Misión marciana emiratí

Sonda espacial Emirati Martian Mission
Descripción de esta imagen, también comentada a continuación Logotipo de la misión Datos generales
Organización Agencia espacial emiratí
Constructor LASP Centro espacial Mohammed bin Rashid
Campo Estudio de la atmósfera y el clima de Marte
Tipo de misión Orbitador
Estado Orbitando Marte
Otros nombres Al-Amal
Lanzamiento 19 de julio de 2020
Lanzacohetes H-IIA
Duración 2 años (misión principal)
Identificador de COSPAR 2020-047A
Sitio www.mbrsc.ae/emirates-mars-mission
Características técnicas
Misa en el lanzamiento 1350 kilogramos
Control de actitud Estabilizado en 3 ejes
Fuente de energía Paneles solares
Energia electrica 1200 vatios
Órbita alta marciana
Periapsis 22.000 kilometros
Apoapsis 44.000 kilometros
Período 55 horas
Instrumentos principales
EXI Cámara
EMUS Espectrómetro ultravioleta
EMIRS Espectrómetro infrarrojo térmico

La Misión Marciana de los Emiratos o Al-Amal ( árabe  : الأمل , "esperanza", de ahí a veces su nombre en inglés Mars Hope ) o EMM (acrónimo de English Emirates Mars Mission ) es una sonda espacial desarrollada por los Emiratos Emiratos Árabes Unidos ( Emiratos Árabes Unidos) colocados en órbita marciana para estudiar la atmósfera y el clima de este planeta . Con esta misión, los Emiratos entran en el círculo muy cerrado de países que han enviado una sonda espacial a otro planeta del sistema solar ( Estados Unidos , Unión Soviética / Rusia , Europa , Japón , India , China ). La sonda espacial se desarrolla con la colaboración de varios institutos estadounidenses entre ellos el LASP que lleva a cabo su construcción. EMM es lanzado por un cohete japonés H-IIA en19 de julio de 2020 del Centro Espacial Tanegashima . La sonda espacial de 1.500  kg lleva tres instrumentos, incluida una cámara y dos espectrómetros . La9 de febrero de 2021, la sonda Al-Amal logra su inserción en la órbita marciana, lo que convierte a los Emiratos Árabes Unidos en la quinta nación en asentarse alrededor de Marte.

Histórico

Los Emiratos Árabes Unidos anunciaron enjulio 2014que van a desarrollar una sonda espacial para Marte , que debe alcanzar en 2021. Esta es la culminación de las inversiones en el espacio que comenzaron en 2006. Los Emiratos Árabes Unidos han adquirido hasta la fecha de este anuncio, en el marco de una estrecha cooperación con Corea del Sur , cierto control de la construcción de naves espaciales con el desarrollo de los satélites de observación de la Tierra DubaiSat 1 , 2 y KhalifaSat . El montaje de este último satélite se finalizó en las salas técnicas del Centro Espacial Mohammed bin Rashid (MBRSC) que el país adquirió en 2015. Los Emiratos Árabes Unidos, cuyos recursos financieros provienen principalmente del petróleo y el gas, han optado por invertir fuertemente en espacio como parte de una estrategia de diversificación a largo plazo destinada a prepararse para el período posterior al petróleo. Si bien el país tiene solo 10 millones de habitantes (incluidos 1,4 millones de emiratíes), se inyectaron al espacio 5.200 millones de dólares de fondos públicos y semiprivados entre 2014 y 2017, es decir, equivalente al presupuesto anual de la Agencia Espacial Europea . El desarrollo de una sonda espacial destinada al planeta Marte debería permitir a los ingenieros y científicos emiratíes adquirir conocimientos técnicos y permitir la transferencia de tecnologías espaciales. Para hacer esto, los funcionarios emiratíes han optado por apoyarse en colaboraciones con universidades (estadounidenses en este caso) en lugar de subcontratar más o menos, como antes para los países recién involucrados en el espacio, con agencias espaciales o industriales experimentados, extranjeros. El costo de la misión se estima en 200 millones de dólares.

Construcción de la sonda espacial

La sonda espacial marciana se está construyendo en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder (Estados Unidos) por un equipo mixto estadounidense y emiratí. El desarrollo de la nave espacial y la instrumentación científica moviliza a 150 ingenieros emiratíes y 200 ingenieros y científicos estadounidenses. Los centros de investigación de la Universidad de California en Berkeley y la Universidad Estatal de Arizona también participan en su realización. El equipo de Emirati está compuesto por una proporción significativa de mujeres (30% de la fuerza laboral total pero 90% de científicos) y está dirigido por Sarah El-Amiri, también directora de la Agencia Espacial de Emirati .

Los Emiratos Árabes Unidos seleccionan enmarzo de 2016El industrial japonés Mitsubishi Heavy Industries para el lanzamiento de la sonda espacial. Esto debe ser realizado por un cohete japonés H-IIA desde la base de lanzamiento de Tanegashima . Tras la finalización de su montaje y una fase de prueba en Estados Unidos que finaliza en junio de 2019, la sonda espacial es trasladada al Centro Espacial Mohammed bin Rashid para una serie de pruebas adicionales y luego su acondicionamiento final antes de su traslado a Japón. tiene lugar en abril de 2020.

