Secuencia de Entrada, Descenso, y Aterrizaje

Esta secuencia comienza a la hora de recepción terrestre 17:02 Coordinated Universal Time (UTC) que es equivalente al Greenwich Mean Time (GMT).
La hora de recepción Terrestre, es la hora a la que recibimos las transmisiones del Pathfinder. La hora en Marte es aproximadamente diez minutos más temprano, puesto que toma a la luz y a las ondas de radio aproximadamente diez minutos para llegarnos desde Marte.
El 4 de Julio, la hora en Greenwich, Inglaterra, será 17:02 o 5:02 P.M., y en el JPL en Pasadena, California, la hora será 10:02 A.M. Pacific Daylight Savings Time (PDT). En este punto en la secuencia, estamos a 30 segundos de entrar en la atmósfera Marciana.

Por favor note que estas imágenes sirven sólo como una guía visual. Los eventos finales de la Secuencia de Entrada, Descenso, y Aterrizaje, ocurren tan rápidamente, que algunos eventos pasarían desapercibidos si se los mostrara en tiempo real. Refiérase a las tablas que los listan, para las horas precisas de los eventos. La duración total de la secuencia es de aproximadamente 8 minutos.

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El proceso de entrada, descenso y aterrizaje para el Mars Pathfinder comenzará días antes del aterrizaje, cuando los controladores en el JPL enviarán comandos a la nave, para decirle precisamente cuándo y como comenzar la compleja serie de pasos autónomos necesarios para aterrizar en forma segura en la superficie de Marte. Estos comandos son enviados en forma periódica, hasta unas pocas horas antes del aterrizaje, cuando los controladores en la Tierra tendrán el más preciso conocimiento sobre dónde está la nave en relación con Marte (el efecto del pozo gravitatorio de Marte, no será sentido hasta que la nave esté a menos de 48 horas de Marte).

El aterrizaje ocurrirá cerca de las 3:00 AM hora local de Marte, que será cerca de las 10:00 AM PDT el Viernes 4 de Julio de 1997. Desde una hora y media antes del aterrizaje, hasta unas tres y media horas después, la nave estará bajo el control del software autónomo de abordo, que controla en forma precisa los numerosos eventos que deberán ocurrir.

El rápido acercamiento del Pathfinder a Marte, comienza con la ventilación del fluido de enfriamiento del sistema de rechazo de calor. Este fluido es circulado alrededor del perímetro de la etapa de crucero, y dentro del módulo de aterrizaje, para mantener fríos al módulo de aterrizaje y al explorador, durante los 7 meses de la fase de crucero de la misión.

Su misión cumplida, la etapa de crucero es entonces lanzada del vehículo de entrada, cerca de media hora antes del aterrizaje, a una distancia de 8.500 Km. de la superficie de Marte.

Varios minutos antes del aterrizaje, la nave comienza a entrar en los bordes exteriores de la atmósfera, cerca de 125 Km. (80 mi.) arriba de la superficie. Con el giro estabilizado en 2 r.p.m., y viajando a 7,5 Km/seg, el vehículo entra en la atmósfera con un ángulo llano de 14,8 grados. Un ángulo de entrada más llano resultaría en que el vehículo rebotara de la atmósfera, mientras que un ángulo de entrada más agudo, no daría tiempo suficiente para cumplir con todas las tareas de entrada, descenso y aterrizaje. Un 'aeroshell' (incluyendo el escudo de calor) derivado del Viking, protege el módulo de aterrizaje del intenso calor de la entrada. En el momento de máximo calentamiento, el escudo de calor absorbe más de 100 megawatios de energía térmica. La atmósfera Marciana frena al vehículo desde 7,5 Km/seg, hasta sólo 400 m/seg (900 mph).

Entonces, la deceleración de entrada, detectada por los acelerómetros de abordo, da inicio a una secuencia de eventos preprogramados que son completados en relativamente rápida sucesión.

El despliegue del único paracaídas, de 7,3 m de diámetro, ocurre 2-3 minutos después de la entrada a la atmósfera, a una altura de 5-11 Km sobre la superficie, eventualmente frenando al vehículo hasta 65 m/seg. El paracaídas es de un diseño similar a los usados en el programa Viking, pero tiene una banda más ancha alrededor del perímetro, que ayuda a minimizar el bamboleo.

El escudo de calor es pirotécnicamente separado del módulo de aterrizaje 20 seg. más tarde, y se desprende a una altura de 2-9 Km. El módulo de aterrizaje pronto comienza a separarse del escudo posterior, y baja a "rappel" por una cinta de metal con un sistema de freno centrífugo construido dentro de uno de los pétalos del módulo de aterrizaje.

El lento descenso por la cinta de metal coloca al módulo de aterrizaje en posición, al final de una correa, o brida, de Kevlar tejido, sin descargar al paracaídas o colocar cargas excesivas en el escudo posterior. La brida de 20 m provee espacio para el despliegue de las bolsas de aire, distancia de los chorros de escape de los cohetes de combustible sólido, y un aumento en la estabilidad. Una vez que el módulo de aterrizaje a bajado a su posición al final de la brida, el altímetro de radar es activado para ayudar a secuenciar los tiempos para inflar las bolsas de aire, disparar los cohetes del escudo posterior, y cortar la brida de Kevlar.

