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/

Mars 2

Organización:  Unión Soviética

Tipo de misión: Aterrizaje

Satélite de: Marte

Lanzamiento: 19 de mayo de 1971

NSSDC ID: 1971-045A (Marsnik 2 Orbiter, 05234)

Masa: 2265 kg Orbitador // 358 kg Aterrizador

La sonda Mars 2 (también llamada Marsnik 2 o Marte 2) (en ruso: Марс-2) fue una sonda espacial lanzada por la Unión Soviética en 1971 hacia el planeta Marte. Los principales objetivos del orbitador Marsnik 2 eran los mismos que los de la Mars 3. Era idéntica a la Mars 3, cada una con un módulo orbital y un módulo de descenso acoplado.

El principal objetivo científico del módulo de descenso Marsnik 2 era realizar un aterrizaje suave en Marte. La secuencia de descenso del aterrizador falló y la nave impactó contra la superficie.

Las naves

Entre los dos módulos sumaban una masa total de 4.650 kg en el momento del lanzamiento, incluyendo el combustible. La altura de la nave era de 4,1 m y llegaba hasta los 5,9 m de envergadura con los dos paneles solares desplegados, mientras que el diámetro de la base era de 2 m. De la masa total, 3440 kg pertenecían al orbitador cargado de combustible y 1210 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 m 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.

Desarrollo de la misión

La sonda “Marte 2” (o Marsnik 2) fue lanzada hacia Marte impulsada por la última etapa del cohete lanzador llamada Tyazheliy Sputnik (71-045C). Se realizaron dos maniobras de corrección de la trayectoria los días 17 de junio y 20 de noviembre. El módulo orbital soltó el módulo de descenso unas 4.30 h antes de llegar a Marte el 27 de noviembre de 1971.

La nave entró en la atmósfera marciana a una velocidad de 6 km/s y en un ángulo más acentuado de lo previsto. La secuencia de descenso quedó alterada, provocando un fallo en el sistema de descenso que hizo que los paracaídas no se desplegaran, por lo que el aterrizador se estrelló contra el suelo marciano a 4º Norte y 47º Oeste, en la zona oeste de Hellas Planitia. Aunque de forma accidentada, el módulo de aterrizaje Marsnik 2 fue el primer objeto fabricado por el ser humano en alcanzar la superficie marciana.

A hombros de gigantes. Ciencia y tecnología: https://www.facebook.com/ahombrosdegiga/

La exploración espacial de Marte comenzó en el contexto de la carrera espacial entre Estados Unidos y la Unión Soviética a la que dio lugar la Guerra Fría entre estos dos países

El Programa Mars (del ruso Марс, también llamado a veces Marte o Marsnik) fue una serie de sondas enviadas por la Unión Soviética a Marte a partir de 1960, algunas lanzadas inicialmente bajo los nombres genéricos Kosmos, Korabl o Sputnik y renombradas posteriormente en función de su éxito o fracaso.

La Mars 1 lanzada el 1 de noviembre de 1962, sería una sonda automática interplanetaria, la primera del programa soviético de sondas a Marte.

Volaría a una distancia de 11.000 km del planeta y tomaría fotos de la superficie y mandaría información sobre la radiación cósmica, impactos de micrometeoritos, sobre el campo magnético de Marte, radiación en el ambiente, estructura de la atmósfera, y posibles componentes orgánicos presentes.

Se mantuvieron 61 transmisiones de radio con intervalos cada 2 días. El 21 de marzo de 1963 cuando la nave se encontraba a 106.760.000 km de la Tierra cesó la comunicación, debido a fallos de la antena de transmisión.

En los años 1964-1965, la Unión Soviética lanzó a Marte las sondas Zond 2 y Zond 3. Posteriormente, en 1988, lanzaría con participación europea las sondas Fobos 1 y 2, la última aproximación de la URSS a Marte hasta su disolución en 1991.

Años después de la conclusión del programa Mars en 1973, la Rusia post-soviética lanza la Mars 96 (a veces llamada Mars 8), el 16 de noviembre de 1996, destruida en el despegue.

El principal objetivo del orbitador Mars 2 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 de la Mars 2 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

Muy poco después, el 2 de diciembre de 1971, la sonda soviética Mars 3, lanzada el 28 de mayo de 1971, se convertía en el primer artefacto humano en alcanzar Marte de forma satisfactoria, al descender de forma controlada sobre el planeta, y el primero capaz de enviar datos desde su superficie, incluida la primera fotografía tomada desde el planeta rojo.

