Trayectoria del Mars Pathfinder

En esta gráfica puede verse la trayectoria del Mars Pathfinder desde su comienzo en la Tierra, el 2 de Diciembre de 1996, hasta su meta en Marte el 4 de Julio de 1997.
Note cómo la Tierra (punto azul) 'pasa' a Marte (punto rojo) durante este período, ambos moviéndose en sentido antihorario, en este diagrama.

Qué es Navegación?

La principal responsabilidad del Equipo de Navegación es la de mantener la nave en la trayectoria planificada, durante la misión. En la fase de desarrollo, el Equipo ayudó a diseñar la trayectoria interplanetaria que logra los objetivos ceñida a varias restricciones, como uso de propelente y requisitos de protección planetaria. El Equipo provee al proyecto con predicciones de esta trayectoria para la nave y datos orbitales sobre los planetas y los satélites de Marte. En vuelo, el Equipo provee los mejores estimados para la trayectoria cumplida realmente por la nave y predicciones para la trayectoria futura. Basados en estas soluciones, planifican y generan las maniobras de corrección de trayectoria (TCMs), requeridas para mantener a la nave en la trayectoria deseada. Para el Mars Pathfinder, el Equipo de Navegación también proveerá la información utilizada para ejecutar un descenso exitoso a través de la atmósfera Marciana, y aterrizar en la superficie.

Diseño de Maniobras

A pesar de nuestros mejores esfuerzos, la nave no seguirá su curso planificado en forma exacta. Pequeñas desviaciones en el curso de vuelo deseado pueden convertirse en grandes errores a su llegada. También, las restricciones impuestas sobre la misión nos impiden seguir directamente el curso deseado, desde el inicio de la misión. Por estas razones, la nave será ocasionalmente comandada para disparar sus propulsores para cambiar su velocidad en ciertos puntos durante su crucero hacia Marte. Estos disparos de propulsores, o encendidos, se llaman maniobras de corrección de trayectoria, o TCMs. Los cambios de velocidad causados por los disparos de los propulsores alteran la trayectoria futura de la nave para que regrese al curso deseado, y llegue a Marte con la geometría apropiada para su entrada en la atmósfera.

Un total de cuatro TCMs están planificados para el Mars Pathfinder. Los primeros dos de ellos fueron planificados para los dos primeros meses de la misión, mientras la nave estaba todavía relativamente cerca de la Tierra. Los dos TCMs finales fueron planificados para cerca del final de la fase de crucero, cuando la nave está cerca de Marte. Los planes de contingencia permiten ejecutar una quinta maniobra, unas pocas horas antes de la entrada en la atmósfera, si es requerida.

TCMs 1 y 2

El Mars Pathfinder debe satisfacer dos requisitos de protección planetaria de la NASA, diseñados para minimizar la potencial contaminación del ambiente Marciano.
El primer requisito, es que la probabilidad de que la etapa superior del vehículo de lanzamiento no esterilizado llegue a la superficie de Marte, sea menor que 0,0001 (o 1/10.000). Esta etapa superior del vehículo de lanzamiento, podría ser llevada a Marte junto con el Pathfinder si hubiera alguna falla en el procedimiento de separación luego del encendido final, que coloca a la nave en camino hacia Marte.
Por esta razón, el estado a ser adquirido por el vehículo de lanzamiento, llamado el blanco de inyección, está desviado de Marte - sólo lo necesario para satisfacer el requerimiento de impacto. Esto significa que el vehículo de lanzamiento no colocará al Pathfinder en curso para su estado final de llegada deseado en Marte. Es responsabilidad de la nave misma el moverse hasta este curso durante su crucero de siete meses. TCM 1 es el primer paso para lograr las condiciones de entrada en Marte.

El segundo requisito de protección planetaria impuesto sobre el Pathfinder, es que la probabilidad de que el Pathfinder mismo impacte en Marte con una velocidad mayor que 1.100 Km/h, sea menor que 0,001 (o 1/1.000). Este requisito es cumplido diseñando los TCMs 1 y 2 para un blanco que está también desviado de las condiciones finales de llegada deseadas - de nuevo, sólo lo suficiente para cumplir el requisito. Este estado es seleccionado de modo que si se perdiera el control de la nave después del TCM 1 o 2, la nave llegue a la atmósfera Marciana con un ángulo de entrada llano, permitiendo a la atmósfera el frenarlo hasta menos de 1.100 Km/h al momento de impacto (asumiendo que el paracaídas no se abra).

El TCM 1 fue diseñado para cambiar del estado desviado de inyección de lanzamiento, al todavía desviado estado de llegada a Marte. El cambio requerido para moverse entre estos dos estados es conocido, de modo que la magnitud nominal de TCM 1 puede computarse en forma exacta. Este tipo de maniobra es llamado "determinista". Sin embargo, hay varios tipos de incertidumbres asociadas al diseño e implementación de maniobras en vuelo. Una segunda maniobra - TCM 2 - está planificada para seguir a TCM 1 para corregir cualquier error que pueda ocurrir en el diseño y/o ejecución de TCM 1. Si conociéramos la trayectoria de la nave exactamente, y si el sistema de propulsión pudiera ejecutar la maniobra perfectamente, no habría necesidad de hacer el TCM 2. Este tipo de maniobra se llama "estadística", puesto que sus características sólo pueden ser predichas por análisis estadístico de las varias fuentes de error.

TCM 1 fue exitosamente ejecutada en Enero 9, 1997.

TCM 2 fue exitosamente ejecutada en Febrero 3, 1997.

TCM 3 fue ejecutada en Mayo 7, 1997.
Desgraciadamente, la suerte no estaba con nosotros, y los pequeños errores de ejecución acumulados mientras se hacía la maniobra, han conspirado para colocar a la nave en una trayectoria que está justo afuera de las condiciones de entrada deseadas - si no se las corrigiera durante el TCM 4.

TCM 4 fue exitosamente ejecutada en Junio 25, 1997.

TCM 5:
Una quinta maniobra pudiera ser realizada justo antes de que el Pathfinder llegue a la atmósfera de Marte, a las 10 A.M. PDT (5 P.M. UTC) el 4 de Julio. Si fuera requerida para afinar el ángulo de entrada de 14,2 grados de la nave, sería realizada 12 horas o 6 horas antes de que el Pathfinder llegue a la atmósfera superior. El Equipo de Vuelo decidirá si llevar a cabo esta maniobra la noche antes del aterrizaje.

Actualizada: Julio 1 '97

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