La exploración de Marte entre 1980 y 2000
Phobos 1 y 2 (URSS)
Este proyecto estaba formado por dos naves idénticas, construidas por el Institut Kosmicheskich Issledovaniy (Instituto de Investigación Cosmofísica) de la Unión Soviética en cooperación con otros 14 países incluyendo Estados Unidos, Francia, Alemania Occidental y Suiza. El objetivo principal de la misión era conseguir el primer acercamiento y aterrizaje en una luna de otro planeta, en este caso la luna marciana Fobos.
Como objetivos figuraban el estudio del medio interplanetario, realizar observaciones del Sol, caracterizar el entorno de plasma en las vecindades de Marte, realizar estudios atmosféricos y de superfície de Marte y el estudio de la composición superficial de Fobos.
Ambas sondas fueron lanzadas, la primera el 7 de julio de 1988 y la segunda el 12 de julio de 1988 en dos cohetes Proton-K y formaban una nueva generación mejorada de sondas tipo Venera para la exploración del Sistema Solar, muy similares a las usadas en las misiones Vega 1 y Vega 2 al cometa Halley.
Cada nave, además de sus propios instrumentos científicos, llevaba abordo dos aterrizadores que tenían que descender a la superficie de Fobos para tomar imágenes, datos y muestras de la superficie.
El primer aterrizador era una plataforma de observación fija con instrumentos llamada "DAS" y al segundo aterrizador se le denominó "Hopper" (saltador), el cual debía posarse en un lugar de la luna, tomar datos y pegar un pequeño salto que lo llevaría hasta otra zona del satélite para seguir midiendo el campo de gravedad, la química y el campo magnético de cada lugar.
La sonda Phobos 1 funcionó perfectamente hasta el día 2 de septiembre de 1.988, cuando en el transcurso de una sesión de comunicaciones con la nave, la conexión desapareció. Ningún intento posterior por contactar con la nave tuvo éxito y el fallo fue debido a un error en los comandos enviados a la nave los días 29 y 30 de agosto, en el que entre los miles de bits enviados se confundió un signo "menos" con un signo "más" y esto provocó la desactivación de las toberas encargadas de mantener la orientación. A raíz de esto, la nave perdió el contacto con el Sol en el sensor de estrellas y los paneles solares se quedaron sin electricidad, descargando las baterías. Originalmente ambas sondas iban a llevar los mismos instrumentos, sin embargo debido a limitaciones de peso, algunos de ellos sólo viajaron en una de las naves. Phobos 1 llevaba 25 instrumentos, pero no llevaba el Hopper.
La sonda Phobos 2 funcionó con normalidad a lo largo de su viaje hasta la llegada a Marte y su fase de inserción orbital alrededor del planeta (el 29 de enero de 1.989), consiguiendo numerosos datos del Sol, el medio interplanetario, Marte y Fobos.
Justo antes de la fase final de la misión, cuando la nave debía de acercarse a sólo 50 metros de la superficie de Fobos y soltar los dos aterrizadores, se perdió el contacto con la nave (27 de marzo de 1.989). Como causa de la pérdida se determinó un fallo en la computadora de la sonda.
Antes de llegar a Marte, la sonda tenía ya numerosos problemas. A finales de 1.988 la nave había perdido dos de los tres canales de televisión (del Sistema VSK) y los datos los mandaba por el transmisor de repuesto. El experimento de plasma desarrollado en los Estados Unidos y Bulgaria estaba sobrecalentado continuamente y afectaba a otros equipos. En un total de 52 órbitas a Marte mandó un total de 37 fotografías. Los resultados científicos obtenidos no llegaron a completarse por lo que la misión no se puede considerar un éxito.
Mars Observer (EEUU)
La sonda espacial Mars Observer fue lanzada el 25 de septiembre de 1992. Primera de la serie de misiones planetarias Observer, estaba diseñada para estudiar la geociencia y el clima de Marte. Los principales objetivos científicos de la misión consistían en determinar los elementos globales y la composición mineral del material de la superficie, definir globalmente la topografía y el campo gravitacional, establecer la naturaleza del campo magnético marciano, determinar la distribución espacial y temporal y la abundancia, fuentes y sumideros de polvo estelar y explorar la estructura y circulación de la atmósfera.
El 21 de agosto de 1993 (tres días antes de la inserción en la órbita) se perdió el contacto con la Mars Observer por razones desconocidas y no se ha vuelto a reestablecer. No se sabe si la nave estaba capacitada para seguir de forma automática el programa y entrar en una órbita de Marte o no y sobrevoló Marte y ahora está en una órbita heliocéntrica. Aunque no se consiguió ninguno de los objetivos principales, se recogieron datos en el modo crucero hasta que se perdió el contacto.