Ranas

Dos ranas toro fueron lanzadas en una misión de ida en el satélite orbital Frog Otolith, el 9 de noviembre de 1970, para tratar de entender el proceso motriz degenerativo causado por la ingravidez, (la palabra otolitos se refiere a un mecanismo del oído interno para el control de equilibrio). Los investigadores fueron capaces de recoger los datos neurofisiológicos que querían, pero la nave no fue recuperada.

https://www.google.es/search?source=hp&ei=zu1AW_qtK8zikgXp3ZKIDQ&q=sat%C3%A9lite+orbital+Frog+Otolith&oq=sat%C3%A9lite+orbital+Frog+Otolith&gs_l=psy-ab.3..33i22i29i30k1.1755.1755.0.2387.2.1.0.0.0.0.120.120.0j1.1.0….0…1c.1.64.psy-ab..1.1.120.0…0.shVKaNooGCI

De la web anterior, más información en ella.

Orbiting Frog Otolith

Orbiting Frog Otolith / OFO 1

La nave espacial Orbiting Frog Otolith (OFO)

Tipo de misión: Biociencia

Operador: NASA

ID COSPAR: 1970-094A

SATCAT no.: 04690

Duración de la misión: 6 días

Misión: OFO-A

Fecha: 9-15 de noviembre de 1970 (no recuperado)

Objetivos de investigación de ciencias de la vida: Estudiar el efecto de la microgravedad en el órgano vestibular

Investigaciones de Ciencias de la Vida: Neurociencia (OFO-1.1, 1.2, 1.3)

Organismos estudiados: Rana catesbeiana (rana toro)

Hardware de vuelo: Paquete de experimento de rana Otolith (FOEP); Sistema de soporte de vida FOEP (LSS)

Cohete: Scout B S174C

Sitio de lanzamiento: Wallops LA-3A

Configuración LV:Scout B S178C

Propiedades de naves espaciales

Fabricante: Centro de investigación de Ames

Lanzamiento de masa: 132.9 kilogramos (293 lb)

Dimensiones: 1.68 × 0.76 m (5.5 × 2.5 pies)

Una rana toro (Rana catesbeiana), la especie que viajó en el vuelo OFO-A

Parámetros orbitales

Sistema de referencia: Geocéntrico

Régimen: Tierra baja

Excentricidad: 0.02009

Perigeo: 300 kilómetros (190 millas)

Apogeo: 574 kilómetros (357 mi)

Inclinación: 37.3981º

Período: 93.3 minutos

RAAN: 223.1857º

Argumento del perigeo: 136.8142º

Lanzamiento de la cápsula Orbiting Frog Otolith (OFO)

Un cohete Scout B, como este, lanzó el OFO.

El Orbiting Frog Otolith (OFO) fue un programa espacial de la NASA que envió dos ranas toro a la órbita el 9 de noviembre de 1970 para el estudio de la ingravidez. El nombre, derivado a través del uso común, era una descripción funcional del experimento biológico llevado a cabo por el satélite. Otolith se refirió al mecanismo de equilibrio del oído interno de la rana.

El Programa Orbiting Frog Otolith fue parte del programa de investigación de la Oficina de Investigación Avanzada y Tecnología (OART) de la NASA. Uno de los objetivos de OART era estudiar la función del sistema vestibular en el espacio y en la Tierra. El experimento fue diseñado para estudiar la adaptabilidad de los otolitos a la ingravidez sostenida, para proporcionar información para el vuelo espacial tripulado. El otolito es una estructura en el oído interno que está asociada con el control del equilibrio: aceleración con respecto a la gravedad como su entrada sensorial primaria.

El experimento Frog Otolith (FOE) fue desarrollado por Torquato Gualtierotti de la Universidad de Milán, Italia, cuando fue asignado al Centro de Investigación Ames como investigador asociado residente patrocinado por la Academia Nacional de Ciencias.^{[citación necesitada]} Originalmente planeado en 1966 para ser incluido en una misión temprana de Apolo, el experimento se aplazó cuando esa misión se canceló. A fines de 1967, se autorizó la órbita de la FOE cuando se podía diseñar una nave espacial de apoyo. El proyecto, que forma parte del programa de Sistemas de Factor Humano de la NASA, fue oficialmente designado como “OFO” en 1968. Luego de una serie de retrasos, OFO fue lanzado a órbita el 9 de noviembre de 1970.