Objetivos de la misión

El desarrollo de un orbitador marciano es un objetivo ambicioso, hasta ahora solo Estados Unidos, la URSS, la Agencia Espacial Europea e India han logrado insertar una nave espacial en órbita alrededor de Marte. Es necesario lograr el dominio de tecnologías avanzadas como la navegación en el espacio interplanetario o la inserción en órbita en modo automático. Entonces esta misión es ante todo un proyecto tecnológico. Los objetivos científicos se relacionan con el estudio de la atmósfera marciana y el clima de Marte y apuntan a tener una visión completa de la meteorología de Marte y la evolución histórica de la atmósfera del planeta. En comparación con las misiones marcianas existentes, la órbita de EMM es relativamente alta; lo que limita la resolución espacial de las mediciones realizadas, pero permite a la sonda espacial observar la misma zona de Marte durante unas diez horas; Esto tiene la ventaja de poder estudiar fenómenos meteorológicos que varían en un corto período de tiempo, como los movimientos de las nubes, la sublimación del suelo y, más en general, de aportar datos interesantes sobre la meteorología de Marte. Los objetivos de la misión son:

Los objetivos de la misión complementan los de los orbitadores marcianos MAVEN ( NASA ) y ExoMars Trace Gas Orbiter ( Agencia Espacial Europea ) ya en el sitio. Más allá de los objetivos científicos, EMM constituye un símbolo fuerte, porque es la primera misión espacial lanzada hacia otro planeta por un país árabe . Es un gran éxito para los Emiratos Árabes Unidos, cuyo primer astronauta Hazza Al Mansouri voló en 2019.

Características técnicas

EMM es una sonda espacial de aproximadamente 1350  kg (con propulsores  ; masa útil de 550 kg) de forma cúbica, 2,90 metros de alto y 2,37 metros de ancho. La estructura está realizada en nido de abeja de aluminio con caras compuestas. Dos paneles solares desplegados en órbita proporcionan 1200 vatios. La propulsión principal consta de 6 motores cohete de 120 newtons de empuje unitario. Las pequeñas correcciones de rumbo son manejadas por 12 motores cohete con 5 newtons de empuje. La sonda espacial está estabilizada en 3 ejes . El control de orientación está respaldado por ruedas de reacción y visores de estrellas . La sonda espacial tiene para la comunicación una antena parabólica de gran ganancia de 1,85 metros de diámetro y antenas de baja ganancia. La velocidad es de 1,6 megabit / segundo cuando Marte se encuentra en su punto más cercano en su órbita a la Tierra. El repetidor es suministrado por Applied Physics Laboratory .

Instrumentación científica

La sonda espacial lleva tres instrumentos científicos:

Cámara a color de alta resolución EXI

EXI ( Emirates Exploration Imager ) es una cámara que proporciona imágenes en color de alta resolución en múltiples longitudes de onda. El instrumento puede tomar imágenes de 12 megapíxeles con una resolución espacial de menos de 10 kilómetros. Cuenta con una rueda de filtros que permite realizar imágenes en tres bandas espectrales en luz visible (405-469 nm , 506-586 nm y 625-645 nm) y tres bandas espectrales en ultravioleta (205-234 nm, 245-275 nm y 305-335 nm). Puede grabar películas con una resolución espacial de 4 km y tomar fotografías a la velocidad máxima de 180 cuadros por segundo. EXI se utiliza para medir las características del hielo, el agua, los aerosoles, el polvo y el ozono presentes en la atmósfera de Marte . La cámara también debería proporcionar imágenes en color de la superficie del planeta. El instrumento es desarrollado por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial y el Centro Espacial Mohammed Bin Rashid (MBRSC).

Espectrómetro de infrarrojos EMIRS

EMIRS ( Emirates Mars Infrared Spectrometer ) es un espectroscopio de transformada de Fourier que realiza sus observaciones en infrarrojo térmico (banda espectral entre 6 y 40 micrones ). El instrumento debe recopilar datos sobre la atmósfera: temperatura, presencia de hielo, vapor de agua y polvo. Se utiliza para estudiar las capas inferiores de la atmósfera, medir la distribución global de polvo, nubes de hielo, vapor de agua y perfiles de temperatura. Permite determinar con los datos de los instrumentos EXI y EMUS las interacciones entre las capas inferior y superior de la atmósfera de Marte. La resolución espacial de EMIRS es de 300 kilómetros y es capaz de realizar 60 observaciones por semana. El instrumento es desarrollado por la Universidad Estatal de Arizona .

