Phobos-Grunt, Misión al Día...!
Wilfredo Orozco |
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Rusia se
prepara para reanudar su programa de exploración
interplanetaria. Luego de la profunda decepción
ocasionada en la comunidad planetaria rusa por
la pérdida en 1996 de la sonda Mars-96,
la misión Phobos-Grunt al fin parece
haber ingresado en su fase final desarrollo. |
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 l lanzamiento
está previsto para Octubre del 2009, y si todo ocurre de acuerdo
a lo largamente programado, Phobos-Grunt está llamada a ser
una de las misiones planetarias más excitantes de cuantas hayan
sido lanzadas. Aunque observadores occidentales están preocupados
por la creciente complejidad de la misión (20 instrumentos
y sumando...), que haría que el lanzamiento se reprogramara
para el 2011, fuentes oficiales rusas afirman que a diferencia de
la Mars-96 –que estuvo plagada de problemas presupuestarios–
esta nueva misión marciana rusa cuenta con un respaldo económico
más que suficiente. Es cierto que existen problemas técnicos
de integración y de software (luego del fracaso de la Mars-96,
se perdieron cantidad de programadores especializados!), pero los
responsables insisten en que se está cumpliendo a rajatabla
con el cronograma de trabajo, confirmando por lo tanto el lanzamiento
para el 2009. Veremos. Desde estas páginas iremos comentando
las principales noticias que surjan de esta ambiciosa misión
espacial. |
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| Nota: Para acceder a una descripción
del programa original Phobos-Grunt, click
aquí. |
| russian
Russia mission Mars spacecraft planetary Fobos satellite groont launch
soil sample |
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16
OCT 08
Sofisticado conjunto de instrumentos. La sonda rusa
transporta un muy variado y completo conjunto de instrumentos.
Entre éstos, se destaca el denominado “Paquete
Análisis de Gases” (PAG), desarrollado conjuntamente
entre el Centre National d’Etudes Spatiales -
CNES, la agencia espacial francesa, y el Institut Kosmicheskikh
Issledovany - IKI (Instituto de Investigaciones Espaciales
de Rusia, aproximadamente el equivalente del Jet Propulsion
Laboratory de los EEUU). El PAG es un conjunto de instrumentos
para el estudio “in situ” de la composición
molecular del suelo de Fobos.
Según algunas fuentes, todos los instrumentos de la
Phobos-Grunt deberían ser entregados al constructor
de la nave –NPO Lavochkin– hacia fines 2008, o
bien a principios de 2009. |
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16
OCT 08
Sistemas de propulsión. Todos los elementos propulsores
de la Phobos-Grunt son provistos por otra tradicional entidad
tecnológica rusa, el NIIMASH (Instituto de I&D de
Ingeniería Mecánica), de la región de Sverdlovsk,
Nizhnyaya Salda, Rusia. Este bureau se especializa en el desarrollo
de propulsores de bajo empuje para los sistemas espaciales de
orientación y también tuvo a su cargo la puesta
a punto del poderoso motor criogénico RD-0120, del vector
pesado Energia, efectuando en sus instalaciones unos 500 encendidos
de prueba.
En principio, los elementos propulsores de la Phobos-Grunt son: |
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Sistema
de propulsión de la etapa de retorno.
Motor principal de 130,5 N de empuje (NTO: tetróxido
de dinitrógeno, oxidante / UDMH: dimetil hidracina
asimétrica, combustible), más 16 propulsores
de nitrógeno gaseoso de 0,8 N de empuje cada uno.
El sistema se completa con cuatro tanques monopropergol
(para los elementos hipergólicos) y dos botellas
para almacenar al nitrógeno gaseoso. El nitrógeno
gaseoso también se utiliza para presurizar a los
tanques de NTO y UDMH. Los propulsores de nitrógeno
ofrecen un ciclo de vida de +80 000 encendidos. |
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Sistema
de propulsión de la etapa de retorno.
Este sistema tiene un peso total (incluyendo
los elementos combustibles) de unos 190 kg.
(NIIMASH)  |
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Sistema
propulsor de la etapa de crucero/lander.
Este sistema se compone de 4 propulsores del tipo 11D458F,
el cual emplea propergoles hipergólicos (NTO/UDMH).
El 11D458F tiene un empuje nominal promedio de 392,4 N,
un impulso específico (promedio) de 302 s, un peso
de 3 kg, y un ciclo de vida de +10 000 encendidos. |
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Sistema
de propulsores para el control de orientación.
La Phobos-Grunt utiliza para controlar su orientación
–y estabilización – a cuatro conjuntos
de motores de bajo empuje. Cada conjunto se compone de
4 propulsores del tipo 11D457F, el cual emplea propergoles
hipergólicos (NTO/UDMH), más un propulsor
muy pequeño (*).
El 11D457F tiene un empuje nominal promedio de 53,9 N,
un impulso específico (promedio) de 290 s, un peso
de 1,2 kg, un tiempo de encendido de 0,03...200 s y un
ciclo de vida de 100 000 encendidos. El sistema basado
en este sofisticado propulsor juega un rol clave en esta
misión, ya que además tiene la responsabilidad
de asegurar el descenso final en Fobos.
(*) De este pequeño propulsor se desconocen sus
características y funciones, aunque podría
tratarse de un derivado del motor 17D58E (NTO/UDMH) de
13,3 N de empuje, quizás para efectuar pequeñas
correcciones en la orientación de la nave. |
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16
OCT 08
Modificando herramientas. Otro de los cambios más
notorios realizados en la Phobos-Grunt es lo concerniente al
reemplazo del taladro para recolectar muestras, por una pala
especializada. “Hay ciertas complicaciones a la hora de
tomar muestras del suelo de Fobos”, dice Aleksandr Zakharov,
subdirector del IKI. “Estamos trabajando en un entorno
prácticamente sin gravedad, y simular esto en la Tierra
es prácticamente imposible. Por lo que, estamos recurriendo
a todo tipo de trucos”, añade.
Los científicos esperan que Phobos-Grunt retransmita
a la Tierra vistas panorámicas de la superficie de Fobos
que ayudarán a los mismos a seleccionar las mejores áreas
para su estudio. Para la recolección de muestras los
técnicos del NPO Lavochkin, habían pensado en
emplear a una variación de los taladros usados por las
sondas soviéticas “Luna”, que recolectaron
muestras del suelo selenita en la década de 1970. Pero
en la bajísima gravedad de Fobos, que tiene un diámetro
promedio de menos de 22 km, la nave pesará menos de 430
g (!!). La acción de un taladro hubiera entonces inclinado
al lander, y hasta darlo vuelta, según la dureza del
suelo. Así que se optó por desarrollar un pequeño
brazo robot con una pala en su extremo, para abrir pequeñas
zanjas alrededor del lander.
Obviamente con el uso de una pala se pierde la capacidad de
penetrar en profundidad en la superficie, pero esto no parece
ser un gran limitante. Según Zakharov las perforaciones
realizadas por las sondas Luna a profundidades de más
de un metro mostraron que no hay muchas diferencias en la composición
química del suelo al incrementar la profundidad, por
lo que no parece ser realmente necesario excavar muy profundo.
La pala puede penetrar en la superficie aproximadamente una
pulgada (~2,50 cm). “Lo que realmente es crítico
aquí es obtener piedras”, dice Zakharov. Debido
a que el regolito de la superficie fue reprocesado muchas veces,
es muy posible que refleje la historia de elementos ajenos al
Fobos mismo.
El brazo robot puede recolectar piedras de hasta media pulgada
(~1,25 cm) de diámetro. Termina en una herramienta con
forma de tubo que se divide para formar una pinza. Ésta
incluye un pistón que empujará a las muestras
del suelo hacia un contenedor especial. Un foto-diodo sensible
a la luz instalado en la pinza ayudará a los científicos
a saber si el dispositivo recolectó material. Se espera
también poder ver las pequeñas zanjas abiertas
en la superficie por este dispositivo. El brazo manipulador
debería abrir unas 15 o 20 zanjas, recolectando en total
aproximadamente 150 g de suelo. |
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16
OCT 08
Estaciones penetradoras de Finlandia. El Instituto Meteorológico
Finlandés (IMF), la entidad líder en Finlandia
responsable del desarrollo de la tecnología espacial
de ese país, tiene décadas de estrecha colaboración
con varios grupos espaciales de Rusia. En la actualidad, el
IMF junto con NPO Lavochkin y el IKI están trabajando
para crear un sistema de observación terrestre llamado
“Arktika” destinado a estudiar la atmósfera
y el ambiente terrestre. También estos grupos están
trabajando en una misión de exploración marciana.
Tanto la misión Arktika, como la misión marciana
están siendo desarrolladas en el marco de un programa
de financiamiento intergubernamental para convertir parte de
la deuda que Rusia tiene con Finlandia (heredada de la ex Unión
Soviética) en diversos proyectos de colaboración. |
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Estaciones
penetradoras desarrolladas por Finlandia con la colaboración
de las entidades rusas NPO Lavochkin e IKI. (FMI/Espacial.org)
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La misión de
exploración marciana se centra en la implementación
de una red de estaciones de observación del entorno marciano.
Estas estaciones son llamadas “MetNet Lander” (MNL),
y están siendo desarrolladas desde el 2001 entre el IMF,
NPO Lavochkin y el IKI. El MNL es un vehículo penetrador
de descenso “semi-duro”, el cual descenderá
a la superficie marciana empleando innovadoras estructuras de
deceleración inflables, en lugar de los tradicionales
escudos térmicos protectores rígidos y paracaídas.
El IMF planea desplegar en Marte hacia el año 2018, 16
penetradores MNL preparados para conectarse con la nave portadora
“MetNet Orbiter” (MNO), la cual podría ser
una plataforma derivada de la Phobos-Grunt o Mars Express. Para
probar el concepto de los MNL, el IMF espera enviar a bordo
de la Phobos-Grunt un prototipo del mismo completamente equipado
(según fuentes finlandesas serían dos los prototipos). |
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16
OCT 08
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Experimento
LIFE
(Planetary Society) |
Diminutos viajeros. Quizás el “pasajero”
más inusual transportado por la Phobos-Grunt, sea el
paquete científico proporcionado por la Planetary
Society (Pasadena, California) llamado LIFE (Living Interplanetary
Flight Experiment, o Experimento de Vuelo Interplanetario
Viviente en español), que enviará diferentes tipos
de microorganismos y una muestra de suelo con sus respectivas
colonias de microbios en un viaje de ida y vuelta de tres años.
Los tres dominios de la vida tendrán representantes en
el experimento LIFE: Bacteria, Arquea (los cuales sólo
incluyen a microorganismos), y Eucariotas (el cual también
incluye a todas las formas de vida compleja). “Será
la primera vez que organismos vivos realicen un vuelo interplanetario”
–al menos de una forma controlada– dice Louis Friedman,
Director Ejecutivo de la sociedad.
El contenedor de este experimento simulará ser un meteorito
que transporta elementos vivos en su interior. LIFE estará
instalado en la cápsula de retorno de Phobos-Grunt. ¿Pueden
los meteoritos eventualmente impregnados con algún tipo
de microorganismos propagar vida entre los cuerpos del Sistema
Solar?. Seguramente los resultados del original experimento
LIFE de la Planetary Society ayudarán a clarificar
un poco esta cuestión. |
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16
OCT 08
Cambios de vector y del perfil de la misión.
Al principio del proyecto, se había pensado en utilizar
a un “económico” vector del tipo Soyuz-2,
pero la inclusión de la sonda china YingHuo-1 (+110 kg
de peso), de penetradores finlandeses, más las modificaciones
de algunos instrumentos y hasta la inclusión de otros
nuevos, ha obligado a los planificadores a buscar un nuevo vector
para lanzar a esta ambiciosa misión. Según algunas
fuentes se elegiría a vector del tipo Zenit, pero según
cree el autor los rusos finalmente se decidirán por emplear
al venerable y confiable Proton. Más allá de las
serias turbulencias económicas internacionales actuales,
la situación financiera de la Federación Rusa
es muy sólida, por la que ante la necesidad de asegurar
un lanzamiento exitoso es muy probable que pasen por alto consideraciones
puramente económicas y recurran al Proton. El Proton
tiene una gran experiencia en enviar sondas a Marte, experiencia
que por otra parte no tiene el vector Zenit. Es difícil
creer que vayan a usar a un vector que nunca ha lanzado una
misión a Marte... |
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Configuración
final oficial de la sonda Phobos-Grunt. Según
el periodista especializado Anatoly Zak, el peso total
de este sistema espacial se estaría aproximando
a las 11 tn. (NPO Lavochkin) |
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¿Será
finalmente el vector Proton el encargado de lanzar
a la compleja misión Phobos-Grunt?. (ILS) |
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| Otro cambio importante
está referido al perfil de la misión. En el perfil
original, la etapa Fregat era descartada en las cercanías
de la Tierra, luego de realizar encendidos para insertar a la
Phobos-Grunt en una trayectoria interplanetaria Tierra-Marte.
Luego la Phobos-Grunt realizaba diversos encendidos de su sistema
propulsor principal para ajustar esta trayectoria. Pero la instalación
de la sonda china YingHuo-1 debajo de la Phobos-Grunt, hace
que ésta no pueda utilizar su sistema propulsor principal.
Además los penetradores finlandeses van a estar insertos
en la estructura de la etapa Fregat. De todo esto se deduce
que la etapa Fregat transportará hasta las cercanías
de Marte al conjunto YingHuo-1/Phobos-Grunt, donde despachará
a todos los elementos de este sistema: los penetradores seguirán
una trayectoria que los hará caer en caída libre
sobre la superficie de Marte, la YingHuo-1 entrará en
órbita marciana altamente elíptica, y la Phobos-Grunt
ahora liberada de todos sus acompañantes podrá
accionar su sistema propulsor principal para frenar, entrar
en órbita marciana, y adecuar la misma para acometer
el objetivo principal de descender en Fobos. Si se observa bien
en el diagrama oficial final de la misión, se ha añadido
a la etapa Fregat un tanque de combustible adicional de forma
anular. |
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17
OCT 08
Colaboración espacial Rusia-China. Continúan
las reuniones técnicas entre los especialistas de la
Agencia Espacial China y de NPO Lavochkin. Aunque la sonda china
YingHuo-1 tiene reducidas dimensiones y peso, incorpora sin
embargo los últimos avances chinos en microelectrónica. |
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Científicos
espaciales de Rusia y China posan frente al modelo
final de la
Phobos-Grunt, durante su ensamblaje en las instalaciones
de NPO Lavochkin (Khimky, Moscú). (NPO Lavochkin)
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22
OCT 08
Algunas imágenes...
Imagen de la foto anterior, pero en su versión completa:
Foto1
Otras fotos en alta resolución de la maqueta de
la Phobos-Grunt presentada en el Salón Aeroespacial Internacional
MAKS-2007 (Zhukovski, cerca de Moscú):
Foto2
Foto3
Foto4
Y para terminar unas fotos del “tremendo” Proton:
Foto5
Foto6
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