control de misión no supo nada de esto ya que no tenía comunicación con la nave (la separación del módulo orbital del módulo de descenso se produjo fuera del alcance de las estaciones de seguimiento soviéticas). Sin embargo, dos minutos después entró en el radio de acción y permaneció durante tres minutos antes de que la reentrada volviera a hacer imposibles las comunicaciones.

Una vez la nave entró en el radio de acción de las estaciones, control de la misión intentó comunicarse con la tripulación; al constatar que los cosmonautas no respondían creyó que había una avería en el sistema de comunicaciones. Este error es comprensible, ya que desde la separación del módulo orbital la Soyuz carecía de medios para transmitir telemetría y, por lo tanto, en tierra nada sabían de la fuga de aire. La nave aterrizó correctamente a las 2:16:52 UTC (las 6:16 hora local: había amanecido más de una hora antes). Los equipos de rescate recibieron la desagradable sorpresa una vez la cápsula estaba en tierra y la tripulación seguía sin dar señales de vida. Se intentó la reanimación de los tripulantes, pero fue imposible (llevaban media hora muertos).

Se intentó reproducir el accidente en tierra, pero no fue posible hacer que las válvulas se abrieran simultáneamente. No obstante, las autopsias y los datos recogidos por el sistema grabador de datos Mir (que permitía recoger los datos del vuelo aunque estos no se pudieran retransmitir) resultaron suficientes para determinar las causas del mismo.

Consecuencias

Reducción de la tripulación

El accidente obligó a hacer que todos los tripulantes de las Soyuz llevaran trajes espaciales durante el despegue y aterrizaje como medida de precaución. Estos trajes fueron diseñados por Gay Severin y recibieron el nombre de Sokol. Aunque ligeros, aumentaban el espacio necesario para los tripulantes. Además, para asegurar que los trajes funcionaran y que la cabina pudiera mantener la presión en caso de fuga, hubo que instalar una unidad de control, por lo que se disminuyó aún más el espacio disponible. Esto redujo la capacidad de la nave de tres cosmonautas a dos.

Para recuperar su anterior tripulación máxima hubo que rediseñar la nave para hacerla más amplia; el nuevo modelo, llamado Soyuz-T, comenzó a volar en 1980.

Abandono de la Salyut 1

Se tenía previsto que una nueva Soyuz, la número 12, partiera hacia la Salyut 1 en el mes de julio. No obstante, la Soyuz 12 no partiría al espacio hasta septiembre de 1973, más de dos años después. Debido al retraso la Salyut 1 no pudo recibir más tripulaciones y, tras ir más allá de su vida útil prevista (tres meses), se ordenó su reentrada controlada.

Destitución de Kamanin

Se culpó a Kamanin por no haber adiestrado a los cosmonautas para afrontar una emergencia así y fue retirado del servicio. Kamanin consideró que la decisión era profundamente injusta, puesto que:

• Él había sido de los pocos que se había opuesto a la ausencia de escafandras en las Soyuz.
• Una vez la válvula se abrió no había forma posible de que los cosmonautas se salvaran. Sus rivales argumentaron que los cosmonautas habrían podido taponar la fuga con el dedo, del mismo modo que estaba previsto en caso de que la cápsula aterrizara en el mar y se empezara a inundar. Sin embargo Kamanin consideró esta sugerencia muy poco realista ya que no había suficiente tiempo y, en el improbable caso de que lograran taponarla, el cosmonauta hubiera tenido que aguantar en esa posición durante la reentrada, donde se alcanzan aceleraciones de 4-5 Gs.
• Su posición ya estaba en cuestión en mayo, antes del accidente.

Honores postmortem

Las autoridades soviéticas reconocieron públicamente la naturaleza del accidente. Los cosmonautas fueron enterrados con todos los honores en el Kremlin.

Además fueron nombrados diversos objetos en su honor:

• Tres asteroides: (1970) Volkov, (1978) Dobrovolsky, (1971) Patsayev.
• Tres cráteres de la Luna.
• Calles de Kaluga.
• Una escuela de Odesa (Dobrovolsky).

Esquema de una nave Soyuz para su acoplamiento con una estación tipo Salyut 1. Fuente: NASA.