Espectrómetro ultravioleta EMUS

EMUS ( Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer ) es un espectrómetro que realiza observaciones en el ultravioleta lejano. Analiza las emisiones en la banda espectral entre 100 y 170 nanómetros . El campo de visión depende del ancho de la hendidura: 11 ° × 0,18, 0,25 o 0,7 °. La resolución espacial es de 0,14 × 0,2 ° con la rendija más estrecha. La resolución espectral está entre 1,3 y 5  nm . El instrumento consiste en estudiar el proceso de escape al espacio de oxígeno e hidrógeno de la atmósfera de Marte. El instrumento es desarrollado por el Centro Espacial Mohammed Bin Rashid (MBRSC) y la Universidad de Colorado.

Instalaciones terrestres

Las comunicaciones entre la nave espacial y Earth EMM están respaldadas por la red de estaciones terrestres Deep Space Network de la NASA . El Centro de Control de Misión (MOC) cuenta con el apoyo del Centro Espacial Mohammed bin Rashid en los Emiratos con el apoyo de LASP en los Estados Unidos. Los datos recopilados se transmiten al Emirati Science Center ( Emirates Space Data Center o SDC) que produce datos de nivel 1 y 2 antes de transmitirlos a los equipos estadounidenses que han desarrollado los instrumentos responsables de producir los datos de nivel 3. Se obtienen los resultados. disponible para la comunidad científica internacional.

Realización de la misión

Lanzamiento y tránsito a Marte

La ventana de lanzamiento de la sonda espacial EMM al planeta Marte se extendió desde15 de julio a 12 de agosto de 2020. Antes y después de este período, el lanzador no habría tenido suficiente potencia para permitir que la sonda espacial llegara a Marte. Otras dos naves espaciales aprovecharon esta ventana de lanzamiento: el rover March 2020 de la NASA y el orbitador / rover chino Tianwen-1 . La sonda EMM se inicia en19 de julio de 2020a las 21:58 UTC por un cohete japonés H-IIA desde el Centro Espacial Tanegashima (Japón). Una vez liberados los propulsores impulsores y la primera etapa del lanzador, el conjunto formado por la segunda etapa del cohete y la sonda espacial se coloca en una órbita terrestre baja donde circula de forma pasiva. Cuando se alcanza la alineación deseada con Marte, se dispara la segunda etapa del cohete para proporcionar a la sonda espacial la velocidad que le permite comenzar su trayectoria hacia Marte.

Una vez apagada la segunda etapa, el equipo de la sonda espacial se enciende gradualmente de forma automática. El ordenador de a bordo está activado, las resistencias calefactoras, que deben evitar la congelación de los propulsores , están encendidas. Se despliegan los paneles solares . La sonda espacial utiliza sus sensores solares para determinar su orientación y luego maniobra para que las células solares se iluminen y puedan recargar sus baterías. La sonda espacial luego transmite sus primeras señales que son recolectadas por la estación terrena de Madrid de la Red de Espacio Profundo de la NASA . El personal de tierra responsable de controlar las operaciones puede entonces comenzar a controlar el funcionamiento de la sonda espacial. La sonda espacial comienza su tránsito de 7 meses a Marte, lo que debería hacerla viajar 493,5 millones de kilómetros.

Durante el tránsito, el personal de tierra encendió repetidamente los motores de los cohetes que equipan la sonda espacial para corregir su trayectoria. Los instrumentos científicos se encienden y controlan. Están calibrados usando las estrellas. La sonda espacial se acerca a Marte en una trayectoria rasante.

Inserción en órbita alrededor de Marte

El 9 de febrero de 2021, 200 días después de su lanzamiento, la sonda espacial redujo su velocidad en 1.000 metros por segundo para entrar en órbita alrededor de Marte. La propulsión funciona durante 27 minutos, consumiendo la mitad de los propulsores transportados; lo que reduce la velocidad de la sonda espacial a 5 kilómetros por segundo. Durante la fase de frenado, la sonda espacial pasa detrás de Marte y el personal de tierra no es informado del éxito de la maniobra hasta que EMM reaparece.

Como resultado de esta maniobra, la sonda espacial se encuentra en una órbita provisional de 100 × 49,380 kilómetros que recorre en 40 horas. Tras una fase de pruebas y validación que debería durar unas 6 semanas, alrededor de mayo de 2021 la sonda espacial utiliza su propulsión para situarse en su órbita final cuya altitud se sitúa entre los 20.000 y 43.000 kilómetros y que recorre en 55 horas. Esta órbita permite a la sonda realizar la vigilancia de la circulación atmosférica y la meteorología de Marte las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Durante su misión, los intercambios entre el orbitador y el control de tierra se realizan dos veces por semana. Y duran de 6 a 8 horas cada vez. La misión principal que comenzará a mediados del año 2021 es que dure dos años terrestres. Durante esto, la sonda espacial debería transmitir más de 1 terabyte de datos científicos sobre la atmósfera de Marte y su dinámica.

Referencias

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  18. (en) Stephen Clark, "  La primera nave espacial interplanetaria del mundo árabe llegó a Marte con seguridad  " en spaceflightnow.com ,9 de febrero de 2021
  19. (in) "  Journey - Phase Transition  " , en el sitio web oficial de la misión (consultado el 16 de julio de 2020 )

Ver también

Vínculos internos

enlaces externos