Nave que visita un cometa

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Nave que visita un cometa

ISEE-3 / ICE

Representación del artista de ICE

 

Nombres

Internacional Sun-Earth Explorer-3
Internacional Sun-Earth Explorer-C
Explorer 59

Tipo de misión: Investigación magnetosférica
ISEE-3: Sol / Tierra L ₁ orbiter
ICE: 21P / GZ y Halley sobrevolando

Operador: NASA ^[1]

ID COSPAR: 1978-079A

SATCAT no.: 11004

Duración de la misión: Final: 18 años, 8 meses y 23 días

Propiedades de naves espaciales

Fabricante: Fairchild Industries

Lanzamiento de masa: 479 kg (1.056 lb)

Secado masivo: 390 kg (860 lb)

Dimensiones: 1.77 × 1.58 m (5.8 × 5.2 pies)

Poder: 173 W

Inicio de la misión

Fecha de lanzamiento: 12 de agosto de 1978, 15:12 UTC

Cohete: Delta 2914 # 144

Sitio de lanzamiento: Cabo Cañaveral SLC-17B

Fin de la misión

Disposición: 16 de septiembre de 2014 (se perdió contacto)

Desactivado: 5 de mayo de 1997 (contacto de rutina suspendido)

Parámetros orbitales

Sistema de referencia: Heliocéntrico

Excentricidad: 0.05

Perihelio: 0.93 AU; (139,000,000 km; 86,400,000 mi)

Afelio: 1.03 AU; (154,000,000 km; 95,700,000 mi)

Inclinación: 0.1 °

Período: 355 días

Época: 28 de marzo de 1986, 00:00 UTC

Instrumentos

La nave espacial International Cometary Explorer ( ICE ) (diseñada y lanzada como satélite internacional Sun-Earth Explorer-3 ( ISEE-3 )) se lanzó el 12 de agosto de 1978 en una órbita heliocéntrica. Era una de las tres naves espaciales, junto con el par madre / hija de ISEE-1 e ISEE-2, construido para el programa International Sun-Earth Explorer (ISEE), un esfuerzo conjunto de la NASA y ESRO / ESA para estudiar la interacción entre el campo magnético de la Tierra y el viento solar.

ISEE-3 fue la primera nave espacial en colocarse en una órbita de halo en el punto L ₁ Tierra-Sol Lagrangiano.^[2] Renombrado como ICE, se convirtió en la primera nave espacial en visitar un cometa, pasando por la cola de plasma del cometa Giacobini-Zinner a unos 7.800 km (4.800 millas) del núcleo el 11 de septiembre de 1985.^[3]

La NASA suspendió el contacto de rutina con el ISEE-3 en 1997, e hizo breves controles de estado en 1999 y 2008.^{[4] [5]}

El 29 de mayo de 2014, la comunicación bidireccional con la nave espacial fue restablecida por el ISEE-3 Reboot Project, un grupo no oficial^[6] con el apoyo de la compañía Skycorp.^{[7] [8] [9]} El 2 de julio de 2014, dispararon los propulsores por primera vez desde 1987. Sin embargo, los disparos posteriores de los propulsores fallaron, aparentemente debido a la falta de presurizador de nitrógeno en los tanques de combustible.^{[10] [11]} El equipo del proyecto inició un plan alternativo para usar la nave espacial para “recopilar datos científicos y enviarla de vuelta a la Tierra”,^[12] pero el 16 de septiembre de 2014, se perdió el contacto con la sonda.^[13]

ISEE3 / ICE antes del inicio

ISEE-3 (International Searth E xplorer- 3 , más tarde renombrado como ICE ( International Electronic E xplorer)) es una nave espacial estadounidense utilizada entre 1978 y 1997 para estudiar la tierra, el sol y los cometas. Estuvo activo y en 1985 hizo la primera aproximación a un cometa y tomó medidas pero no tomó ninguna fotografía.

Programa ISEE

A partir de 1977, la NASA y la ESA lanzaron tres satélites con el nombre “International Sun-Earth Explorer” (ISEE, en alemán, por ejemplo: International Sun y Earth Explorer). Ya en 1977, los dos primeros despegaron juntos en una órbita terrestre. El objetivo era el estudio del campo magnético de la tierra.