Los equipos de rescate tratando de reanimar a la tripulación de la Soyuz 11.

 

Tras esta breve visita la Salyut 1 continuó en orbita terrestre un mes y medio, hasta que el 6 de Junio de 1971 se lanzó la Soyuz 11, con los cosmonautas Dobrovolsky, Volkov y Patsáiev. Después de las maniobras de aproximación con piloto automático, la tripulación realizó el atraque final desde una distancia de 100 metros. La operación de atraque automático unió eléctrica e hidráulicamente la nave, y tras igualar las presiones y abrir las escotillas, los cosmonautas penetraron en la estación. La unidad de atraque era nueva en lo esencial, no solo permitía un “ajuste” más firme de las naves tras el atraque, sino que además la estanqueidad era más perfecta. La unidad de atraque conducía a un corto cilindro de unos 2 metros de diámetro. Seguía otro cilindro de unos 2.9 metros, del que pasaban a otra sección de 4.15 metros de diámetro. En una sección de 2.2 metros de diámetro en la parte trasera, se alojaban los motores, alimentado por depósitos de propulsores de forma semiesférica o cónica. La longitud total de la estación, con un trasbordador acoplado era de unos 20 metros. El peso total  sobrepasaba las 25 toneladas.

A bordo de Salyut 1 había un observatorio astronómico, con dos telescopios y un espectrógrafo, obteniéndose espectrogramas de la estrella alfa de Lira. También se realizaron experimentos sobre el crecimiento a bordo de plantas, para saber si podrían emplearse para proporcionar oxígeno y alimento, además de resistir amplios períodos de ingravidez a bordo de las futuras estaciones espaciales.

Arriba la Soyuz 11, abajo, la estacién espacial Salyut 1, la primera de su clase.

La estancia en la Salyut 1 se vio salpicada por diversos incidentes, entre los que destacan la avería del telescopio principal (debido a que no se abrió la tapa), un incendio el 16 de junio que estuvo a punto de provocar una evacuación de emergencia y fuertes fricciones entre dos de los tripulantes: Dobrovolskiy (comandante, novato) y Volkov (veterano). Estos incidentes motivaron el regreso anticipado de la tripulación (la duración inicialmente prevista de la misión era de 30 días).

El acoplamiento con la estación se produjo el 7 de junio en modo automático. La tripulación encendió el sistema de regeneración de aire y cambió un par de ventiladores. Sin embargo, debido a un desagradable olor a humo, se aconsejó a los cosmonautas que durmieran la primera noche a bordo de la Soyuz. El 8 de junio el aire de la estación se encontraba perfectamente, por lo que los cosmonautas procedieron a habitarla, realizaron una maniobra orbital y orientaron los paneles hacia el Sol. La prensa mundial se hizo eco del nuevo triunfo de la astronáutica soviética: la primera estación espacial tripulada. Sin embargo, los cosmonautas no siguieron el programa de entrenamiento para paliar los efectos de la ingravidez en el cuerpo. El día 9 se contacta por televisión con los tripulantes y se les recuerda la necesidad de realizar los ejercicios.

Mars 3

Mars 3 (Марс 3)

 

Otros nombres del orbitador: 1971-049A, mars 3 Orbiter, 05252

Otros nombres del lander: 1971-049F

Fecha de lanzamiento: 28 de mayo de 1971

Hora de lanzamiento: 15:26:30 GMT

Masa seca en órbita: 2265 kg Orbitador // 358 kg Aterrizador

La sonda Mars 3 (también llamada Marsnik 3 o Marte 3) era una nave idéntica a la Mars 2, cada una con un módulo orbital y un módulo de descenso acoplado, desarrolladas en el marco del programa Mars de sondas soviéticas para la exploración de Marte. El principal objetivo del orbitador Mars 3 era la obtención de imágenes de la superficie marciana y de las nubes, determinar la temperatura, estudiar la topografía, composición y propiedades físicas de la superficie, así como medir las propiedades de la atmósfera, medir el viento solar y los campos magnéticos marciano e interplanetario. También actuaría como repetidor hacia la Tierra de las señales enviadas por el módulo aterrizador.

