Espacio profundo 2

Deep Space 2 fue una sonda espacial de la NASA , parte del Programa del Nuevo Milenio . Incluía dos sondas espaciales miniatura altamente avanzadas que fueron enviadas a Marte a bordo del módulo de aterrizaje Mars Polar Lander en enero de 1999. ^{[ 1 ]} Las sondas fueron llamadas "Scott" y "Amundsen", en honor a Robert Falcon Scott y Roald Amundsen , los primeros exploradores en llegar al Polo Sur de la Tierra. Diseñada para ser la primera nave espacial en penetrar bajo la superficie de otro planeta, después de entrar en la atmósfera de Marte, la DS2 debía separarse de la nave nodriza Mars Polar Lander y precipitarse a la superficie utilizando únicamente un impactador aerodinámico , sin paracaídas . La misión fue declarada un fracaso el 13 de marzo de 2000, después de que todos los intentos de restablecer las comunicaciones tras el descenso quedaran sin respuesta. ^{[ 2 ]}

Los costos de desarrollo de Deep Space 2 fueron de US$28 millones. ^{[ 3 ]}

Deep Space 2, también conocida como "Microsonda de Marte" ^{[ 2 ],} fue la segunda nave espacial desarrollada bajo el Programa Nuevo Milenio de la NASA para probar en vuelo conceptos de tecnologías avanzadas para misiones espaciales. El propósito del programa era realizar demostraciones de tecnología de alto riesgo, con el lema "Asumir riesgos para reducir el peligro futuro" ^{[ 4 ]} . El proyecto fue liderado y operado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, con contribuciones de la Universidad de Arizona, la Universidad Estatal de Nuevo México, la Universidad del Norte de Arizona, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y otros ^{[ 5 ] .}

La misión Deep Space 2 tenía como objetivo validar técnicamente el concepto de sonda penetradora, impactando el planeta a alta velocidad, en lugar de desacelerar para un aterrizaje suave como hacen las sondas convencionales utilizadas para la exploración planetaria. El concepto de sonda penetradora representa una alternativa potencialmente más económica y ofrece la ventaja de permitir el acceso al subsuelo del planeta estudiado (en este caso, Marte).

Aunque el objetivo principal era validar la tecnología, las sondas también tenían objetivos para el análisis científico en Marte. Estos objetivos eran: “1) determinar la densidad, la presión y la temperatura atmosféricas en toda la columna atmosférica, 2) caracterizar la dureza del suelo y posiblemente la presencia de capas a una escala de decenas de centímetros, 3) determinar si hay hielo en el subsuelo y 4) estimar la conductividad térmica del suelo en profundidad”. ^{[ 6 ]} El objetivo final de dichas sondas era desplegar redes “alrededor de un planeta utilizando no más recursos que un solo aterrizaje bajo supuestos convencionales”. ^{[ 7 ]}

Las sondas fueron lanzadas junto con el módulo de aterrizaje polar de Marte el 3 de enero de 1999, a bordo de un cohete Delta II 7425.

Cada una de las sondas estaba equipada con cinco instrumentos para permitir el análisis de la atmósfera, la superficie y el subsuelo.

• Acelerómetro de descenso: El acelerómetro de descenso era un sensor disponible comercialmente diseñado para medir las aceleraciones debidas a la resistencia aerodinámica durante el descenso. Sus lecturas podían utilizarse para obtener un perfil de densidad de la atmósfera marciana a partir de los datos de aceleración, combinados con el conocimiento de la velocidad de la sonda y el coeficiente balístico. ^{[ 9 ]}

• Acelerómetro de impacto: El acelerómetro de impacto se construyó con un rango de ±120 000 g para la gran aceleración esperada en el impacto con la superficie de Marte. ^{[ 9 ]}

• Sensor meteorológico: proporciona datos de presión atmosférica y temperatura en el lugar de aterrizaje. Este sensor se ubicó en la parte posterior de la sonda para que permaneciera por encima de la superficie tras el impacto. Fue muestreado y registrado por el sistema de telecomunicaciones, lo que permite la adquisición de datos meteorológicos en caso de que el microcontrolador falle durante el impacto. ^{[ 9 ]}

• Sensores de temperatura de conductividad térmica del suelo: Dos sensores de temperatura de resistencia de platino determinarían las tasas de enfriamiento en la parte delantera del cuerpo una vez sumergida en la superficie. ^{[ 9 ]}