Después de la exitosa misión OFO-A en 1970, el interés en la investigación continuó. Un proyecto llamado Investigación de función vestibular se inició en 1975 para realizar un experimento vestibular en una nave espacial en órbita terrestre. Este proyecto de vuelo finalmente se suspendió, pero se realizaron varios estudios en el terreno. La investigación ha dado lugar a varias ramificaciones muy útiles, incluida la instalación de investigación vestibular en tierra ubicada en ARC.^{[citación necesitada]}

OFO no debe confundirse con siglas similares que describen la serie de naves espaciales del Observatorio de órbitas, como el Observatorio Geofísico Orbital (OGO), el Observatorio Solar en órbita (OSO) y el Observatorio Astronómico Orbital (OAO).

La nave espacial OFO

Diagrama del vehículo de lanzamiento Scout B

El experimento OFO fue diseñado originalmente para volar dentro del Programa de Aplicaciones Apollo, que se estableció para hacer un uso óptimo del hardware utilizado en las misiones lunares Apolo. Sin embargo, debido a que los bajos niveles de aceleración necesarios para el experimento no podían mantenerse fácilmente en una nave espacial Apollo tripulada, un satélite no tripulado se eligió más tarde como un vehículo más adecuado. El diseño del satélite eliminó las exposiciones a niveles de aceleración superiores a 10^{-3 g} (10 mm/s²). Esto significaba que los especímenes experimentales podrían experimentar un estado casi sin peso.

La nave espacial tenía un diámetro de aproximadamente 30 pulgadas (760 mm) y una longitud de 47 pulgadas (1.190 mm). ^{[cita requerida]} La sección inferior octogonal de la nave espacial albergaba el aparato electrónico. La sección superior, que contenía el paquete del experimento, tenía la forma de un cono truncado. Un escudo de calor que cubre esta sección superior protegió el experimento durante el reingreso a la atmósfera de la Tierra. Un ensamblaje de giro del yo-yo estaba ubicado alrededor de la circunferencia de la nave espacial. Cuatro barreras, dobladas contra el costado de la nave espacial, estaban ubicadas radialmente alrededor del satélite. Después de que la nave espacial se separó del vehículo de lanzamiento, el subsistema yo-yo despin ralentizó la rotación de la nave espacial. Los cuatro brazos fueron liberados para extenderse desde el costado de la nave espacial. La extensión de los brazos aumentó el momento de inercia de la nave espacial, permitiendo que el nivel de aceleración permanezca por debajo de ^{10-3 g.[citación necesitada]}

Orbiting Frog Otolith-A

Dos ranas toro americanas (Rana catesbeiana) se usaron como sujetos experimentales en el experimento de vuelo. La rana toro fue elegida para el estudio porque su laberinto del oído interno es muy similar al de los humanos. Dado que es un anfibio, la cirugía de verificación previa podría realizarse sobre el agua, pero podría mantenerse en agua durante el vuelo. El medio acuoso sirvió para amortiguar la vibración y la aceleración del lanzamiento, y para facilitar el intercambio de gases con los organismos.

Ambas ranas de vuelo tenían electrodos de electrocardiograma (ECG) implantados en sus cavidades torácicas y microelectrodos implantados en sus nervios vestibulares. Las ranas fueron demotorizadas cortando los nervios de sus extremidades para evitar que se desalojen sus electrodos implantados y para reducir sus tasas metabólicas.^[1] Con esta actividad metabólica disminuida, las ranas podrían sobrevivir con buena salud sin ser alimentadas durante un mes. La inmersión en agua permitió que las ranas respiraran a través de su piel. El medio de agua también ayudó a alejar el dióxido de carbono y el calor de los animales.

Hardware

La unidad de hardware de vuelo, el FOEP, era un recipiente hermético a presión que contenía una centrífuga llena de agua que albergaba a las dos ranas. La centrífuga era una estructura cilíndrica que rotaba las cabezas de las ranas a intervalos programados.^{[citación necesitada]} El FOEP también contuvo un sistema de soporte de vida que podría mantener un ambiente regulado para las ranas. Este sistema consistía en dos circuitos cerrados, uno que contenía líquido y el otro contenía gas. La interfaz entre los dos bucles era una goma de silicona selectivamente permeable que actuaba como un pulmón artificial. El oxígeno pasaba a través de la membrana del lado del gas al lado líquido, y el dióxido de carbono del lado líquido al lado del gas. Las ranas estaban sumergidas en el circuito de líquido. Una bomba hizo circular oxígeno a través del bucle que contenía gas. El dióxido de carbono que entraba en el circuito de gas se eliminó mediante un absorbente y el oxígeno purificado volvió a la bomba para su recirculación. Un evaporador de agua y un calentador eléctrico mantuvieron la temperatura del agua a aproximadamente 60 ° F (15 ° C). Un sistema amplificador en el FOEP aumentó la salida de voltaje de los microelectrodos implantados en los animales al nivel requerido por el aparato de telemetría.