Misión principal

Sin embargo, lo más destacado del programa ISEE fue la nave espacial ISEE-3 (también “ISEE-C” y “Explorer 59”, estadounidense con participación europea). Esta sonda fue tomada el 12 de agosto de 1978 con un cohete Delta 2914 en una órbita de halo alrededor del punto de Lagrange (también Librationspunkt) L ₁ , a 1,5 millones de km de la Tierra, traído. Desde aquí, ISEE-3 debería explorar la interacción del campo magnético de la Tierra con el Sol.

Misiones extendidas

Cuando la visita del cometa de Halley era inminente en 1986, la NASA y la ESA decidieron por primera vez una misión conjunta. Cada una de las dos agencias espaciales debe enviar una sonda. Pero debido a los recortes presupuestarios, la sonda de la NASA fue cancelada en 1981 (la sonda europea fue Giotto). Para no dejar el campo a los europeos, Rusia y Japón en el estudio del cometa, la NASA buscó un reemplazo rentable. ISEE-3 era una sonda que tenía un equipo adecuado a bordo. La sonda fue sacada de su órbita de Halo alrededor de L ₁ y dirigida más allá de la Tierra y la Luna en algunas complejas maniobras de asistencia por gravedad (swing-by). A partir de entonces, la sonda tenía la velocidad suficiente para abandonar el campo de gravedad de la Tierra. La sonda pesada de 480 kg recibió un nuevo nombre: “International Cometary Explorer” (ICE, en alemán, por ejemplo: International Comet Explorer).

En el camino a 1P/Halley voló el 11 de septiembre de 1985 por la cola del cometa Giacobini-Zinner.

Más tarde, ISEE-3 proporcionó medidas de apoyo para la sonda solar Ulysses.

Historia

Trayectoria ISEE-3 / ICE

• ISEE-3 lanzado el 12 de agosto de 1978.
• La sonda alcanzó órbita alrededor del punto L ₁ el 20 de noviembre de 1978.
• El 10 de junio de 1982, ISEE-3 comenzó las maniobras que llevaron a la salida de la órbita L ₁ el 1 de septiembre de 1982.
• La primera maniobra de “asistencia gravitatoria” en la Luna tuvo lugar el 16 de octubre de 1982, otros el 30 de marzo, el 23 de abril, el 27 de septiembre y el 22 de diciembre de 1983, después de lo cual el ISEE-3 abandonó el campo gravitatorio de la Tierra. Dos veces, el 8 de febrero y el 30 de junio de 1983, la sonda también había pasado el punto L ₂ (alejado del sol).
• El 11 de septiembre de 1985, el ahora ICE llamó sonda a 7.800 km de distancia sobre el cometa Giacobini-Zinner.
• Por otro lado, ICE solo hizo una pequeña contribución a la observación del cometa de Halley. La sonda se ubicó en marzo de 1986 a 31 millones de km del cometa, por lo que se pudo obtener poca información útil.
• En la década de 1990, el ICE apoyó la sonda solar europea-estadounidense Ulysses.
• El 5 de mayo de 1997, la sonda fue abandonada.

Resultados

ISEE-3/ICE fue pionera en muchos sentidos: fue la primera sonda estadounidense con participación europea, luego estándar. Fue la primera sonda en órbita alrededor de L ₁ y también la primera en las cercanías de L ₂ , desde las posiciones estándar de 1990 para las sondas. Y ella fue la primera sonda que sobrevoló un cometa. Este sobrevuelo te confirmó. a., que los cometas consisten principalmente en hielo de agua, pero también de gases, moléculas orgánicas y polvo.

