LA  CONQUISTA DEL ESPACIO un trabajo de José Oliver Sinca

  MISION: MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN mission)

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Jose Oliver ENCICLOPEDIA DE LA ASTRONAUTICA  

EN BUSCA DE LA ATMOSFERA PERDIDA (DESARROLLO DE LA MISION)

 

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28 de agosto de 2017, una vez pasada la conjunción solar entre Marte y la Tierra, la nave espacial MAVEN está comenzando ahora una nueva ronda de observaciones de Marte, una vez más hundiéndose profundamente en la tenue atmósfera del planeta rojo, a sólo 125 kilómetros por encima de la superficie, lo denominado “Deep-Dip”.

Mientras tanto, Bruce Jakosky dice que él y sus colegas están en medio de su séptima campaña de inmersión profunda que permitirá observaciones in situ de toda la columna a través de la atmósfera superior, una mejora significativa sobre las observaciones regulares MAVEN a una altitud de unos 150 kilómetros. "Nuestro objetivo era entender el papel desempeñado por la pérdida de la atmósfera al espacio, en el cambio del clima del planeta a través del tiempo", dijo Jakosky. "Y ahora hemos demostrado que la pérdida hacia el espacio era, de hecho, el principal proceso de control del cambio climático".

MAVEN utilizó las mediciones de los isótopos en la atmósfera superior (átomos de la misma composición pero con diferente masa) para determinar cuánto gas se ha perdido con el tiempo, dice la NASA. La extrapolación de las tasas de pérdidas en el pasado antiguo, cuando la luz solar ultravioleta y el viento solar eran más intensos, dice la agencia espacial, indica que la mayor parte del gas se perdió en el espacio. Es decir, en lugar de ser reciclado en el suelo marciano o rocas.

Jakosky espera que las observaciones continuas permitan un cuadro más detallado tanto de la actual dinámica atmosférica superior de Marte como del cambio climático en su lejano pasado. La NASA ya ha extendido la misión hasta septiembre de 2018.

Si todo va como es de esperar, MAVEN debe continuar sus operaciones hasta mediados o finales de la década de 2020. Jakosky dice que la NASA está extendiendo esta misión, en parte, porque quiere que la nave espacial actúe como un satélite de comunicaciones en órbita para que los lander y rovers de la superficie de Marte envíen sus datos a la Tierra. "El combustible es nuestro recurso limitante y dependiendo de cómo lo utilicemos, podríamos operar hasta finales de los años 2020", dijo Jakosky

 

18 de junio de 2017, ayer 17 de junio, la MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) celebró 1.000 días terrestres en órbita alrededor de Marte. Desde su lanzamiento en noviembre de 2013 y su inserción en órbita en septiembre de 2014, MAVEN ha estado explorando la atmósfera superior de Marte. MAVEN está estudiando cómo el Sol ha despojado a Marte de la mayor parte de su atmósfera, cambiando el planeta que una vez fuera posiblemente habitable a la vida microbiana en un mundo estéril como un desierto.

"MAVEN ha hecho enormes descubrimientos sobre la atmósfera superior de Marte y cómo interactúa con el Sol y el viento solar", dijo Bruce Jakosky, investigador principal de MAVEN de la Universidad de Colorado. "Estos son los que nos permiten entender no sólo el comportamiento de la atmósfera de hoy, sino cómo la atmósfera ha cambiado a través del tiempo".

 

Durante sus 1.000 días en órbita, MAVEN ha realizado una multitud de emocionantes descubrimientos. Aquí hay una cuenta regresiva de los 10 mejores descubrimientos de la misión:

10. La formación de imágenes de la distribución de óxido nítrico gaseoso y ozono en la atmósfera, muestra un comportamiento complejo que no se esperaba, lo que indica que existen procesos dinámicos de intercambio de gas entre la atmósfera inferior y superior, que no se comprenden actualmente.

9. Algunas partículas del viento solar son capaces de penetrar inesperadamente en la profundidad de la atmósfera superior, en lugar de ser desviadas alrededor del planeta por la ionosfera marciana; Esta penetración está permitida por reacciones químicas en la ionosfera que convierten las partículas cargadas del viento solar en átomos neutros que son capaces de penetrar profundamente.

8. MAVEN realizó las primeras observaciones directas de una capa de iones metálicos en la ionosfera marciana, resultado del impacto interplanetario que llega a la atmósfera. Esta capa está siempre presente, pero ha aumentado espectacularmente por el paso cerca de Marte del cometa Siding Spring en octubre de 2014.