El principal objetivo científico del módulo de descenso Mars 3 era realizar un aterrizaje suave en Marte, devolver fotografías de la superficie y enviar datos de las condiciones meteorológicas, así como de la composición atmosférica y de las propiedades mecánicas y químicas del suelo. La sonda Mars 3 fue la primera que realizó un aterrizaje suave en la superficie de Marte.

Las naves

Entre los dos módulos tenían una masa total de 4.650 kilogramos en el momento del lanzamiento incluyendo el combustible. La altura de la nave era de 4,1 metros y llegaba hasta los 5,9 metros de envergadura con los dos paneles solares desplegados, mientras que el diámetro de la base era de dos metros. De la masa total, 3.440 kilogramos pertenecían al orbitador cargado de combustible y 1.210 kg eran del módulo de descenso también con el combustible cargado.

El sistema de propulsión estaba situado en la parte inferior del cuerpo cilíndrico de la nave que era el principal elemento de la sonda. Estaba formado por un tanque de combustible cilíndrico dividido en compartimentos para alojar el combustible y el oxidante. El motor estaba colocado en un soporte en la parte baja del tanque y el módulo de descenso estaba situado en la parte superior del bus del orbitador. Los dos paneles solares se extendían en los laterales del cilindro y una antena parabólica de 2,5 metros situada en el lateral junto a los radiadores servía para las comunicaciones en alta ganancia.

La telemetría era transmitida por la nave a 928,4 MHz. Los instrumentos y los sistemas de navegación estaban situados en la parte baja de la sonda y la antena para las comunicaciones con el aterrizador estaba anclada a los paneles solares. Además la nave llevaba tres antenas direccionales de baja potencia que se situaban cerca de la antena parabólica.

Instrumentación del orbitador

Los experimentos científicos se encontraban en su mayoría en compartimentos herméticamente sellados. La sonda mars 3 portaba:

– Un radiómetro infrarrojo de 1 kg de peso que trabaja entre las 8 y 40 micras para determinar la temperatura de la superficie marciana.

– Un fotómetro para realizar análisis espectrales por absorción de las concentraciones del vapor de agua atmosférico en la línea de las 1,38 micras.

– Un fotómetro infrarrojo.

– Un fotómetro ultravioleta para detectar el argón, oxígeno e hidrógeno atómico.

– Un sensor Lyman-alfa para detectar hidrógeno en la atmósfera superior.

– Un fotómetro de rango visible que estudiaba seis franjas estrechas entre las 0,35 y 0,70 micras.

– Un radiotelescopio y un radiómetro para determinar la reflectividad de la superficie y la atmósfera en el visible (0,3 a 0,6 micras) y la radio-reflectividad de la superficie en el rango de los 3,4 cm, así como la permeabilidad dieléctrica para determinar la temperatura de la superficie a 50 centímetros de profundidad.

– Un espectrómetro infrarrojo para medir la banda de absorción del dióxido de carbono en la banda de las 2,06 micras, para tener una estimación de la abundancia.

Además la sonda llevaba una cámara con una longitud focal de 350 milímetros para el ángulo estrecho y de 52 milímetros para el ángulo ancho, ambas en el mismo eje y con varios filtros de luz en rojo, verde, azul y ultravioleta. El sistema de imágenes devolvía fotografías escaneadas de 1000 x 1000 píxeles con una resolución entre los 10 y los 100 metros, obtenidas en un laboratorio de imagen que llevaba la sonda.

Se llevaron a cabo experimentos de radio-ocultación cuando las transmisiones de radio atravesaban la atmósfera, obteniendo nueva información sobre su estructura al observar la refracción de la señal. Durante el vuelo hasta Marte se realizaron medidas de los rayos cósmicos galácticos y de la radiación solar. Ocho sensores independientes de plasma electrostático estaban a bordo para determinar la velocidad, temperatura y composición del viento solar en el rango entre los 30 y los 10.000 eV. Un magnetómetro de tres ejes que servía para medir los campos magnéticos interplanetarios y marciano, estaba colocado en un brazo extensible situado en un panel solar.

Este orbitador llevaba además un experimento francés que no llevaba la sonda Marsnik 2. Se llamaba Spectrum-1 y servía para medir la radiación solar a longitudes de onda métricas, en conjunción con receptores en la Tierra para estudiar las causas de las erupciones solares. La antena del Spectrum-1 estaba montada en uno de los paneles solares.