Regreso 2014

Con motivo del retorno cerca de la Tierra por ISEE-3 / ICE en 2014 ^[2] en septiembre de 2008, la Red de Espacio Profundo se alineó con la posición del satélite y se encontró que la sonda todavía está en funcionamiento y se enviaron datos de telemetría. Su análisis mostró que 12 de los 13 instrumentos todavía están en funcionamiento y hay suficiente combustible a bordo para alcanzar un nuevo objetivo. Sin embargo, la NASA no tiene posibilidad de enviar señales a la sonda, ya que los transmisores requeridos para este propósito en la Red de Espacio Profundo fueron desmantelados en 1999 y la reconstrucción sería demasiado costosa. Los días 1 y 2 de marzo de 2014, los radioaficionados lograron recibir el transmisor de baliza de la sonda en el observatorio Bochum. Se pensó instalar un transmisor allí para la comunicación con la sonda a fin de enviarlos a una trayectoria adecuada para futuros experimentos científicos.^[5]

Otros proyectos, basados ​​en el Proyecto de recuperación de imagen Lunar Orbiter (LOIRP), también intentan establecer contacto con la sonda utilizando datos históricos. ^[6] El 29 de mayo de 2014, Space College informó que la comunicación bidireccional podría establecerse a través del Observatorio de Arecibo.^[7] Space College planea ponerlos en órbita para continuar su uso allí.^[8]

Vista del artista de las diversas fases de trayectoria de las misiones ISEE-3 (amarillo, rojo) y ICE (verde, azul), crédito de imagen: NASA ¹²⁾

El 2 de julio de 2014 tuvo éxito – después de la última maniobra de la sonda el 2 de febrero de 1987 – para reactivar los motores y para usar una corrección de auto-rotación de 19.16 a 19.76 revoluciones por minuto previamente, que ahora nuevamente dentro de el umbral de tolerancia de los parámetros de la misión original (19.75 ± 0.02).^{[9] [10] [11]} Por otro lado, los intentos iniciales para corregir el rumbo debido a problemas con los motores fallaron, ya que probablemente el gas nitrógeno, que empuja el combustible fuera de los tanques, se ha apagado.^{[12] [13] [14]}

Desde entonces, ISEE-3 ha estado en órbita alrededor del Sol y no estará cerca de la Tierra hasta agosto de 2029. Algunos de los experimentos a bordo podrían ser activados y transmitir datos de medición. El 16 de septiembre de 2014, se perdió el contacto por radio con ISEE-3. Se supone que la sonda ha cambiado al modo seguro debido a una potencia insuficiente. La razón del corte en la fuente de alimentación es la mayor distancia al sol, ya que la sonda no se mueve a una distancia uniforme del sol. ^[16]

Estructura de la sonda

Descripción más detallada: → Programa ISEE / ICE # ISEE 3

La nave espacial ICE es una forma cilíndrica en forma de barril cubierta por paneles solares. Cuatro antenas largas sobresalen equidistantes alrededor de la circunferencia de la nave espacial, que abarca 91 metros (299 pies).^[41] Tiene una masa seca de 390 kg (860 lb) y puede generar una potencia nominal de 173 vatios.

Carga útil

ICE tiene 13 instrumentos científicos para medir plasmas, partículas energéticas, ondas y campos. ^{[2] [15]} A partir de julio de 2014, se sabía que cinco eran funcionales. No tiene una cámara o sistema de imágenes. Sus detectores miden partículas de alta energía tales como rayos X y gamma, viento solar, plasma y partículas cósmicas. Un sistema de manejo de datos reúne los datos científicos y de ingeniería de todos los sistemas en la nave espacial y los formatea en una secuencia en serie para la transmisión. La potencia de salida del transmisor es de cinco vatios.

Carga útil científica y experimentos

• Experimento de plasma de viento solar, falló después del 26 de febrero de 1980
• Vector Magnetómetro de helio
• Experimento de rayos cósmicos de baja energía, diseñado para medir iones energéticos solares, interplanetarios y magnetosféricos
• Experimento de rayos cósmicos de energía media, 1-500 MeV / n, Z = 1-28; Electrones: 2-10 MeV
• Experimento de rayos cósmicos de alta energía, H a Ni, 20-500 MeV / n
• Instrumento de onda de plasma
• Experimento de Protones de Baja Energía, también conocido como el Espectrómetro de Anisotropía de Partículas Energéticas (EPAS), diseñado para estudiar la aceleración del protón solar de baja energía y los procesos de propagación en el espacio interplanetario
• Electrones y núcleos de rayos cósmicos
• Instrumento de rayos X y electrones, para proporcionar una cobertura continua de los rayos X de erupción solar y ráfagas de rayos gamma cósmicos transitorios
• Experimento de mapeo de radio, 30 kHz – 2 MHz, para mapear las trayectorias de las explosiones solares tipo III
• Experimento de composición de plasma
• Telescopio Espectrómetro de Isótopos Pesados
• Experimento de estudios solares basados ​​en tierra

Cultura popular

• En el cómic xkcd del 3 de marzo de 2014, se hizo referencia a ICE. ^[19]
• Varios medios ^{[20] [21]} informaron en 2014 que la visita al cometa Giacobini-Zinner fue iniciada por uno de los diseñadores de misión de ISEE-3 por iniciativa propia.