7. MAVEN ha identificado dos nuevos tipos de auroras, llamadas auroras "difusas" y "protónicas"; A diferencia de lo que pensamos de la mayoría de las auroras en la Tierra, estas auroras no están relacionadas con un campo magnético global o local.

6. Estas auroras son causadas por una afluencia de partículas del Sol eyectadas por diferentes tipos de tormentas solares. Cuando las partículas de estas tormentas golpean la atmósfera marciana, también pueden aumentar la relación de la pérdida de gas al espacio, por un factor de diez o más.

5. Las interacciones entre el viento solar y el planeta son inesperadamente complejas. Esto se debe a la falta de un campo magnético marciano intrínseco, y a la aparición de pequeñas regiones de corteza magnetizada, que pueden afectar el viento solar entrante en escalas locales y regionales. La magnetosfera que resulta de las interacciones varía en plazos cortos y es notablemente "grumoso" como resultado.

4. MAVEN observó la variación estacional completa del hidrógeno en la atmósfera superior, confirmando que varía en un factor de 10 durante todo el año. La fuente del hidrógeno en última instancia es agua en la atmósfera inferior, separada en hidrógeno y oxígeno por la luz del Sol. Esta variación es inesperada y, todavía, no bien entendida.

3. MAVEN ha utilizado mediciones de los isótopos en la atmósfera superior (átomos de la misma composición pero con diferente masa) para determinar cuánto gas se ha perdido a través del tiempo. Estas mediciones sugieren que 2/3 o más del gas se ha perdido en el espacio.

2. MAVEN ha medido la velocidad a la que el Sol y el viento solar están desprendiendo gas de la parte superior de la atmósfera al espacio hoy, junto con los detalles de los procesos de renovación. La extrapolación de las tasas de pérdidas en el pasado antiguo, cuando la luz ultravioleta solar y el viento solar eran más intensos, indica que se han perdido grandes cantidades de gas en el espacio a través del tiempo.

1. La atmósfera de Marte ha sido despojada por el Sol y el viento solar con el tiempo, cambiando el clima de un ambiente más cálido y húmedo temprano en la historia, al clima frío y seco que vemos hoy.

 

"Estamos muy contentos de que MAVEN continúe con sus observaciones", dijo Gina DiBraccio, investigadora del proyecto MAVEN del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Ahora está observando un segundo año marciano, y mirando las maneras en que los ciclos estacionales y el ciclo solar afectan el sistema".

 

6 de junio de 2017, hoy más que una noticia relacionada con la misión MAVEN es una reflexión para todos los vehículos que están, o bien en órbita del planeta rojo o sobre la superficie, tanto los actuales como los futuros. Lo que a continuación se relata ya había sido manifestado hace una año, pero todavía no hay soluciones y cada vez puede ser más crítico.

Organismos afines a la NASA han denunciado un problema, una crisis, que se puede dar a principios de los años 2020. Se refieren a la imposibilidad de remitir datos científicos a la Tierra por medio de naves que sirvan de repetidores.

Los próximos años están listos para ser un período significativo en la exploración de Marte, con varias nuevas naves espaciales que se espera lanzar, aterrizar y operar en la superficie de Marte a principios de 2020. Entre ellos están el InSight de la NASA, que aterrizará en 2018; La ESA-Rusia ExoMars Rover, que aterrizará en 2021; El Mars Rover 2020 de la NASA, también esperado para llegar en 2021. SpaceX también tiene la intención de aterrizar su primera nave espacial Dragón Rojo en Marte en 2020, con un seguimiento en los años posteriores. Asumiendo su continuada funcionalidad, los exploradores existentes de la NASA, Curiosity y Opportunity, estarán entre esta flota explorando la superficie marciana.

Si todo va como es de esperar, hasta seis vehículos, sin incluir el planeado rover de Marte de China, estarán operando simultáneamente en Marte, una situación que presenta una oportunidad sin precedentes para ciencia innovadora y una tensión sin precedentes en la red que la NASA utiliza para comunicarse con sus astronaves. El aumento de ancho de banda requerido para transmitir eficientemente los datos que estos vehículos seguramente producirán, requiere una robusta infraestructura de telecomunicaciones dentro del espacio que preste servicio al planeta.

