Nozomi (nave espacial)

Nozomi (japonés: のぞみ, iluminado. & #34;Deseo" o "Esperanza", y conocido antes del lanzamiento como Planeta-B), era un orbitador japonés de Marte que no pudo llegar a Marte debido a una falla eléctrica. falla. Fue construido por el Instituto de Ciencias Espaciales y Astronáuticas de la Universidad de Tokio y lanzado el 4 de julio de 1998 a las 03:12 JST (3 de julio de 1998 a las 18:12 UTC) con una masa seca en órbita de 258 kg. y 282 kg de propulsor. La misión Nozomi finalizó el 31 de diciembre de 2003.

Nozomi fue diseñado para estudiar la atmósfera superior marciana y su interacción con el viento solar y desarrollar tecnologías para su uso en futuras misiones planetarias. En concreto, los instrumentos a bordo de la nave debían medir la estructura, composición y dinámica de la ionosfera, los efectos aerodinámicos del viento solar, la fuga de componentes atmosféricos, el campo magnético intrínseco, la penetración del campo magnético del viento solar, la estructura de la magnetosfera y el polvo en la atmósfera superior y en la órbita alrededor de Marte. La misión también habría devuelto imágenes de Marte. superficie.

Perfil de la misión

Iniciar

Después del lanzamiento en el tercer vehículo de lanzamiento M-V, Nozomi fue puesto en una órbita de estacionamiento geocéntrica elíptica con un perigeo de 340 km y un apogeo de 400 000 km.

Paseos lunares

La nave espacial utilizó un acercamiento lunar el 24 de septiembre de 1998 y otro el 18 de diciembre de 1998, para aumentar el apogeo de su órbita.

Paso de la Tierra

Pasó cerca de la Tierra el 20 de diciembre de 1998, con un perigeo de unos 1.000 km. La asistencia gravitacional del sobrevuelo, junto con una combustión de 7 minutos del cohete bipropulsor, pusieron a Nozomi en una trayectoria de escape hacia Marte. Estaba previsto que llegara a Marte el 11 de octubre de 1999 a las 7:45:14 UT, pero un mal funcionamiento de una válvula durante el giro de la Tierra provocó una pérdida de combustible y dejó a la nave espacial con una aceleración insuficiente para alcanzar su trayectoria planificada. Dos quemas de corrección de rumbo el 21 de diciembre utilizaron más propulsor de lo planeado, dejando a la nave espacial sin combustible.

Nuevo plan de misión

El nuevo plan era que Nozomi permaneciera en órbita heliocéntrica durante cuatro años más, incluidos dos sobrevuelos a la Tierra en diciembre de 2002 y junio de 2003, y encontrara Marte a una velocidad relativa más lenta en diciembre de 2003. o 1 de enero de 2004.

Primer sobrevuelo a la Tierra

El 21 de abril de 2002, mientras Nozomi se acercaba a la Tierra para realizar la maniobra de asistencia gravitatoria, poderosas llamaradas solares dañaron los sistemas de energía y comunicaciones a bordo de la nave espacial. Se produjo un cortocircuito eléctrico en una celda de energía utilizada para controlar el sistema de calefacción de control de actitud, lo que permitió que el combustible de hidracina se congelara. El combustible se descongeló a medida que la nave se acercaba a la Tierra y las maniobras para poner la nave en la trayectoria correcta para su sobrevuelo fueron exitosas.

Segundo sobrevuelo a la Tierra

El 19 de junio de 2003 se produjo otro sobrevuelo a la Tierra en un radio de 11.000 km. El combustible se había descongelado por completo para esta maniobra debido a la proximidad de la nave espacial al Sol. Sin embargo, el 9 de diciembre de 2003, los esfuerzos para orientar la nave y prepararla para la inserción orbital del propulsor principal del 14 de diciembre de 2003 fracasaron y se abandonaron los esfuerzos para salvar la misión. Los pequeños propulsores se encendieron el 9 de diciembre, desplazando la distancia de aproximación más cercana a 1.000 km para que la sonda no impactara inadvertidamente en Marte y posiblemente contaminara el planeta con bacterias terrestres, ya que el orbitador no estaba destinado a aterrizar y, por lo tanto, no estaba correctamente esterilizado.