Misión original: International Sun / Earth Explorer 3 (ISEE-3)

ISEE-3 no lleva cámaras; en cambio, sus instrumentos miden partículas energéticas, ondas, plasmas y campos.

ISEE-3 originalmente operaba en una órbita de halo alrededor del punto Lagrangiano L ₁ Sol-Tierra, 235 radios de la Tierra sobre la superficie (alrededor de 1.5 millones de km, o 924,000 millas). Fue el primer objeto artificial colocado en el llamado “punto de libración”, que entró en órbita allí el 20 de noviembre de 1978,^[2] demostrando que tal suspensión entre campos gravitacionales era posible. Gira a 19.76 rpm alrededor de un eje perpendicular a la eclíptica, para mantenerlo orientado para sus experimentos, para generar energía solar y para comunicarse con la Tierra.

Los propósitos de la misión fueron:

• investigar las relaciones solar-terrestres en los límites más externos de la magnetosfera de la Tierra;
• examinar en detalle la estructura del viento solar cerca de la Tierra y la onda de choque que forma la interfaz entre el viento solar y la magnetosfera de la Tierra;
• para investigar los movimientos y mecanismos que operan en las láminas de plasma; y,
• para continuar la investigación de los rayos cósmicos y las emisiones de las erupciones solares en la región interplanetaria cerca de 1 UA.

Segunda misión: International Cometary Explorer

Después de completar su misión original, ISEE-3 fue re-encargado de estudiar la interacción entre el viento solar y una atmósfera cometaria. El 10 de junio de 1982, la nave espacial realizó una maniobra que la eliminó de su órbita alrededor del punto L ₁ y la colocó en una órbita de transferencia. Esto implicó una serie de pasajes entre la Tierra y el punto lagrangiano L2 Sol-Tierra, a través de la magnetocola de la Tierra.^[14] Quince maniobras propulsoras y cinco asistencias de gravedad lunar dieron como resultado que la nave espacial fuera expulsada del sistema Tierra-Luna y dentro de una órbita heliocéntrica. Su último y más cercano paso sobre la Luna, el 22 de diciembre de 1983, fue solo 119,4 km (74 mi) sobre la superficie lunar; después de este pase, la nave espacial fue rediseñada como Explorador cometario internacional (ICE).^[15]

Encuentro de Giacobini-Zinner

Su nueva órbita lo puso por delante de la Tierra en una trayectoria para interceptar al cometa Giacobini-Zinner. El 11 de septiembre de 1985, la nave pasó a través de la cola de plasma del cometa.^[15]

Halley encuentro

ICE transitó entre el Sol y el Cometa Halley a fines de marzo de 1986, cuando otras naves espaciales estaban cerca del cometa en sus misiones de encuentro de cometas a principios de marzo. (Esta “Armada Halley” incluía a Giotto, Vega 1 y 2, Suisei y Sakigake.) ICE voló por la cola; su distancia mínima al núcleo del cometa era de 28 millones de kilómetros (17,000,000 millas).^[16] En comparación, la distancia mínima de la Tierra al cometa Halley en 1910 fue de 20,8 millones de kilómetros (12,900,000 millas).^[17]

Misión heliosférica

Una actualización de la misión ICE fue aprobada por la NASA en 1991. Define una misión heliosférica para ICE que consiste en investigaciones de eyecciones de masa coronal en coordinación con observaciones en tierra, estudios continuos de rayos cósmicos y la sonda Ulysses. Para mayo de 1995, ICE estaba siendo operado bajo un ciclo de trabajo bajo, con cierto apoyo de análisis de datos del proyecto Ulysses.