Mars Global Surveyor (EEUU)
Esta misión ha sido la primera en 20 años en llegar con éxito al planeta rojo. La sonda fue lanzada el 7 de noviembre de 1996. Durante su primer año y medio se dedicó a la fase de aerofrenado consistente en ir adquiriendo la órbita definitiva a base de pasar por las capas superiores de la atmósfera marciana y así ir frenando su velocidad hasta conseguir una órbita adecuada. Este período fue más largo de lo previsto, para no dañar los paneles solares en exceso. Estuvo siguiendo una órbita polar cercana a la superficie y desde allí mandaba las fotos con mayor resolución de la exploración de Marte y ha mandado más datos que todas las misiones anteriores juntas.
Esta sonda ha observado el sistema Tierra-Luna en el año 2003, mostrando que nuestro planeta también presenta fases, al igual que Mercurio, Venus y la Luna. La fase lunar es un efecto puramente geométrico que es debido a la posición relativa del elemento que ilumina (el Sol), el iluminado y el observador.
La Global Surveyor también detectó manchas oscuras en las dunas debajo de la capa de hielo del polo sur de Marte, entre las latitudes 60°- 80°.
El 5 de noviembre del 2006 se recibió la última señal de la sonda, tras comunicar a los controladores de tierra que tenía problemas con uno de los paneles solares. Durante semanas, la NASA intentó sin éxito recuperar contacto con la sonda, tanto desde tierra como desde su sonda Mars Reconnaissance Orbiter y también con sus todoterrenos Spirit y Opportunity. El día 22 de noviembre del 2006 la sonda se dio por perdida, finalizando así una de las más exitosas misiones de la NASA a Marte.
Los resultados preliminares de la investigación indican que en junio del 2006 se envió a la sonda un software que contenía un error en dos direcciones de memoria (que ya estaban ocupadas por otros procesos, por lo que fueron reescritas). Cuando en noviembre los paneles solares se bloquearon, el radiador de la batería, que debía evitar que se calentara demasiado, fue orientado por error hacia el Sol, lo que produjo un sobrecalentamiento de la batería que la hizo inservible. La sonda habría entrado en modo de seguridad pero, sin batería, no estaría en condiciones de contactar con la Tierra.
Mars 96 (Rusia)
La misión rusa Mars 96 estaba diseñada para enviar un módulo orbital, dos pequeñas estaciones autónomas y dos perforadores de superficie a Marte para investigar las propiedades físicas y químicas del planeta, así como su evolución.
La Mars 96 Orbiter era una aeronave con sistema de estabilización de tres ejes basada en el diseño Phobos con dos plataformas destinadas a instrumentación. Los dos módulos perforadores se montaron en la parte inferior del sistema de propulsión y las dos estaciones pequeñas se conectaron en la parte superior de la nave.
Fue lanzada el 16 de noviembre de 1996. Se planificó que la Mars 96 llegaría a Marte el 12 de septiembre de 1997, 10 meses después del lanzamiento, siguiendo una trayectoria directa. Las estaciones se liberarían 4 o 5 días antes de la llegada a Marte. El módulo orbital entraría en una órbita de transferencia (GTO) elíptica de período 3 días y los módulos perforadores descenderían durante el primer mes de órbita. La órbita final hubiera sido una órbita elíptica de 14.77 horas de periodo con periapsis de 300 km.
Entre los instrumentos llevados por la aeronave había 12 para estudiar la superficie y la atmósfera de Marte, 7 para estudiar el plasma, los campos y las partículas, 3 para estudios astrofísicos y otros variados para radiociencia, estudio de radiaciones, etc.
La Mars 96 se lanzó a una órbita LEO, pero posteriormente no consiguió alcanzar la trayectoria hacia Marte y reentró en la atmósfera terrestre y se estrelló, presumiblemente, en un área de 320 Km. por 80 Km. que incluía partes del Océano Pacífico, Chile y Bolivia.
Mars Pathfinder (EEUU)
La sonda Mars Pathfinder fue la segunda misión del programa Discovery de la NASA, una iniciativa para la exploración del Sistema Solar con proyectos de desarrollo cortos y bajo coste. Esta misión fue dirigida por el JPL de la NASA y su objetivo principal era la realización de una demostración de tecnologías y conceptos clave que serían usados en futuras misiones a Marte empleando aterrizadores.
Además la misión llevaba instrumentos científicos hasta la superficie del planeta rojo para investigar la estructura de la atmósfera marciana, la meteorología, la geología y la composición elemental de las rocas y el suelo. Por último un rover llamado Sojourner (en honor a la famosa abolicionista estadounidense Sojourner Truth) sería desplegado para realizar experimentos tecnológicos y para estudiar las rocas del entorno, convirtiéndose en el primer rover marciano de la historia.