Operaciones

Un dibujo de cómo una rana toro equipada con electrodos se iba a sentar dentro de la centrífuga del paquete de experimentos de rana otolito.

La preparación quirúrgica de las ranas de vuelo se completó unas 12 horas antes del lanzamiento, y los animales se sellaron dentro del FOEP. También se preparó un FOEP de respaldo con muestras similares. El vuelo FOEP se instaló en el satélite unas tres horas antes del lanzamiento.

La centrífuga se activó lo antes posible una vez que el satélite estaba en órbita y se estabilizó a ^{10-3 g} (10 mm/s²). La centrífuga aplicó estímulos de gravedad en ciclos. Cada ciclo duró aproximadamente 8 minutos, y consistió en lo siguiente: un período de 1 minuto sin aceleración, un período de 8 segundos cuando comenzó lentamente la rotación, 14 segundos de constante 0,6 g (6 m/s²), un período de 8 segundos cuando la rotación se detuvo lentamente, y un período de 6 minutos cuando se pudieron medir los efectos de la rotación.^{[cita requerida]} Los ciclos se realizaron cada 30 minutos durante las 3 horas iniciales en órbita, y con menor frecuencia durante el resto del vuelo.

El experimento OFO continuó hasta el séptimo día en órbita, momento en el que falló la batería incorporada. La recuperación de la nave espacial OFO y el hardware FOEP no eran necesarios.

Resultados

El experimento fue exitoso. Los índices de electrocardiografía (ECG) mostraron que las ranas de vuelo gozan de buena salud durante todo el vuelo. Las grabaciones vestibulares se realizaron como se esperaba. Dos fallas de funcionamiento del equipo ocurrieron durante el vuelo: la presión en el recipiente aumentó a 11 libras por pulgada cuadrada (76 kPa), y la temperatura disminuyó a 55 ° F (13 ° C) durante nueve horas. Sin embargo, los experimentos de control realizados sobre el terreno mostraron que estas disfunciones tuvieron poco efecto sobre el resultado del experimento de vuelo.

Varios cambios de respuesta vestibular se observaron durante el período inicial en ingravidez.^{[cita requerida]} Todos los cambios observados volvieron a la normalidad durante las últimas 10 a 20 horas del vuelo, lo que sugiere una aclimatación.^{[citación necesitada]}

Paquete de experimento de rana Otolith (FOEP)

Orbiting Frog Otolith (OFO) con barreras. Los auges aumentaron el momento de inercia.

Paquete de experimento de rana Otolith

El paquete de experimentos de rana Otolith (FOEP) contiene todos los aparatos necesarios para asegurar la supervivencia de dos ranas. Las muestras se alojan en una centrífuga autocontenida llena de agua que suministra la aceleración de prueba durante la órbita. Las ranas están desmotivadas para evitar el desplazamiento de los electrodos implantados y para reducir su tasa metabólica.

Sistema de soporte vital (LSS): el LSS mantiene un entorno regulado dentro del FOEP para asegurar la supervivencia y el funcionamiento normal de dos ranas demotorizadas. El mamparo inferior de la estructura del conjunto interno proporciona espacio de montaje para todos los equipos de soporte de vida.

Las dimensiones del paquete eran de 18 pulgadas (457 mm) de diámetro × 18 de largo, pesaba 91 lb (41 kg) cuando se cargaban. La adquisición de datos consistió en ECG, temperatura corporal y actividad vestibular. También había una unidad de prueba FOEP basada en tierra que el FOEP podría conectarse a prueba de vuelo para la ventilación y la verificación de las condiciones ambientales antes de la carga en la nave espacial.