La misión

La sonda mars 3 fue lanzada hacia Marte impulsada por la última etapa del cohete lanzador llamada Tyazheliy Sputnik (71-049C). Se realizó una maniobra de corrección de la trayectoria el día 8 de junio. El módulo orbital soltó el módulo de descenso (71-049F) unas 4 horas y 35 minutos antes de llegar a Marte el día 2 de diciembre de 1971 a las 09:14 GMT (MSD 34809, 11 Libra 192 Dariano).

El módulo de descenso entró en la atmósfera marciana a una velocidad de 5,7 kilómetros por segundo. Usando el frenado aerodinámico, los paracaídas y los retrocohetes, la sonda de descenso logró un aterrizaje suave a 45ºS y 158ºO y comenzó sus operaciones. Sin embargo, tras 20 segundos de trabajo los instrumentos se pararon por razones desconocidas, quizás como resultado de la masiva tormenta de polvo que estaba teniendo lugar en el momento del aterrizaje.

Mientras tanto el orbitador había sufrido una pérdida parcial de combustible y no tuvo el suficiente como para colocarse en la órbita planeada de 25 horas. El motor realizó un encendido que quedó truncado y colocó a la mars 3 en una órbita de 12 días y 19 horas de duración, con una inclinación de 48.9º.

Los orbitadores Marsnik 2 y mars 3 enviaron grandes cantidades de datos a nuestro planeta entre diciembre de 1971 y marzo de 1972, aunque las transmisiones continuaron hasta el mes de agosto. Se anunció que ambas sondas finalizaron sus operaciones el 22 de agosto de 1972, tras completar la sonda Marsnik 2 un total de 362 órbitas a Marte y un total de 20 órbitas la sonda mars 3. En total realizaron 60 fotografías.

Las imágenes obtenidas junto con los datos revelaron montañas de 22 kilómetros de altura, la presencia de oxígeno e hidrógeno atómico en la atmósfera superior, temperaturas en la superficie entre los -110°C y los +13 °C, presiones superficiales de entre 5,5 y 6 milibares, concentraciones de vapor de agua 5000 veces inferiores a las de la Tierra. También se detectó que la ionosfera marciana comenzaba entre los 80 y 110 kilómetros de altura y que se hallaban presentes granos de las tormentas de polvo hasta los 7 kilómetros de altura. Los datos permitieron la realización de mapas de relieve de la superficie, así como valiosa información sobre la gravedad y campos magnéticos de Marte.

Módulo de descenso

Modelo de la sonda de descenso.

Modelo de la sonda de descenso en el NPO Lavochkin Museum.

El módulo de descenso de la Mars 3 estaba situado en la parte del orbitador contraria al sistema de propulsión. Tenía forma de esfera de 1,2 metros de diámetro y un escudo de frenado de 2,9 metros de diámetro con forma cónica. El sistema de descenso lo formaban un conjunto de paracaídas y los retrocohetes. Cargado de combustible este módulo tenía un peso total de 1.210 kg, de los que la cápsula esférica tenía 358 kilogramos.

Un sistema de control automático consistente en pequeños motores de gas y contenedores presurizados de nitrógeno servían para controlar la orientación. Cuatro pequeños cohetes estaban colocados alrededor del cono para controlar el cabeceo y el balanceo durante el descenso. El paracaídas principal y el auxiliar, el motor para el aterrizaje y el altímetro radar estaban colocados en la parte superior del módulo. Se colocaron bloques de espuma aislante como protección para absorber el choque contra el suelo. La cápsula de aterrizaje tenía cuatro pétalos triangulares que se abrían tras el aterrizaje, para equilibrar la nave y dejar al descubierto los instrumentos.

Instrumentación del lander

El aterrizador llevaba como instrumentación científica:

– Dos cámaras de televisión que permitían obtener unas vistas de 360º de la superficie.

– Un espectrómetro de masas para estudiar la composición atmosférica.

– Sensores de temperatura, presión, composición y velocidad del viento

– Dispositivos para medir las propiedades mecánicas y químicas del suelo.

– Una pala mecánica para buscar compuestos orgánicos y signos de vida.