La nave de crucero fue lanzada en un cohete Delta II - 7925 que llevaba acoplado una etapa superior PAM-D (Payload Assist Module), desde Cabo Cañaveral (Torre 17B) en una ventana de lanzamiento de 29 días que comenzaba el 2 de diciembre de 1.996. La nave salió disparada al espacio el 4 de diciembre de 1.996. Tras el lanzamiento la nave requiere unos 7 meses de viaje de crucero para llegar a Marte. En esta fase se programaron 4 maniobras de corrección de trayectoria (TCM) para ajustar el recorrido de la etapa de crucero de la sonda los días 10 de enero, 3 de febrero, 6 de mayo y 25 de junio. El seguimiento, la telemetría y los comandos son enviados usando las antenas de la Deep Space Network de la NASA.
El objetivo para la nave era entrar en la atmósfera marciana, desplegar un paracaidas de frenado que la llevara hasta cerca de la superficie de Marte. Allí unos retro-cohetes y varios airbags protegerían al aterrizador del impacto contra el suelo. Tras esto comenzaría la fase primaria de toma de datos con una duración estimada de 30 días marcianos o soles. Además el microrover debía moverse por la superficie al menos durante 7 soles. Si pasado este período ambos funcionaban correctamente, la NASA ampliaría la misión del aterrizador hasta 1 año y la del microrover durante un mes.
El lugar de aterrizaje de Pathfinder pasó una serie de rigurosos estudios de ingeniería para determinar la seguridad del lugar: suficiente luz solar, pendientes aceptables, poca rugosidad del suelo, baja elevación del polvo para tener la suficiente densidad atmosférica, poco potencial para tormentas, etc. Además debía proporcionar un buen retorno de datos científicos.
Finalmente se seleccionó un lugar cerca de la boca de un canal donde se produjo un desbordamiento catastrófico en el pasado en Ares Vallis, (en una región llamada Chryse Planitia) y que además permitía tener rocas de diferentes tipos en el mismo lugar.
La nave llegó a la superficie marciana el 4 de julio de 1997, haciendo uso de los sistemas de paracaidas y airbags.
Aunque la misión estaba programada para durar un mes y una semana, estos límites fueron excedidos por 3 veces y 12 veces respectivamente. El contacto final con la Pathfinder fue el 27 de septiembre de 1997. Aunque los planificadores de la misión trataron de restablecer contacto durante los siguientes cinco meses, la exitosa misión fue dada por terminada el 10 de marzo de 1998. Después del aterrizaje, la Mars Pathfinder fue renombrada como la Sagan Memorial Station en honor al famoso astrónomo y planetólogo Carl Sagan. En total, la misión excedió en pocos días las metas establecidas.
Nozomi (Japón)
La sonda Nozomi (del japonés "esperanza" y conocida antes de lanzamiento como PLANET-B) era una sonda destinada al estudio de la atmósfera marciana. Fue construida por el Institut of Space and Astronautical Science de la universidad de Tokio, y lanzada el 3 de julio de 1998
Tras el lanzamiento a bordo de un M-V, Nozomi entró en una órbita geocéntrica con un perigeo de 340 Km. y un apogeo de 400.000 Km. La sonda realizó un sobrevuelo lunar el 24 de septiembre y otro el 18 de diciembre de 1998 para incrementar el apogeo de su órbita. Esta asistencia gravitacional junto con un encendido de 7 minutos de su motor colocaron a Nozomi en trayectoria de escape hacia Marte. Estaba previsto que alcanzara el planeta rojo el 11 de octubre de 1999, pero debido a una válvula con problemas perdió parte del combustible, dejando la sonda con insuficiente aceleración para alcanzar la trayectoria prevista. Para corregirlo se efectuaron dos maniobras de corrección de la ruta el 21 de diciembre que usaron más propelente que el que estaba previsto, por lo que sonda quedó corta de combustible.
El nuevo plan para Nozomi fue que permaneciera en una órbita heliocéntrica durante cuatro años, y tras realizar dos sobrevuelos a la Tierra en diciembre de 2002 y junio de 2003, encontrarse con Marte a una velocidad menor que la inicialmente prevista en diciembre de 2003. El 21 de abril de 2002, cuando Nozomi se aproximaba a la Tierra para la primera maniobra de asistencia gravitatoria, grandes llamaradas solares dañaron los sistemas de comunicación y energía a bordo de la sonda. Un corte eléctrico causó que la hidracina que usaba la nave como propelente escapara libremente hacia el exterior de la nave. El 9 de diciembre de 2003, los esfuerzos para orientar la sonda para prepararla para la inserción orbital prevista para el día 14 de ese mismo mes fallaron, y las esperanzas de salvar la misión desaparecieron. La sonda sobrevoló Marte el 14 de diciembre de 2003 y continuó en una órbita heliocéntrica de aproximadamente 2 años de periodo. Aunque esta misión ha sido abandonada la sonda sigue activa.