Recipiente

La carcasa exterior del FOEP es un cartucho hermético a presión de 18 1/16 pulgadas (458.8 mm) de diámetro y 18½ pulgadas (470 mm) de largo. El cierre inferior y la tapa superior extraíble están ambos ligeramente abovedados para evitar la implosión si se producen inversiones de presión. La estructura del conjunto interno está sujeta a un anillo de soporte aproximadamente a 6 pulgadas del fondo del recipiente y consiste en mamparos superiores e inferiores unidos por un cilindro. Los recortes en el cilindro permiten el acceso a la centrífuga, que alberga las ranas. Cerca de la parte superior del recipiente hay dos receptáculos de alimentación eléctrica para la fuente de alimentación y la línea de datos.

Centrífuga

La centrífuga es un cilindro hueco de 6 pulgadas de diámetro y 13.5 pulgadas de largo con ambas tapas en su lugar. El cilindro está montado perpendicular al bote y apoyado por cojinetes de bolas alojados en los mamparos superior e inferior. El eje de rotación de la centrífuga está formado por ejes ubicados centralmente en el plano vertical en ángulo recto con respecto al cilindro, sostenidos por los cojinetes de bolas. Las tapas finas con cúpulas poco profundas están atornilladas a cada extremo de la centrífuga con juntas de goma intermedias para evitar fugas. En el centro de cada tapa hay un accesorio que permite que las muestras de ranas estén completamente equipadas y montadas directamente en las tapas de los extremos antes de insertarlas en la centrífuga e sumergirlas. El agua sirve de amortiguador para las altas aceleraciones y vibraciones del lanzamiento y como medio para el intercambio de gases a través de la piel de las ranas. La centrífuga se bloquea en su posición y no se libera hasta que la órbita de la nave espacial esté completamente estabilizada. El motor que impulsa la centrífuga está montado en el mamparo superior. Los amplificadores de señal y un acelerómetro están montados en la centrífuga.

Electrodo de flotabilidad neutra

El microelectrodo consiste en una sonda de alambre de tungsteno de 50 μm de diámetro, afilada eléctricamente hasta un punto de menos de 1 μm de diámetro y completamente aislada de la punta. Una burbuja de aire atrapada en el tubo de polietileno que contiene la sonda agrega flotabilidad y hace que el electrodo tenga la misma densidad que el nervio en el que se implanta, lo que permite que los dos se muevan juntos. Una sección de parafina se usa para conectar el electrodo a un mango que se usa solo durante el proceso de implantación y luego se retira. Los impulsos nerviosos detectados por los microelectrodos se alimentan a un preamplificador conectado directamente a la mandíbula de la rana, y pasan a un amplificador de datos posteriores para la telemetría de la nave espacial.

Sistema de soporte de vida (LSS)

Sistema de soporte vital (LSS)

El sistema de soporte de vida (LSS) del paquete de experimento de rana Otolith (FOEP) mantiene un entorno regulado dentro del FOEP para asegurar la supervivencia y el funcionamiento normal de las muestras experimentales. El LSS está diseñado para cumplir con los requisitos fisiológicos de dos ranas demotorizadas que pesan 350 g (12 oz) cada una. Las ranas se desmotivan cortando los nervios de las extremidades, lo que reduce su tasa metabólica. En esta condición, las ranas no requieren respiración artificial y pueden mantenerse sanas sin alimentarse, durante un mes. Después de instalarse en la centrífuga, las ranas se sumergen completamente en agua, que sirve como medio para el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono y el calor a través de la piel de la rana.

El LSS consiste principalmente en dos circuitos cerrados: uno que contiene líquido y el otro que contiene gas. El mamparo inferior de la estructura del conjunto interior proporciona espacio de montaje para todos los equipos LSS. El sistema de suministro de oxígeno opera a través de estos bucles e incluye una botella de oxígeno con capacidad de 4,5 cm³, un regulador y reductor de presión, un pulmón artificial, un absorbedor de CO ₂ y suministro de agua. El control limitado sobre la temperatura del ambiente de las ranas está disponible por medio de un evaporador / calentador de agua.

Pulmón artificial

La interfaz entre los bucles se produce en una membrana selectivamente permeable de caucho de silicona que separa el líquido y el gas. Esta membrana, llamada pulmón, pasa oxígeno desde el circuito de gas al ciclo de líquido y el CO2 desde el circuito de líquido al circuito de gas.