Cuatro antenas colocadas en la parte superior proporcionaban las comunicaciones con el orbitador a través de los sistemas de radio. La nave portaba baterías eléctricas que fueron cargadas por el orbitador justo antes de la separación. El control de la temperatura era mantenido usando aislantes térmicos y radiadores. La cápsula de aterrizaje fue esterilizada antes del lanzamiento para evitar la contaminación del ambiente marciano.

El rover

El aterrizador mars 3 portaba un pequeño robot con capacidad de moverse llamado PROP-M. El robot tenía una masa de 4,5 kilogramos y estaba unido al aterrizador por un cable para mantener las comunicaciones. El rover estaba diseñado para ‘andar’ usando un par de esquís que le permitían desplazarse hasta unos 15 metros, la longitud del cable. El rover portaba un penetrómetro dinámico y un medidor de radiación. El robot tenía forma de caja con una pequeña protuberancia en el centro. A cada lado de la caja se encontraban los esquíes, que elevaban ligeramente el robot sobre la superficie. Delante de la caja se encontraba una barra de detección de obstáculos. El rover debía desplegarse tras el aterrizaje, siendo portado por un brazo robótico que lo colocaría delante de las cámaras de televisión. Tras moverse un poco, debía realizar un análisis del suelo cada 1,5 metros. Las huellas dejadas en la superficie además servirían para conocer las características del terreno.

Desarrollo de la misión

El módulo de descenso se separó del orbitador el 2 de diciembre de 1971 a las 09:14 GMT. Quince minutos más tarde el motor de descenso fue encendido para colocar hacia delante el escudo de aerofrenado. A las 13:47 GMT el módulo entró en la atmósfera marciana a 5,7 km/s y con un ángulo menor de 10º. El paracaídas de frenado se desplegó correctamente y fue seguido por el paracaídas principal que frenó la nave hasta lograr una velocidad menor que la del sonido. Entonces el escudo térmico fue expulsado y se puso en marcha el radar de altimetría. A una altura de entre 20 y 30 metros y con una velocidad de entre 60 y 110 m/s se desconectó el paracaídas principal y se encendieron unos pequeños cohetes laterales que lo alejaron de la zona. Simultáneamente se encendieron los retrocohetes para frenar al máximo. Todo el proceso duró unos 3 minutos.

Mars 3 tocó la superficie a unos 20,7 m/s aproximadamente a 45ºS y 158ºO, en el cráter Ptolomeo (o Ptolemaeus), a las 13:50:35 GMT. Los absorbedores del choque dentro de la cápsula fueron diseñados para evitar el daño a los instrumentos. Los cuatro pétalos de la cubierta se abrieron y la sonda comenzó a transmitir datos hacia el orbitador Mars 3 a las 13:52:05 GMT, unos 90 segundos tras el aterrizaje.

Unos 20 segundos después, a las 13:52:25, la transmisión cesó por completo por causas desconocidas y no se recibieron más señales desde la superficie marciana. Se desconoce si los fallos estaban en el aterrizador o en el sistema repetidor del orbitador. En ese escaso tiempo se pudo lograr una panorámica parcial de una imagen que no mostraba detalles y con una iluminación muy baja de unos 50 lux. La causa del fallo podría estar relacionada con la poderosa tormenta de arena que tenía lugar en el momento del aterrizaje que podría haber inducido una descarga eléctrica, dañando el sistema de comunicaciones y lo que también explicaría la poca iluminación de la imagen.

Nave M-71P. 1- motor de frenado TKDU; 2- antenas del magnetómetro; 3- módulo de instrumentos; 4- sistema de orientación; 5- antena del experimento francés STEREO; 6- antena de alta ganancia; 7- vehículo de aterrizaje; 8- radiadores; 9- panel solar; 10- toberas de los motores de actitud; 11- toberas de los motores de estabilización; 12- tanques del sistema de propulsión; 13- sistemas electro-ópticos del sistema de navegación; 14- antena de baja ganancia; 15- mecanismo electro-óptico de navegación. (NPO Lávochkin).

Los restos se localizaron en 2012, información en:

https://danielmarin.naukas.com/2013/04/11/encontrada-la-sonda-sovietica-mars-3/