La importancia de estos repetidores es evidente en ejemplos como el rover Curiosity, el cual puede enviar menos de 500 b/s de datos directamente a la DSN (Deep Space Network). Por el contrario, los datos proporcionados desde Curiosity a la nave espacial en órbita pueden ser enviados a la Tierra a velocidades de hasta 2 Mb/s, unas 4.000 veces más rápido que un enlace directo entre el rover y la Tierra. Según los cálculos de la NASA, la cantidad de datos que el rover puede enviar a un orbitador durante una ventana de ocho minutos de comunicación es aproximadamente equivalente a lo que el rover podría transmitir a la Tierra durante el lapso de 20 horas. Confiar en transmisiones directas de la superficie marciana a la Tierra no es propicio para un programa de exploración vigoroso.

En efecto, la NASA arriesga una "crisis de comunicaciones" en Marte a principios de los años 2020. La agencia puede encontrarse carente de la capacidad de relevo que necesita para apoyar plenamente la transferencia de datos a los científicos en la Tierra.

La MRO (Mars Reconnaissance Orbiter), que llegó al planeta en 2006, se hizo cargo de la mayor parte de las operaciones de repetidor de telecomunicaciones que estaban llevando a cabo Mars Global Surveyor, que dejó de operar a finales de 2006. Desde entonces, Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter y MarsExpress del ESA, que entró en órbita en 2003, ha apoyado el relevo de datos y comunicaciones para Spirit y Opportunity, el Phoenix Lander de la NASA, el rover Curiosity y el módulo Schiaparelli del ESA. La nave espacial MAVEN se unió al trío en 2014, reforzando la red de telecomunicaciones en órbita con una frecuencia de UHF de Electra, especialmente para retransmitir datos recibidos de vehículos en la superficie marciana. Trace Gas Orbiter del ESA, que llegó con el módulo Schiaparelli en 2016, también lleva dos radios Electra. Con estas adiciones, actualmente hay cinco naves espaciales capaces de soportar las telecomunicaciones de Marte-Tierra.

Con la llegada anticipada y el aterrizaje de varias naves espaciales en Marte a principios de 2020, la pregunta es cuánto tiempo estas naves espaciales pueden continuar su función de retransmisión de datos. En 2014, el ESA extendió la misión de MarsExpress hasta finales de 2018, momento en el que la nave tendrá 15 años de antigüedad. MAVEN está actualmente cumpliendo una misión extendida hasta finales de 2018, aunque sólo lleva suficiente propelente para la vida operacional hasta 2024. Según las estimaciones de ingeniería del JPL (Jet Propulsion Laboratory), Mars Odyssey podría continuar sus operaciones hasta al menos 2025, mientras que Mars Reconnaissance Orbiter tiene suficiente propelente para permanecer operativa en órbita hasta el año 2034.

Mientras tanto, Trace Gas Orbiter del ESA se espera que sirva como repetidor de datos primario para el ExoMars rover en 2021, pero tiene un final nominal de la misión en 2022. La órbita elíptica de MAVEN y su antena fija lo convierte en algo poco ideal para esos trabajos. La NASA tiene la intención de maximizar el uso de MAVEN para su misión de investigación primaria, en lugar de entregarla al soporte de comunicaciones nunca se quiso usar MAVEN para las operaciones de repetidor a menos que hubiera una emergencia repentina.

No obstante, en abril de 2016, la NASA emitió una solicitud solicitando la entrada de la industria sobre posibles diseños para un orbitador marciano, pidiendo que se aumentara sustancialmente las comunicaciones de ancho de banda. En junio, JPL había adjudicado contratos de 400.000 $ a Boeing, Lockheed Martin, Northrop Grumman, ATB Orbital y Space Systems Loral para estudiar conceptos para la misión. En una teleconferencia celebrada en octubre por el Mars Exploration Program Analysis Group. Pero después de varias conferencias a nada en concreto se pudo llegar para asegurar las comunicaciones a partir de 2022.

El estudio del Grupo de Análisis del Programa de Exploración de Marte propuso una gama de conceptos para el orbitador de diferente tamaño, complejidad y costo que lograrían los objetivos de la encuesta decenal en grados variables. Clase 1, "Clase MRO", sería simplemente un orbitador de telecomunicaciones, repetidor y ciencia con propulsión química convencional. Clase 2, "MRO Upgrade", llevaría a cabo la misión anterior, también cuenta con SEP (Solar Electric propulsión), permitir hasta tres veces la capacidad de telecomunicaciones de MRO, y llevar a cabo demostraciones para recibir muestras de la superficie. La Clase 3, "Nueva Clase", sería un orbital SEP de buque insignia multifuncional con hasta diez veces la capacidad de telecomunicaciones de la MRO que llevaría a cabo todas las funciones anteriores, además de un posible retorno de muestras de Marte.

Sea cual sea el caso, y cualquier curso de acción que la NASA decida tomar (o no tomar), el repetidor de telecomunicaciones de Marte está envejeciendo, varias naves espaciales de superficie están avanzando hacia su lanzamiento, y el reloj está avanzando, tal vez hacia una crisis de comunicaciones en Marte.

 

24 de mayo de 2017, desde que MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) detectara la presencia de iones metálicos en la atmósfera de Marte muchos han sido los científicos en estudiar los posibles orígenes de este fenómeno, uno de los trabajos de ha publicado en la revista Nature.

El metal detectado en el cielo de Marte puede provenir de meteoros que atraviesan la atmósfera del planeta rojo. Las motas de polvo interplanetarias y trozos de roca a menudo se hunden a altas velocidades en las atmósferas de la Tierra y otros mundos, ardiendo para formar meteoritos, ya que la fricción con las partículas de aire calienta los objetos. En la Tierra, el humo resultante genera una capa persistente de átomos metálicos en la atmósfera. Sin embargo, hasta ahora, tales capas no se veían directamente en otras partes del Sistema Solar.

Estos átomos de metal pueden influir en sus atmósferas: "Después de que los meteoros se quemen, sus escombros fluyen a través de la atmósfera y pueden sembrar nubes", dijo el autor Matteo Crismani, un científico planetario de la Universidad de Colorado Boulder. "Esto ocurre en la Tierra y probablemente también en Marte".

Los científicos detectaron rayos de luz solar ultravioleta que dispersaron una capa de iones magnésicos cargados positivamente cerca de una altitud de unos 90 kilómetros en la atmósfera marciana, muy probablemente de una fuente de meteoros. De acuerdo con sus datos, los investigadores estimaron que Marte recibe alrededor de 2 a 3 Tm de polvo interplanetario por día marciano. Por el contrario, una revisión de 2012 sugirió que la Tierra recibe alrededor de 1,4 a 14 TM de polvo interplanetario por día, un rango que sube mucho más alto que el observado en Marte.

Los investigadores encontraron que esta capa meteórica podría moverse hacia arriba y hacia abajo de una manera predecible. Esto ocurrió porque la baja atmósfera de Marte se calentó y se enfrió estacionalmente y en respuesta a las tormentas de polvo, dijeron los investigadores.

Curiosamente, los científicos también encontraron que la capa meteórica podría disminuir en densidad hasta un factor de aproximadamente cinco cuando uno se acerca a la frontera en movimiento dividiendo día y noche en Marte. Investigaciones anteriores, a partir de 2010, sugirieron que esta capa meteórica debería mostrar sólo cambios insignificantes en la densidad durante el curso del día marciano, y Crismani y sus colegas dijeron que actualmente no tienen ninguna explicación para esta variación.

Pero hay un misterio que los meteoros no explican. En 2005, los investigadores detectaron por primera vez una capa extraña y transitoria de iones cargados eléctricamente a altitudes de alrededor de 70 a 90 km en la atmósfera marciana. Los nuevos hallazgos sugieren que los meteoros no proporcionan una explicación para esta capa transitoria desconcertante.

"Sospechamos que puede estar relacionado con la influencia del Sol", dijo Crismani. "Como hemos visto antes, el clima y la atmósfera de Marte están fuertemente influenciados por las tormentas solares y las partículas energéticas del Sol".

 

10 de abril de 2017, Marte tiene átomos de metal (iones) cargados eléctricamente en su atmósfera, según los nuevos resultados del MAVEN. Los iones metálicos pueden revelar actividad previamente invisible en la misteriosa atmósfera superior (ionosfera) cargada eléctricamente de Marte.

"MAVEN ha hecho la primera detección directa de la presencia permanente de iones metálicos en la ionosfera de un planeta distinto de la Tierra", dijo Joseph Grebowsky del Centro Goddard. "Debido a que los iones metálicos tienen vidas largas y son transportados lejos de su región de origen por vientos neutros y campos eléctricos, pueden utilizarse para inferir el movimiento en la ionosfera, similar a la forma en que usamos una hoja de papel cebolla para revelar de qué manera el viento está soplando".