Lazo líquido

Las ranas, alojadas en la centrífuga, están en el circuito de líquido. Pasando del pulmón a las ranas, el circuito contiene agua y oxígeno disuelto; pasando de las ranas al pulmón, contiene agua y CO ₂ libre. Una doble capa de espuma de poliuretano que recubre el interior de la centrífuga evita que la materia residual de las ranas ensucie el sistema de circulación del agua. El agua circula por el circuito de líquido con una pequeña bomba y debe pasar a través del filtro antes de salir de la centrífuga.

Bucle de gas

El circuito de gas consiste en un circuito en el mamparo inferior a través del cual circula una bomba pequeña. La bomba suministra oxígeno puro al pulmón, donde parte del mismo pasa al circuito de líquido, mientras que el resto se mezcla con el CO ₂ proveniente del circuito de líquido. Desde el pulmón, la mezcla de oxígeno-CO ₂ se pasa a través de un lecho de Baralyme que absorbe el CO ₂ . El oxígeno puro es devuelto desde el Baralyme a la bomba y recirculado. El suministro de oxígeno se repone con el gas del pequeño tanque de oxígeno.

Evaporador / calentador

Aumentado por el entorno térmico de la nave espacial, el evaporador de agua y el calentador eléctrico de 8 vatios mantendrán la temperatura del agua a 60 ± 5 ° F (15.5 ± 3 ° C). El suministro de agua para el evaporador está contenido en una vejiga de caucho sostenida por un anillo en el recipiente inmediatamente arriba del domo inferior. Cuando la temperatura del agua excede los 60 ° F nominales, un comando de tierra acciona un circuito de temporización que opera una válvula. Como resultado de la presión ambiental dentro del bote, se fuerza el agua desde la vejiga a través de la válvula y hacia el evaporador. Las cargas de calor internas se transfieren a través de un intercambiador de calor al evaporador y se disipan al evaporar el agua.

Luna 16

Coordenadas: 0°40′48″S 56°18′0″E

Luna 16

Información general

Organización: Unión Soviética

Contratos principalesV: GSMZ Lavochkin

Satélite de: La Luna

Ingreso en órbita: 17 de septiembre 1970

Fecha de lanzamiento: 12 de septiembre 1970 13:25:53 UTC

Vehículo de lanzamiento: Proton 8K82K + Blok D

Sitio de lanzamiento: Cosmódromo de Baikonur

Reingreso: 24 de septiembre 1970 05:25 UTC

Vida útil: 12 días

Aplicación: Retorno de muestras lunares

Masa: 5.600 kg (12.000 libras)

NSSDC ID: 1970-072A

 

Elementos orbitales

Semieje mayor: 6,488.8 km (4,032.0 km)

Excentricidad: 0

Inclinación: 70°

Período orbital: 119 minutos

Apoastro: 111 kilómetros (69 millas)

Periastro: 111 kilómetros (69 millas)

Órbitas diarias: ~36

 

Equipamiento

Instrumentos principales

Sistema de imagen fotográfica estéreo, brazo de distancia para la toma de muestras, detector de radiación

El Luna 16 (Ye-8-5 series) fue una misión espacial no tripulada perteneciente al programa Luna de la Unión Soviética, siendo la primera sonda robótica que aterrizó en la Luna y regresó con muestras de suelo lunar a la Tierra.¹​ Esta representó la primera misión lunar de retorno de muestras de la Unión Soviética, y fue la tercera misión lunar de retorno de muestras en general, después de las misiones del Apollo 11 y Apollo 12.

La nave espacial consistía en dos etapas adjuntas: una etapa de ascenso, montada en la parte superior de una etapa de descenso. La etapa de descenso era un cuerpo cilíndrico con cuatro patas de aterrizaje que sobresalían del fuselaje, depósitos de combustible, un radar de aterrizaje y un complejo motor de descenso dual.

Un motor principal de descenso se utilizó para frenar la nave hasta llegar a un punto que fue determinado por el ordenador de a bordo sobre la base de la altitud y la velocidad de corte. Después del corte se utilizó un banco de chorros de empuje más pequeños para el aterrizaje final. La etapa de descenso también actuó como plataforma de lanzamiento para la fase de ascenso.

Por su parte, la etapa de ascenso era un cilindro más pequeño con una punta redondeada. Llevaba un contenedor cilíndrico de muestras de suelo sellado herméticamente dentro de una cápsula de reentrada.

La etapa de descenso de la nave estaba equipada con una cámara de televisión, monitores de radiación y temperatura, equipos de telecomunicaciones, y un brazo extensible con un equipo de perforación para la toma de una muestra del suelo lunar.