• Experimento de Agua Evolucionada: Un pequeño sistema de recolección de muestras en la parte delantera del módulo llevaría el regolito marciano a una cámara de calentamiento. La muestra se calentaría para permitir mediciones espectroscópicas del vapor resultante mediante un láser de diodo sintonizable miniaturizado . El Experimento de Agua Evolucionada fue el instrumento principal a bordo de la sonda. ^{[ 6 ]}

Se diseñaron componentes electrónicos y baterías a medida para las sondas Deep Space 2 con el fin de que soportaran aceleraciones extremadamente altas al impactar contra la superficie de Marte y las bajas temperaturas que experimentarían una vez en funcionamiento. Tanto los componentes electrónicos como las celdas personalizadas debían soportar un impacto del orden de 80 000 g y temperaturas operativas de hasta -80  °C. ^{[ 10 ]} Además, era posible una diferencia de aceleración de hasta 30 000 g entre la parte delantera y la trasera del cuerpo. ^{[ 11 ]}

Baterías

Junto con Yardney Technical Products, el JPL diseñó una batería con dos celdas no recargables de 6-14 V que utiliza la química de cloruro de litio-tionilo (Li-SOCl₂ ₎ para soportar las condiciones previstas. Las baterías se sometieron a pruebas de impacto y también a ciclos térmicos durante su desarrollo. ^{[ 11 ]}

Embalaje de productos electrónicos

Debido al formato de la sonda y a las duras condiciones de supervivencia, el JPL empleó técnicas innovadoras para asegurar la electrónica a bordo. Estas técnicas incluyeron la tecnología de encapsulado de chips (COB) para mejorar la densidad de empaquetamiento. ^{[ 12 ]} También se utilizó un cable umbilical flexible de 1 metro para conectar el penetrador frontal, que se desplazaría en caso de impacto. Se realizaron pruebas de impacto con modelos mecánicos (no funcionales) antes del lanzamiento para determinar si las estructuras resistirían. ^{[ 12 ]}

Las sondas llegaron a Marte junto con la misión Mars Polar Lander, aparentemente sin incidentes, pero nunca se restableció la comunicación tras el impacto. Se desconoce la causa del fallo.

Se encargó a una comisión de revisión de fallos que informara sobre los fallos de las sondas Mars Polar Lander y Deep Space 2. ^{[ 13 ]} La comisión de revisión no pudo identificar una causa probable del fallo, ^{[ 14 ]} pero sugirió varias causas posibles:

• El equipo de radio de la sonda tenía pocas probabilidades de sobrevivir al impacto.
• Es posible que las baterías hayan fallado con el impacto.
• Es posible que las sondas hayan rebotado al impactar.
• Es posible que las sondas hayan aterrizado de lado, lo que podría haber provocado un mal rendimiento de la antena o problemas en la geometría del enlace de radio.
• Es posible que las sondas simplemente hayan chocado con un terreno demasiado rocoso para su supervivencia.

La junta concluyó que las sondas y sus componentes no fueron probados adecuadamente antes del lanzamiento. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

A pesar de los fallos de Mars Polar Lander y las dos sondas Deep Space 2, Planum Australe , que sirvió como su objetivo de exploración, ^{[ 15 ]} sería explorado años después por el radar MARSIS de la Agencia Espacial Europea , que examinó y analizó el sitio desde la órbita de Marte e incluso determinó que el área tenía agua bajo su vasta área de hielo. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} Las imágenes obtenidas por MARSIS también determinaron que el agua descubierta bajo Planum Australe era de hecho agua salada . ^{[ 20 ] [ 21 ]}

• Exploración de Marte
• Espacio profundo 1
• InSight : módulo de aterrizaje exitoso en Marte que transporta una sonda de excavación similar con sensor de temperatura.
• Lista de misiones a Marte
• Lista de naves espaciales alimentadas por baterías no recargables

• Hoja informativa de JPL, Deep Space 2
• Archivo de datos del NSSDC, Espacio profundo 2
• "Kit de prensa: Misiones a Marte de 1998" (PDF) (Comunicado de prensa). Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio . 8 de diciembre de 1998. Consultado el 22 de abril de 2009 .

• Sitio web archivado de JPL Deep Space 2 (el sitio web original ya no existe).
• Informe sobre la pérdida de las misiones Mars Polar Lander y Deep Space 2.
  • (Parte 1) (véase la página 10 del informe (página 22 de este PDF) para conocer las conclusiones de la investigación de Deep Space 2)
  • (Parte 2)
  • (Parte 3)
  • (Parte 4)
  • (Parte 5) (véase la página 124 del informe (página 1 de este PDF) para conocer los posibles modos de fallo de Deep Space 2)