Mars Climate Orbiter
Estado misión a Marte

El programa Mars Surveyor '98 estaba compuesto por dos naves espaciales lanzadas por separado, Mars Climate Orbiter y Mars Mars Polar Lander. El objetivo de las dos misiones fue estudiar el clima, el agua y el dióxido de carbono, y buscar evidencia de cambios climáticos a largo plazo. El Mars Climate Orbiter se destruyó cuando un error de navegación hizo que perdiera su altitud objetivo en Marte de 80 a 90 km, en lugar de eso, entró en la atmósfera marciana a una altitud de 57 km durante la maniobra de inserción de la órbita.

El orbitador tenía como principales objetivos científicos: 1) monitorear el clima diario y las condiciones atmosféricas; 2) registrar cambios en la superficie marciana debido al viento y otros efectos atmosféricos; 3) determinar los perfiles de temperatura de la atmósfera; 4) controlar el contenido de vapor de agua y polvo de la atmósfera y 5) buscar evidencia de cambios climáticos pasados. Específicamente, observará y estudiará tormentas de polvo, sistemas climáticos, nubes y nebulosas, ozono, distribución y transporte de polvo y agua, los efectos de la topografía en la circulación atmosférica, la respuesta atmosférica al calentamiento solar y las características de la superficie, vientos, erosión, y los cambios de color. El orbitador utilizará dos instrumentos para llevar a cabo estas investigaciones. El Mars Climate Orbiter Color Imager (MARCI) adquirirá imágenes meteorológicas diarias e imágenes de superficie de alta resolución, y el radiómetro de infrarrojo con modulación de presión (PMIRR) permitirá la medición de la temperatura atmosférica, la abundancia de vapor de agua y la concentración de polvo. El orbitador también servirá como un satélite de transmisión de datos para el Mars Polar Lander y otras futuras misiones de la NASA en Marte.

El Mars Climate Orbiter es una nave espacial en forma de caja de aproximadamente 2,1 m de alto, 1,6 m de ancho y 2 m de profundidad, que consta de módulos de propulsión y equipos apilados. La masa total de lanzamiento de la nave espacial de 629 kg incluía 291 kg de propelente. Un ala  solar de 11 metros cuadrados, que medía 5,5 m de punta a punta, estaba unida por un cardán de 2 ejes a un lado y una antena parabólica de alta ganancia de 1,3 m de diámetro estaba unida por un cardán de 2 ejes a un mástil en la parte superior del módulo de propulsión. Los instrumentos MARCI y PMIRR, así como la antena UHF y el alojamiento de la batería, se montaron en la parte inferior del módulo del equipo.

La propulsión se logra a través de un motor principal bi-propelente (hidrazina / tetróxido de nitrógeno) 640-N, montado con los tanques de propelente en el módulo de propulsión, y propulsores de hidrazina. El orbitador está estabilizado en 3 ejes. El control de actitud y la capacidad de maniobra son proporcionados por cuatro propulsores de 7 Nm (cabeceo / orientación) y cuatro propulsores de 0.3 Nm (rodadura) en combinación con las ruedas de reacción. La actitud se determina utilizando una unidad de medición inercial, un rastreador de estrellas y sensores solares analógicos.

La energía de la nave espacial es proporcionada por 3 paneles de celdas solares de GaAs / Ge en el conjunto solar de un solo ala de 5,5 metros de largo que proporciona 1000 W de potencia en la Tierra y 500 W en Marte. La energía se almacena en baterías de recipientes a presión de hidruro de níquel (NiH2). El control térmico se logra a través de una combinación de persianas, MLI, Kapton, pinturas, radiadores y circuitos de calefacción. Las comunicaciones con la Tierra se realizan en banda X mediante los transpondedores de espacio profundo Cassini y los amplificadores de potencia de estado sólido de 15 W RF a través de la antena de alta ganancia de 1,3 m para el enlace ascendente y descendente, una antena de transmisión de ganancia media y una antena de recepción de baja ganancia. Se utilizaría un sistema UHF de 10 W para comunicaciones bidireccionales con el Mars Polar Lander. Se utiliza un procesador RAD6000 para el comando a bordo y el manejo de datos.

Mars Climate Orbiter se lanzó en un Delta 7425 (un vehículo de lanzamiento Delta II Lite con cuatro propulsores de cohete sólido con correa y una tercera etapa Star 48 (PAM-D)). El lanzamiento fue a las 18:45:51 UT (1:45:51 p.m. EST) el 11 de diciembre de 1998 desde el Pad A del Launch Complex 17 en la estación aérea de Cabo Cañaveral, Florida. Después de un breve crucero en la órbita de la Tierra, la tercera etapa del Delta II puso la nave espacial en la trayectoria a Marte y unos 15 días después del lanzamiento, se ejecutó la mayor maniobra de corrección de la trayectoria (TCM) utilizando los propulsores de hidrazina. Durante el crucero a Marte, se llevaron a cabo tres TCM adicionales con los propulsores de hidracina el 4 de marzo, el 25 de julio y el 15 de septiembre de 1999.

La nave espacial llegó a Marte y ejecutó una quema del motor principal de inserción de la órbita de 16 minutos 23 segundos el 23 de septiembre de 1999 a las 09:01 UT (5:01 am EDT) Tiempo de recepción de la Tierra (ERT, el tiempo de viaje de la señal desde Marte será de 10 minutos 55 segundos) . La nave espacial pasó detrás de Marte a las 09:06 UT ERT y debía volver a emerger y establecer contacto por radio con la Tierra a las 09:27 UT ERT, 10 minutos después de que se completara la quema. Sin embargo, el contacto nunca se restableció y nunca se recibió ninguna señal de la nave espacial. Los hallazgos de la junta de revisión de fallas indican que un error de navegación resultó de que algunos comandos se enviaron en unidades inglesas en lugar de convertirse a métricas. Esto causó que la nave espacial perdiera su altitud prevista de 140 - 150 km sobre Marte durante la inserción de la órbita, en lugar de entrar en la atmósfera marciana a unos 57 km. La nave espacial habría sido destruida por el estrés atmosférico y la fricción a esta baja altitud.

La quemadura habría ralentizado la nave espacial y la habría colocado en una órbita de captura elíptica de 14 horas (~ 150 x 21,000 km). El orbitador debía comenzar el aerofrenado, utilizando el panel solar para proporcionar resistencia y continuar hasta que se alcanzara una órbita de 90 x 405 km, nominalmente el 22 de noviembre de 1999, con periapsis en 89 N. Los propulsores de hidrazina se utilizarían para cambiar la órbita a un El 1 de diciembre de 1999, la órbita cartográfica de la ciencia polar de 2 horas, 421 km casi circular. La órbita sería casi sincrónica con el Sol, cruzando el ecuador diurno a las 4:30 p.m. hora local. La primera fase de la misión fue apoyar al Mars Polar Lander desde su aterrizaje en Marte el 3 de diciembre de 1999 hasta el final de la misión principal del módulo de aterrizaje el 29 de febrero de 2000. El orbitador pasaría sobre el sitio del módulo de aterrizaje 10 veces al día marciano durante 5 días. -6 minutos cada vez, se comunicarían a través del enlace de relé UHF de 2 vías a 128 kbits / s. Las operaciones científicas y el mapeo de Marte, que involucran la operación de MARCI y PMIRR, se iniciarían el 3 de marzo de 2000 y continuarian durante un año marciano (687 días). Al final de la misión de mapeo el 15 de enero de 2002, el orbitador se colocaría en una órbita estable y funcionaría como un relé UHF para la misión de Marte 2001.

Fuente: NASA