En teoría Nozomi debería haber sido insertada en una órbita muy excéntrica sobre Marte con un periastro de 300 km sobre la superficie, un apoastro de 15 radios marcianos y una inclinación de 170 grados respecto al plano de la eclíptica. Tras la inserción el mástil y las antenas deberían haber sido desplegadas, y se hubiera bajado el periastro a 150 km, con un periodo orbital de unas 38.5 horas. La misión fue planeada para un año marciano (aproximadamente dos años terrestres), mientras que una extensión de la misión podría haber durado entre tres y cinco años más. La sonda también tenía previsto apuntar sus cámaras a las lunas Fobos y Deimos.
Mars Climate Orbiter y Mars Polar Lander (EEUU)
La Mars Climate Orbiter (MCO) fue una sonda de la NASA lanzada desde Cabo Cañaveral el 11 de diciembre de 1998 por un cohete Delta II 7425 y llegó a Marte el 23 de septiembre de 1999, después de un viaje de 9 meses y medio. Esta misión fue anteriormente denominada Mars Surveyor '98 Orbiter. Era la segunda nave espacial del programa Mars Surveyor '98, la otra nave era la Mars Polar Lander. Las dos sondas fueron lanzadas por separado, aunque formaban una única misión con la finalidad de estudiar el clima de Marte. El objetivo principal era estudiar las variables atmosféricas, como complemento a las misiones Mars Global Surveyor y Mars Exploration Rover, con preocupaciones más geológicas. Debían estudiar el agua y el dióxido de carbono, entender cómo se acumulan, su interacción entre la atmósfera y la superficie, y obtener evidencias de cómo fue el pasado climático y como será su futuro.
La misión estaba programada para durar un año marciano, equivalente a aproximadamente dos años terrestres. Aparte de su misión científica, la MCO también iba a servir de relé para la transmisión de datos hacia la Tierra para la Mars Polar Lander que debía posarse en la superficie marciana pocos días antes de su llegada a Marte, el 3 de diciembre de 1999 y también para los Mars Exploration Rover.
La Mars Climate Orbiter se destruyó debido a un error de navegación, consistente en que el equipo de control en la Tierra hacía uso del Sistema Anglosajón de Unidades para calcular los parámetros de inserción y envió los datos a la nave, que realizaba los cálculos con el sistema métrico decimal. Así, cada encendido de los motores habría modificado la velocidad de la sonda de una forma no prevista y tras meses de vuelo el error se había ido acumulando. Durante los últimos días de vuelo, conforme la gravedad de Marte tenía una creciente influencia, se observó que la sonda se apartaba cada vez más de la trayectoria prevista y se acercaba más y más al planeta, algo que hubiera sido imposible si se hubieran tenido en cuenta bien todos los factores. Finalmente la sonda pasó sobre Marte a sólo 57 km de altura, en lugar de los 140-150 previstos, quedando destruida por la fricción con la atmósfera del planeta.
La Mars Polar Lander (MPL) fue una sonda espacial estadounidense. Fue lanzada por un cohete Delta II 7425 el 3 de enero de 1999 y llegó a Marte el 3 de diciembre de 1999. Era la primera tentativa de amartizaje en el planeta desde la misión Mars Pathfinder de 1996. La sonda transportaba tres módulos de descenso, la sonda principal, Mars Polar Lander y dos microsondas del experimento Deep Space 2.
La sonda llegó en buen estado a Marte. Minutos antes de su entrada en la atmósfera, la etapa propulsora que transportaba los módulos de descenso fue eyectada, iniciando la sonda, dentro de una cápsula térmico-mecánica protectora el descenso. Igualmente las dos microsondas Deep Space 2 se desconectaron de la etapa propulsora, iniciando su descenso independientemente de la cápsula principal.
El punto de aterrizaje de la sonda MPL principal estaba próximo al polo sur marciano, entre 74º sur y 78º sur, a menos de 1.000 km de distancia del polo. Esta área es una región en la que la capa de hielo polar avanza y retrocede en función de las estaciones del año marciano. El 3 de diciembre de 1999, diez minutos antes de aterrizar, se perdió el contacto. No se conoce la causa exacta de la pérdida de las Deep Space 2. Entre las posibles causas identificadas se encuentra la hipótesis de que el transmisor no sobreviviera al impacto, que el impacto se efectuara en un terreno demasiado duro, o que las baterías, que no se habían revisado desde el lanzamiento, pudiesen haber perdido energía.
