Spirit rover


Spirit (designación oficial: MER-A, Mars Exploration Rover - A) es el primero de los dos robots que forma parte del Programa de Exploración de Marte de la NASA. La nave aterrizó con éxito en el planeta Marte a las 4:35 TUC del 4 de enero del 2004 y finalizó su actividad en marzo del 2010, momento en el que dejó de enviar comunicaciones. Su gemelo Opportunity aterrizó con éxito en Marte tres semanas después el 24 de enero del 2004.



El Spirit aterrizó en cráter Gusev aproximadamente a 10 km del centro del cráter a una latitud 14,5718° S y una longitud 175,4785° E. Un panorama muestra una superficie ligeramente inclinada llena de piedras pequeñas, con unas colinas en el horizonte a 27 km de distancia. El equipo de MER nombró el sitio del desembarco la "Columbia Memorial Station", en honor a los siete astronautas que fallecieron en el Transbordador Espacial Columbia.

El 27 de enero la NASA conmemoró la muerte de la tripulación del Apolo 1 nombrando tres colinas al norte de la zona de aterrizaje del Spirit como Colinas Apolo 1 y el 2 de febrero, se homenajeó a los astronautas de la misión final del Columbia nombrando 7 colinas al este del lugar de desembarco como Colinas del Columbia. Las siete crestas recibieron los nombres Anderson, Brown, Chawla, Clark, Husband, McCool y Ramon; la NASA ha sometido estos nombres a la Unión Astronómica Internacional para su aprobación.


La misión inicial para el Spirit era de 90 soles. La misión se alargó en varias ocasiones y hasta el 12 de junio, de 2007 habían pasado 1223 soles.


DISEÑO DEL SPIRIT

El Mars Exploration Rover (MER) está diseñado para poder ser albergado en el interior del morro de un cohete Delta II. El conjunto de la astronave está formado por varios módulos:

Rover - 185 kg (408 lb.)

Sonda de amartizaje - 348 kg (767 lb.)

Escudo posterior / Paracaídas - 209 kg(742 lb.)

Escudo térmico - 78 kg (172 lb.)

 Sonda de navegación - 193 kg (425 lb.)

Combustible - 50 kg (110 lb.)

Todo ello completa una masa total de 1.063 kg (2.343 lb.).





Los rovers gemelos fueron diseñados para atravesar con bastante facilidad sobre el terreno rocoso marciano



Para dar cuenta de la gran diferencia en el peso y centro de gravedad de Sojourner, el sistema de movilidad de la Mars Exploration Rovers se encuentra en la parte posterior del vehículo. Las ruedas son, naturalmente, más grandes y han evolucionado en el diseño. