Mars 3
Estado misión a Marte

La mision Mars 3 consistía en una nave espacial, con un módulo orbitador y un módulo de descenso/aterrizaje. Los principales objetivos científicos del orbitador Mars 3 fueron obtener imágenes de la superficie y las nubes marcianas, determinar la temperatura en Marte, estudiar la topografía, la composición y las propiedades físicas de la superficie, medir las propiedades de la atmósfera, controlar el viento solar y el interplanetario y campos magnéticos marcianos, y el de actuar como un relé de comunicaciones para enviar señales desde el módulo de aterrizaje hacia la Tierra.

El módulo orbitador y el de descenso adjunto tenía una masa de aproximadamente 4650 kg en el momento del lanzamiento (incluido el combustible) y tenía 4,1 metros de altura, 5,9 metros en las dos alas del panel solar y tenía un diámetro de base de 2 metros. La masa del orbitador fue de aproximadamente 3440 kg con combustible, y la masa del módulo de descenso/aterrizaje fue de aproximadamente 1210 kg. El sistema de propulsión estaba situado en la parte inferior del cuerpo de la nave espacial cilíndrica y era el principal elemento estructural del orbitador. Consistía en un tanque de combustible cilíndrico dividido en compartimentos separados para combustible y oxidante. La parte central del cuerpo principal estaba compuesta principalmente de este tanque de combustible. El motor estaba montado en un cardan en la superficie inferior del tanque. El módulo de descenso se montó en la parte superior del orbitador. Los dos paneles solares extendidos desde los lados del cilindro y una antena parabólica de comunicaciones de alta ganancia de 2,5 metros de diámetro y radiadores también fueron montados en el lateral. La telemetría era transmitida por la nave espacial a 928,4 MHz. Los instrumentos y el sistema de navegación estaban ubicados en la parte inferior de la nave. Las antenas para las comunicaciones con el módulo de aterrizaje se fijaron a los paneles solares. Tres antenas direccionales de baja potencia extendidas desde el cuerpo principal cerca de la antena parabólica.

Para los experimentos científicos (la mayoría montados en un compartimiento herméticamente sellado) el orbitador Mars 3 llevaba: un radiómetro infrarrojo de 1 kg con un rango de 8 a 40 micras para determinar la temperatura de la superficie marciana a -100 grados C; un fotómetro para realizar el análisis espectral por absorción de las concentraciones de vapor de agua atmosférico en la línea de 1,38 micras; un fotómetro infrarrojo; un fotómetro ultravioleta para detectar hidrógeno atómico, oxígeno y argón; un sensor Lyman-alpha para detectar hidrógeno en la atmósfera superior; un fotómetro de rango visible que abarca seis rangos estrechos entre 0,35 y 0,70 micras; un radiotelescopio y un instrumento de radiómetro para determinar la reflectividad de la superficie y la atmósfera en el visible (0,3 a 0,6 micras) y la radioreflectividad de la superficie en el rango de 3,4 cm y la permeabilidad dieléctrica para obtener una estimación de temperatura a una profundidad de 35 a 50 cm debajo de la superficie; y un espectrómetro infrarrojo para medir la banda de absorción de dióxido de carbono de 2,06 micras, que permite estimar la abundancia a lo largo de una línea de visión para determinar el espesor óptico de la atmósfera y, por lo tanto, el relieve superficial.

Además, la nave transportaba una unidad de fototelevisión con una cámara de ángulo estrecho de 4 grados de foco y una cámara gran angular de 52 mm de distancia focal, en el mismo eje y con varios filtros de luz, incluidos rojo, verde, azul y UV. El sistema de imágenes devolvía imágenes escaneadas de 1000 x 1000 elementos con una resolución de 10 a 100 metros por facsímil después del desarrollo en un laboratorio a bordo automático. También se realizaron experimentos de ocultación de radio cuando las transmisiones de comunicaciones pasaron a través de la atmósfera marciana en la que la refracción de las señales dio información sobre la estructura atmosférica.

Durante el vuelo a Marte, se hicieron mediciones de rayos cósmicos galácticos y radiación corpuscular solar. Ocho sensores de plasma electrostático de ángulo estrecho separados estaban a bordo para determinar la velocidad, la temperatura y la composición del viento solar en el rango de 30 a 10.000 eV. Un magnetómetro de tres ejes para medir los campos interplanetarios estaba montado en una pluma que se extendía desde uno de los paneles solares.

Mars 3 fue lanzado hacia Marte desde una plataforma orbital terrestre Tyazheliy Sputnik (71-049C). El 8 de junio se realizó una corrección a mitad de camino. El módulo de descenso (71-049F) se lanzó a las 09:14 UT del 2 de diciembre de 1971, 4 horas y 35 minutos antes de llegar a Marte. El módulo de descenso entró en la atmósfera marciana a aproximadamente 5.7 km / s. A través de frenadas aerodinámicas, paracaídas y retrocohetes, el módulo de aterrizaje logró un aterrizaje suave a 45 S, 158 W y comenzó a operar. Sin embargo, después de 20 segundos, los instrumentos dejaron de funcionar por razones desconocidas, tal vez como resultado de las tormentas masivas de polvo en la superficie que se desataron en el momento del aterrizaje. Mientras tanto, el orbitador había sufrido una pérdida parcial de combustible y no tenía suficiente para ponerse en una órbita planificada de 25 horas. En su lugar, el motor realizó una quemadura truncada para colocar a la nave espacial en una larga órbita de 12 días y 19 horas sobre Marte, con una inclinación similar a la de Mars 2 (48.9 grados). Los orbitadores Mars 2 y 3 enviaron un gran volumen de datos que cubrieron el período de diciembre de 1971 a marzo de 1972, aunque las transmisiones continuaron hasta agosto. Se anunció que Mars 2 y 3 habían completado sus misiones el 22 de agosto de 1972, después de 362 órbitas completadas por Mars 2 y 20 órbitas por Mars 3. Las sondas enviaron un total de 60 imágenes. Las imágenes y los datos revelaron montañas de hasta 22 km, hidrógeno atómico y oxígeno en la atmósfera superior, temperaturas superficiales que van desde -110 C a +13 C, presiones de superficie de 5.5 a 6 mb, concentraciones de vapor de agua 5000 veces menores que en la atmósfera de la Tierra, la base de la ionosfera que comienza a una altitud de 80 a 110 km, y granos de tormentas de polvo de hasta 7 km en la atmósfera. Los datos permitieron la creación de mapas de relieve de superficie y dieron información sobre la gravedad marciana y los campos magnéticos.

El módulo de descenso Mars 3 se montó en el orbitador, opuesto al sistema de propulsión. Consistía en una cápsula de aterrizaje esférica de 1,2 m de diámetro, un escudo de frenado aerodinámico cónico de 2,9 m de diámetro y un sistema de paracaídas y retrocohetes. El módulo de descenso completo tenía una masa con combustible de 1210 kg, la cápsula de aterrizaje esférica representaba 358 kg del conjunto. Un sistema de control automático que consta de micro-motores de gas y contenedores de nitrógeno presurizados proporciona control de posición. Cuatro motores de "pólvora" se montaron en el borde exterior del cono para controlar el cabeceo. Los paracaídas principal y auxiliar, el motor para iniciar el aterrizaje y el altímetro de radar se montaron en la sección superior del módulo de aterrizaje. Se usó espuma para absorber el impacto dentro del módulo de descenso. La cápsula de aterrizaje tenía cuatro pétalos triangulares que se abrirían después del aterrizaje, enderezarían la nave espacial y expondrían la instrumentación.

El módulo de aterrizaje estaba equipado con dos cámaras de televisión con una vista de 360 grados de la superficie, así como un espectrómetro de masas para estudiar la composición atmosférica; sensores de temperatura, presión y viento; y dispositivos para medir las propiedades mecánicas y químicas de la superficie, incluida una cuchara mecánica para buscar materiales orgánicos y signos de vida. También contenía un banderín con el escudo de armas soviético. Cuatro antenas sobresalían de la parte superior de la esfera para proporcionar comunicaciones con el orbitador a través de un sistema de radio integrado. El equipo fue alimentado por baterías que fueron cargadas por el orbitador antes de la separación. El control de temperatura se mantuvo mediante aislamiento térmico y un sistema de radiadores. La cápsula de aterrizaje se esterilizó antes del lanzamiento para evitar la contaminación del ambiente marciano.

El módulo de aterrizaje Mars 3 llevaba un pequeño robot para caminar llamado PROP-M. El robot tenía una masa de 4,5 kg y estaba sujeto al módulo de aterrizaje por un cable para la comunicación directa. El rover fue diseñado para "caminar" en una corta distancia hasta el límite de la longitud del cable de 15 m. El rover llevaba un penetrómetro dinámico y un densitómetro de radiación. El marco principal de PROP-M era una caja con una pequeña protuberancia en el centro. El bastidor estaba apoyado sobre dos esquís planos y anchos, uno que se extendía hacia abajo desde cada lado y elevaba el bastidor ligeramente por encima de la superficie. En el frente de la caja había barras de detección de obstáculos. Se planeó que el rover fuera colocado en la superficie después de aterrizar con un brazo manipulador y moverse en el campo de visión de las cámaras de televisión y detenerse para tomar medidas cada 1,5 metros. Los rastros de movimiento en el suelo marciano también se registrarían para determinar las propiedades materiales.

El módulo de descenso se separó del orbitador el 2 de diciembre de 1971 a las 09:14 UT. Quince minutos después, el motor de descenso se disparó para apuntar el aeroshield hacia adelante. A las 13:47 UT el módulo ingresó a la atmósfera marciana a 5.7 km / seg en un ángulo inferior a 10 grados. Luego se desplegó el paracaídas de frenado, seguido por el paracaídas principal que se arrió hasta que la nave cayó por debajo de la velocidad supersónica, en ese momento se desplegó por completo, se expulsó el escudo térmico y se encendió el altímetro de radar. A una altitud de 20 a 30 metros a una velocidad de 60 a 110 m / s, el paracaídas principal se desconectó y un pequeño cohete lo propulsó hacia un lado. Simultáneamente, se dispararon los retrocohetes del módulo de aterrizaje. Toda la secuencia de entrada atmosférica tomó un poco más de 3 minutos.

Mars 3 impactó la superficie a una velocidad de 20.7 m/s a aproximadamente 45 grados S, 158 grados W, a las 13:50:35 UT. Los amortiguadores dentro de la cápsula fueron diseñados para evitar daños a los instrumentos. Las cuatro cubiertas en forma de pétalo se abrieron y la cápsula comenzó a transmitir al orbitador Mars 3 a las 13:52:05 UT, 90 segundos después del aterrizaje. Después de 20 segundos, a las 13:52:25, la transmisión se detuvo por razones desconocidas y no se recibieron más señales en la Tierra desde la superficie marciana. No se sabe si el fallo se originó con el módulo de aterrizaje o el relé de comunicaciones en el orbitador. Una imagen panorámica parcial devuelta no mostró ningún detalle y una iluminación muy baja de 50 lux. La causa del fallo puede haber estado relacionada con la extremadamente poderosa tormenta de polvo marciana que se estaba produciendo en ese momento y que pudo haber inducido una descarga coronal que dañó el sistema de comunicaciones. La tormenta de polvo también explicaría la pobre iluminación de la imagen.

Fuente: NASA