El metal proviene de una lluvia constante de pequeños meteoritos sobre el planeta rojo. Cuando un meteorito de alta velocidad golpea la atmósfera marciana, se vaporiza. Los átomos de metal en el rastro de vapor obtienen algunos de sus electrones arrancados por otros átomos cargados y moléculas en la ionosfera, transformando los átomos de metal en iones cargados eléctricamente.

MAVEN ha detectado los iones de hierro, magnesio y sodio en la atmósfera superior de Marte en los últimos dos años usando su instrumento Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer, lo que da confianza al equipo de que los iones metálicos son una característica permanente. "Detectamos iones metálicos asociados con el estrecho paso de Comet Siding Spring en 2014, pero ese fue un evento único y no nos aclaró de la presencia a largo plazo de los iones", dijo Grebowsky.

La investigación tiene otras aplicaciones también. Por ejemplo, no está claro si los iones metálicos pueden afectar la formación o el comportamiento de las nubes de alta altitud. Además, la comprensión detallada de los iones meteóricos en los entornos totalmente diferentes de la Tierra y Marte será útil para predecir mejor las consecuencias de los impactos interplanetarios de polvo en otras atmósferas del sistema solar todavía inexploradas.

 

27 de marzo de 2017, los datos recogidos por la nave espacial MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) en sus primeros dos años en Marte confirman la sospecha de que el viento solar está destruyendo la atmósfera del planeta y ayudado a transformar el planeta de un mundo más cálido, húmedo y potencialmente habitable.

A medida que Marte es bombardeado por el viento solar, una corriente de partículas solares que fluyen a través del Sistema Solar a un millón de kilómetros por hora, la atmósfera del planeta rojo es golpeada y erosionada, eliminándose poco a poco, según Bruce Jakosky, principal investigador en la Universidad de Colorado.

En un escenario llamado pérdida fotoquímica, la radiación solar puede ionizar las moléculas de oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno en la atmósfera superior marciana. Las reacciones pueden dividir las moléculas, dijeron los científicos, dando a veces a los átomos resultantes bastante energía para permanecer permanentemente la gravedad marciana.

Las mediciones recogidas por MAVEN hasta ahora son "consistentes" a una cantidad de pérdida de oxígeno de Marte durante los últimos 3.500 millones de años equivalentes a aproximadamente un quinto de la presión atmosférica actual de la Tierra a través del proceso fotoquímico solo.

Cada vez que MAVEN se sumerge en la atmósfera superior, los instrumentos científicos de la nave espacial recogen el flujo de partículas en su trayectoria, dando a los investigadores una idea de la velocidad y la dirección en que se mueve el material. Uno de los instrumentos de MAVEN, el Analizador Solar de Iones de Viento, vio un halo de hidrógeno alrededor de Marte que, según Jakosky, fluctúa aparentemente con la polvosidad de la atmósfera marciana.

"Lo que creemos que estamos viendo aquí es un aumento que corresponde a la temporada polvorienta", dijo Jakosky. "El polvo cambia las temperaturas en la atmósfera. Eso permite que el agua suba a grandes alturas ... Así que pensamos que estamos acercando el agua, o más lejos, de la vecindad de la corona”

  

2 de marzo de 2017, mientras la nave MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) continua con su labor científica, los ingenieros de la JPL (Jet Propulsion Laboratory) se percataron de una circunstancia peligrosa que debían de solucionar.

Si MAVEN continuaba con la actual órbita el 6 de marzo se destruiría sobre la superficie del satélite de Marte Phobos. Esto sucedía el pasado 28 de febrero e inmediatamente ordenaron al vehículo que encendiera sus motores para acelerar la velocidad en 0.4 m/s y de este modo driblar a la luna marciana. Phobos posee un órbita circular de 6.000 kilómetros sobre el planeta y MAVEN lo hace en otra de 175 por 6.200 kilómetros con una inclinación de 74.2º, por lo tanto se hubiera podido dar la circunstancia de impacto.

Como se decía al principio, MAVEN continua con su trabajo de analizar la evolución de la atmósfera de Marte, actualmente tiene presupuesto hasta septiembre de 2018, pero muy posiblemente se extenderá al menos un año más.