La sonda MAVEN llega a Marte

Tras diez meses de viaje, la sonda MAVEN de la NASA ya se encuentra en órbitaalrededor de Marte. El encendido de inserción orbital MOI (Mars Orbit Insertion) tuvo lugar a las 01:50 UTC del día 22 de septiembre de 2014. La sonda encendió sus seis motores MR-107 de 22 kgf de empuje cada uno a base de hdrazina durante 34 minutos y 26 segundos (11 segundos más de lo previsto) para reducir su velocidad en 1,23 km/s. MAVEN se encuentra ahora en una órbita altamente elíptica con un periodo de 35 horas y una inclinación de 75º. La ignición de los motores se produjo a unos 380 kilómetros sobre el polo norte del planeta. Curiosamente, dentro de dos días la sonda india Mangalyaan (MOM) también se situará en órbita alrededor de Marte.

Inserción de MAVEN en órbita marciana (NASA).

Tras seis semanas de comprobaciones de los instrumentos y los sistemas de abordo, la sonda reducirá su altura hasta alcanzar una órbita de trabajo con un periodo de 4,5 horas y 150 x 6220 kilómetros de altura. A diferencia de otros orbitadores marcianos, cuya órbita de trabajo es circular, MAVEN usará esta órbita elíptica para poder observar todo el disco del planeta en el ultravioleta desde el punto más lejano al mismo tiempo que será capaz de medir directamente la interacción del viento solar con la atmósfera marciana en el punto más cercano de su órbita. La misión primaria de MAVEN durará unas 52 semanas (un año terrestre), aunque podrá ser prolongada dependiendo de las reservas de combustible.

Recordemos que MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission) -con una masa de 2454 kg al despegue- fue lanzada el pasado 18 de noviembre en una órbita solar de 0,96 x 1,45 unidades astronómicas (UA). Se trata de la primera sonda cuya misión casi exclusiva es estudiar la atmósfera del planeta rojo. En concreto, su objetivo principal es medir el ritmo con el cual la atmósfera marciana se está perdiendo en el espacio interplanetario por culpa de la acción del viento solar. Sabemos que la atmósfera de Marte fue más densa en el pasado, pero cómo de densa sigue siendo una cuestión abierta que depende en buena medida de las futuras observaciones de MAVEN.

Sonda MAVEN (NASA).

Durante su misión MAVEN reducirá la altura del periapsis (el punto de la órbita más cercano a la superficie de Marte) en cinco ocasiones para estudiar la atmósfera a solo 125 kilómetros de altura. Cada una de estas fases se prolongará durante veinte órbitas y tendrá lugar sobre zonas distintas del planeta rojo, con el objetivo de cartografiar en detalle la atmósfera. Después de cada una de estas fases la órbita volverá a elevarse hasta los 220 kilómetros. Estas maniobras de ‘inmersión’ atmosférica explican que los extremos de los paneles solares estén inclinados 20º para reducir el rozamiento. MAVEN se sumará a las sondas Mars Odyssey, MRO y Mars Express para retransmitir las señales de los rovers Opportunity y Curiosity que actualmente ruedan por Marte. Para esta tarea usará la carga útil Electra. La sonda MAVEN ha sido construida por Lockheed Martin y forma parte del programa Scout de la NASA de sondas de bajo coste para el estudio del planeta rojo. La misión está controlada por el Centro Goddard de la NASA, en contraste con la mayoría de misiones marcianas, que han estado bajo el mando del JPL.

Partes e instrumentos de MAVEN (NASA).

Los instrumentos de MAVEN son los siguientes:

• SEP (Solar Energetic Particle): encargado de medir la energía de los núcleos de hidrógeno y helio que emite el sol durante las fulguraciones y las eyecciones de masa coronal. El instrumento, de 740 gramos, mide diez veces por segundo los iones más energéticos del viento solar. SEP es una réplica de un instrumento similar que ha volado en las misiones THEMIS y Wind, ambos satélites situados en órbita terrestre. SEP será sensible a iones con energías de 25 keV a 12 MeV y a electrones de 25 keV a 1 MeV.
• SWIA (Solar Wind Ion Analyzer): medirá la temperatura, densidad y velocidad de los iones del viento solar. SWIA permitirá entender cómo se ionizan los átomos de la atmósfera y de la exosfera marciana por culpa del viento solar y cómo son acelerados estos nuevos iones según los campos eléctricos y magnéticos que rodean Marte. Este instrumento no estará en funcionamiento durante los periodos en los que la sonda reduzca la altura de su órbita (ver más abajo). El diseño de SWIA está basado en el de instrumentos parecidos que han volado a bordo de los satélites FAST, Wind y THEMIS.
• SWEA (Solar Wind Electron Analyzer): medirá el flujo de electrones del viento solar y de la ionosfera (con una energía de 5 eV a 5 keV) capaces de ionizar los átomos neutros de la atmósfera marciana. Tiene un campo de visión de 360º x 120º y estará situado en el extremo de un brazo de 1,7 metros de longitud. Será capaz de realizar una medición cada dos segundos. SWEA es muy parecido a un instrumento que llevan las naves gemelas STEREO para el estudio del sol y el viento solar.
• STATIC (SupraThermal and Thermal Ion Composition): este instrumento de 3,2 kg se encargará de medir la velocidad de los iones a varias altitudes (con energías de 0,1-10 eV) y estudiará cuántos de ellos son arrastrados por el viento solar. STATIC permitirá relacionar las variaciones entre la actividad del viento solar y la pérdida atmosférica del planeta rojo en la actualidad.
• LPW (Langmuir Probes and Waves)-EUV: estudiará la distribución y densidad de la ionosfera marciana, además de medir la temperatura de los electrones de la misma. Los sensores LPW están situados en dos brazos desplegables de 7 metros de longitud. Durante la fase de crucero interplanetario los brazos estarán plegados, con una longitud de 1,5 metros. Estos sensores son similares a los que llevan las misiones THEMIS y STEREO. Además, LPW-EUV incluye tres sensores en el ultravioleta extremo (en los rangos 0,1-7, 17-22, y 121,6 nm) para observar la relación entre la intensidad de esta radiación y la formación de iones en la atmósfera de Marte.
• MAG (Magnetómetro): consiste en dos sensores situados en los extremos de los paneles solares que medirán el campo magnético alrededor de Marte, lo que ayudará a entender mejor los resultados de los instrumentos SWEA y LPW. Aunque Marte carece en la actualidad de un campo magnético global como la Tierra, MAG ayudará a entender mejor la distribución del campo magnético residual que existe en ciertas zonas de la corteza del planeta. Medirá campos con una intensidad de 0,1 nT a 60000 nT con una resolución temporal de un segundo.
• NGIMS (Neutral Gas and Ions Mass Espectrometer): un espectrómetro de masas para medir la composición de gases neutros e iones de la alta atmósfera marciana (de 125 km a 400 km de altura) en función de su masa y su carga eléctrica. Será vital para determinar las proporciones isotópicas de los elementos y entender el ritmo de escape al espacio de la atmósfera de Marte en el pasado. Este instrumento de 14 kg funcionará solamente doce minutos antes y después del paso de la nave por el periapsis y su diseño está basado en una de las partes del SAM de Curiosity.
• IUVS (Imaging Ultraviolet Spectrograph): este espectrógrafo observará la atmósfera en el ultravioleta (110-340 nm, con una resolución de 0,5 nm) para determinar su composición. Es muy parecido al instrumento UVIS de la sonda Cassini.

Periapsis de MAVEN sobre la superficie planetaria. Las estrellas marcan los puntos en los que la órbita bajará a 125 km de altura (NASA).