Luna 16

Aterrizador lunar de la misión Luna 16.

La estación automática Luna 16 fue lanzada hacia la Luna desde una órbita preliminar de la Tierra y después de una corrección a medio curso el 13 de septiembre, entró el 17 de septiembre de 1970 en una trayectoria circular (situándose a 111 kilómetros de altura y con una inclinación de 70° respecto al plano de la órbita lunar).

La gravedad de la Luna fue estudiada desde esta órbita. Después de dos ajustes orbitales que se realizaron el 18 de septiembre y el 19 de septiembre, el ápside se redujo a 15,1 kilómetros, así como se alteró la inclinación de la nave en preparación para el alunizaje. A las 05:12 UT el 20 de septiembre, el motor principal de frenado fue encendido, iniciando el descenso hacia la superficie lunar. Seis minutos después, a las 05:18 UT, la nave aterrizó con suavidad en la zona de destino, a 0°41′ de latitud sur y 56°18′ de longitud este, en la zona noreste del Mar de la fertilidad a unos 100 kilómetros al este del cráter Webb. Este fue el primer alunizaje realizado de noche, ya que el sol se había puesto unas 60 horas antes. El motor principal de sustentación fue apagado a una altura de 20 m, y los jets de aterrizaje fueron apagados a 2 m de altura con una velocidad inferior a 2.4 m/s, produciéndose a continuación una caída libre vertical. La masa de la nave espacial en aterrizar fue de 1.880 kilogramos. Menos de una hora después del alunizaje, a las 06:03 UT, un taladro automático penetró la superficie lunar para recoger una muestra de suelo. Después de la perforación durante 7 minutos, el taladro se detuvo al alcanzar los 35 centímetros de profundidad y luego retiró la muestra y la levantó en un arco a la parte superior de la nave espacial, depositando el material lunar en una pequeña cápsula esférica montada en el bus principal de la nave. La columna de regolito en el tubo de perforación se transfirió a continuación al recipiente de muestra de suelo.

Finalmente, después de 26 horas y 25 minutos en la superficie lunar (a las 07:43 UT el 21 de septiembre), la etapa superior de la nave despegó de la Luna. La etapa más baja del Luna 16 permaneció en la superficie lunar y continuó la transmisión de la temperatura lunar y datos de radiación. Tres días después, el 24 de septiembre, después de una travesía de subida directa sin correcciones sobre la marcha, la cápsula, con sus 101 gramos de suelo lunar, volvió a entrar en la atmósfera terrestre a una velocidad de 11 kilómetros por segundo. La cápsula tomó tierra con un paracaídas unos 80 kilómetros al sureste de la ciudad de Jezkazgan en Kazajstán a las 05:25 UT el 24 de septiembre de 1970. El análisis del material de basalto oscuro indica una estrecha semejanza con el suelo recuperado por la misión Apolo 12.

Según el Observatorio de Bochum en Alemania, la nave espacial envió imágenes de televisión nítidas y de buena calidad. El Luna 16 fue un éxito histórico para los soviéticos en su programa de exploración del espacio profundo, siendo esta misión la primera recuperación totalmente automática de muestras de suelo de la superficie de un cuerpo extraterrestre.

Legado

Misión lunar	Muestras recibidas	Año
Luna 16	101 g	1970
Luna 20	55 g	1972
Luna 24	170 g	1976

Tres pequeñas muestras de suelo (0,2 gramos) del Luna 16 fueron vendidas en una subasta en Sotheby por 442.500 dólares en 1993.²​ Las muestras son el único material de retorno lunar en manos privadas durante el siglo XX.²​ Otras muestras de la luna poseídas por manos privadas son meteoritos lunares de diversa calidad y autenticidad, y otras rocas lunares extraviadas del programa Apolo, posibles cuestiones jurídicas aparte.

Una serie de 10 sellos postales se emitieron en 1970 para conmemorar el vuelo de la sonda lunar Luna 16 y representa las principales etapas del programa: aterrizaje suave en la Luna, el lanzamiento de la cápsula de retorno de muestras del suelo lunar, y el paracaídas de aterrizaje asistido en la Tierra.

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Luna 16.
• Esta obra contiene una traducción completa derivada de Luna 16 de Wikipedia en inglés, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 3.0 Unported.
• Zarya The Mission of Luna 16.
• Luna 16 Digital Lunar Orbiter Photographic Atlas of the Moon.