Sobrevuelo a Marte

La nave espacial sobrevoló Marte el 14 de diciembre de 2003 y entró en una órbita heliocéntrica de aproximadamente dos años.

Misión prevista a Marte

Nozomi iba a ser insertado en una órbita marciana altamente excéntrica con un periareion a 300 km sobre la superficie, un apoareion de 15 radios de Marte y una inclinación de 170 grados con respecto al plano de la eclíptica. Poco después de su instalación, se debía desplegar el mástil y las antenas. El periareion se habría reducido a 150 km y el período orbital a unas 38,5 horas. La nave espacial debía estabilizarse en rotación a 7,5 rpm con su eje de rotación (y la antena parabólica) apuntando hacia la Tierra. La porción periapsis de la órbita habría permitido mediciones in situ de la termosfera y la exosfera inferior y la detección remota de la atmósfera inferior y la superficie. Las partes más distantes de la órbita serían para estudiar los iones y el gas neutro que escapan de Marte y sus interacciones con el viento solar. La misión nominal estaba prevista para un año marciano (aproximadamente dos años terrestres). Una misión prolongada podría haber permitido el funcionamiento de la misión durante tres a cinco años. La nave espacial también debía apuntar sus cámaras a las lunas marcianas Fobos y Deimos.

Naves espaciales y subsistemas

El orbitador Nozomi era un prisma cuadrado de 0,58 metros de altura y 1,6 metros con esquinas truncadas. Desde dos lados opuestos se extendían alas de paneles solares que contenían células solares de silicio que suministran energía a la nave espacial directamente o mediante baterías de NiMH (hidruro metálico de níquel). En la superficie superior había una antena parabólica y desde abajo sobresalía una unidad de propulsión. Un mástil desplegable de 5 m y una pluma de 1 m extendida desde los lados, junto con dos pares de antenas de alambre delgado que miden 50 m de punta a punta. Otros instrumentos también estaban dispuestos a lo largo de los costados de la nave espacial. Las comunicaciones de la nave espacial se realizaron a través de la banda X a 8410,93 MHz y la banda S a 2293,89 MHz.

Los 14 instrumentos que llevaba Nozomi eran una cámara de imágenes, un espectrómetro de masas neutras, un contador de polvo, un analizador de plasma térmico, un magnetómetro, analizadores de espectro de iones y electrones, un espectrógrafo de masas de iones, un experimento de partículas de alta energía y un VUV. espectrómetro de imágenes, sonda y detector de ondas de plasma, analizador de ondas LF, sonda de temperatura de electrones y escáner UV. La masa total presupuestada para los instrumentos científicos fue de 33 kg. También fue posible realizar experimentos radiocientíficos utilizando el equipo de radio existente y un oscilador ultraestable.

La masa total de Nozomi en el lanzamiento, incluidos 282 kg de propulsor, fue de 540 kg.

Canadá proporcionó un analizador de plasma térmico por valor de 5 millones de dólares. Esta fue la primera participación de la Agencia Espacial Canadiense en una misión interplanetaria. (Anteriormente, el Consejo Nacional de Investigación de Canadá proporcionó el Telescopio de Alto Flujo (HFT) para la misión interplanetaria Ulysses).

Control de actitud

Comunicaciones

Instrumentos científicos

La nave espacial llevaba 14 instrumentos científicos para realizar observaciones científicas de Marte. Ellos eran

Resultados científicos

Nozomi transmitió datos útiles sobre la medición de la luz Lyman-alfa durante diversas observaciones científicas en el espacio interplanetario.