El radar Honeywell del módulo de aterrizaje debería detectar la superficie cerca de 32 seg. antes del aterrizaje, a una altura de cerca de 1,5 Km. Las bolsas de aire son infladas cerca de 8 seg. antes de aterrizar, a una altura de 300 metros sobre la superficie.

Las bolsas de aire tienen dos disparos pirotécnicos, el primero de ellos corta las cuerdas de amarre y suelta las bolsas. El segundo, 0,25 seg. más tarde, y 4 seg. antes del disparo de los cohetes, enciende tres generadores de gas que inflan las tres bolsas de 5,2 m de diámetro, hasta algo menos de 1 psi. de presión en menos de 0.3 seg.

El escudo posterior cónico, arriba del módulo de aterrizaje, contiene tres cohetes de combustible sólido, cada uno provee cerca de una tonelada de fuerza durante más de 2 segundos. Son activados por la computadora en el módulo de aterrizaje. Los cables eléctricos que corren por la brida cierran los contactores en el escudo posterior, que encienden los tres cohetes en el mismo instante.

El breve disparo de los cohetes sólidos a una altura de 80-100 metros, está previsto para detener el movimiento de descenso del módulo de aterrizaje a unos 12 metros (±10 m) sobre la superficie. La brida que separa al módulo de aterrizaje del escudo, es entonces cortada en el módulo de aterrizaje, resultando en que el escudo suba hacia adentro del paracaídas bajo el impulso residual de los cohetes, mientras que el módulo de aterrizaje, envuelto en las bolsas de aire, cae hacia la superficie.

Debido a que es posible que el escudo estuviese a un pequeño ángulo en el momento en que disparen los cohetes, el impulso de los cohetes podría impartir una gran velocidad lateral a la combinación módulo de aterrizaje/bolsas de aire. De hecho, el resultado podría ser tan grande como 25 m/seg, a un ángulo de 30 grados con el terreno.

Se espera que el módulo de aterrizaje pudiera rebotar al menos 12 m sobre el suelo, y saltar 100-200 m entre rebotes. (Las pruebas del sistema de bolsas de aire verificaron que es capaz de soportar impactos mucho mayores, y rebotes más grandes).

Una vez que el módulo de aterrizaje se haya detenido sobre la superficie, explotan los dispositivos pirotécnicos en los cerrojos de los pétalos, para permitir su apertura. Los cerrojos que traban los robustos pétalos laterales en posición, son necesarios debido a las fuerzas de tracción ejercidas sobre ellos por el sistema de bolsas de aire desplegado.

Junto con la liberación de los cerrojos de los pétalos, un sistema de retracción comenzará a arrastrar lentamente las bolsas de aire hacia el módulo de aterrizaje, rompiendo los portillos de ventilación en los lados de cada bolsa, y en el proceso, desinflando las bolsas a través de un filtro de tela. Las bolsas son arrastradas hacia los pétalos por cuerdas internas que se extienden entre unas pestañas dentro de las bolsas de aire y pequeños cabrestantes en cada uno de los lados del módulo de aterrizaje.

Hay un motor de alta torsión en cada una de las bisagras de los pétalos. Si el módulo de aterrizaje se detuviera sobre uno de sus lados, será enderezado abriendo un pétalo con el motor, para colocarlo en posición sobre su base. Una vez enderezado, los otros dos pétalos se abren.

Se han previsto cerca de tres horas para retraer las bolsas de aire y desplegar los pétalos del módulo de aterrizaje. En este tiempo, el transmisor de radio de banda X del módulo de aterrizaje, estará apagado por primera vez desde su lanzamiento el 4 de Diciembre de 1996. Esto ahorra baterías, y permitirá enfriarse a la electrónica del transmisor, después de haber sido calentada durante la entrada sin el sistema de enfriamiento. También dará tiempo a que la Tierra se eleve bastante sobre el horizonte local, y esté en una mejor posición para las comunicaciones con la antena de baja ganancia del módulo de aterrizaje, más tarde en la mañana.

Las transmisiones digitales normales cesarán cerca del momento de la separación de la etapa de crucero, debido a la dinámica del proceso de entrada, descenso y aterrizaje. En su lugar, la señal portadora del transmisor, y sus bandas laterales, serán grabadas por la estación de Madrid de la Red de Espacio Profundo, de manera que puedan discernirse los efectos sobre la señal de los diversos eventos. El enlace digital se reanudará automáticamente 3,5 horas después del aterrizaje, mucho después de que las bolsas de aire hayan sido retraídas y los pétalos hayan sido abiertos.

Esta concepción artística muestra al módulo de aterrizaje del Pathfinder en su configuración final, en la superficie de Marte. El vehículo "Sojurner", en el primer plano, es desplegado desde uno de los pétalos. La superficie superior de cada pétalo es un panel solar, que provee de energía a la sonda Pathfinder.

Esta secuencia fue hecha posible por:

Kirk Goodall, Mars Pathfinder Web Engineer

Gordon Wood, Mars Pathfinder Flight Engineer

Actualizada: Junio 30 '97

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