Fin de la misión

El 5 de mayo de 1997, la NASA finalizó la misión ICE, dejando solo una señal de operador operando. La tasa de bits del enlace descendente ISEE-3 / ICE fue nominalmente de 2048 bits por segundo durante la primera parte de la misión, y de 1024 bit / s durante el encuentro del cometa Giacobini-Zinner. La velocidad de bits se redujo sucesivamente a 512 bit / s (el 9 de diciembre de 1985), 256 bit / s (el 5 de enero de 1987), 128 bit / s (el 24 de enero de 1989) y finalmente a 64 bit / s ( el 27 de diciembre de 1991). Aunque todavía está en el espacio, la NASA donó la nave al Museo Smithsonian.^[18]

En enero de 1990, ICE estaba en una órbita heliocéntrica de 355 días con un afelio de 1,03 UA, un perihelio de 0,93 UA y una inclinación de 0,1 grado.

Contacto adicional

En 1999, la NASA estableció un breve contacto con ICE para verificar su señal de portadora.

El 18 de septiembre de 2008, la NASA, con la ayuda de KinetX, ubicó a ICE utilizando la Red de espacio profundo de la NASA después de descubrir que no se había apagado después del contacto de 1999. Una verificación de estado reveló que todos menos uno de sus 13 experimentos todavía funcionaban, y todavía tenía suficiente propelente para 150 m/s (490 pies/s ) de Δv.

Se determinó que era posible reactivar la nave espacial en 2014,^[19] cuando volvió a acercarse a la Tierra, y los científicos discutieron el reutilizar la sonda para observar más cometas en 2017 o 2018. ^[20]

Reiniciar el esfuerzo

Algún tiempo después de que el interés de la NASA en el ICE disminuyó, otros se dieron cuenta de que la nave espacial podría ser dirigida para pasar cerca de otro cometa. Un equipo de ingenieros, programadores y científicos comenzó a estudiar la viabilidad y los desafíos involucrados.^[9]

Después de varios intentos a partir de 2014, algunos en parte positivos, con cooperación de diversos Organismos, y recogida de fondos, mediante crowdsourcing, y la implicación de varios institutos y técnicos espaciales, incluso con la aprobación de la NASA, que no participó directamente, se supendieron los contactos y actividades con la nave.

La nave espacial ISEE-3 en configuración de vuelo (crédito de imagen: JHU/APL, Ref. 3)

Trayectoria de transferencia de ISEE-3 a la órbita de halo (crédito de imagen: JHU/APL)

Vista isométrica de la órbita del halo ISEE-3 alrededor del punto L1 de Sun-Earth (crédito de la imagen: JHU / APL, Ref. 3)

El sistema del telescopio de partículas de baja energía en ISEE-3 (crédito de imagen: Imperial College, Londres)

Foto del espectrómetro isotópico solar (crédito de la imagen: NASA / JPL)

Farquhar (izquierda) con su hija Patricia y su esposa Bonnie frente al ISEE-3 en 1978 (www.npr.org).

Cometa 21P/Giacobini-Zinner

21P/Giacobini-Zinner

El 21P/Giacobini-Zinner¹​ es un cometa cuyo período es de 6,621 años. Las características de su órbita respecto de la órbita terrestre hacen que, de cada dos revoluciones, una de ellas sea favorable para su observación, ya que el cometa pasa entonces relativamente cerca de la Tierra. Esa circunstancia ocurre el 9 o 10 de octubre y entonces se observa la lluvia de meteoros de las Giacobínidas o Dracónidas (llamadas así porque su radiante u origen aparente se sitúa en la constelación del Dragón). El cometa recibe este nombre por sus descubridores, Michel Giacobini y Ernst Zinner, quienes lo avistaron por primera vez el 20 de diciembre de 1900.

El 11 de septiembre de 1985 se convirtió en el primer cometa en ser visitado por una nave espacial: la sonda ICE/ISEE 3.²​

Elementos orbitales

• Época = 6 de marzo de 2006
• Semieje mayor (a) = 3,526 UA
• Perihelio = 1,038 UA
• Afelio = 6,014 UA
• Excentricidad (e) = 0,7056
• Periodo de revolución (P)= 6,621 años
• Inclinación (i) = 31,8108°
• Próximo perihelio = 2018
• Designación actual = 21P/Giacobini-Zinner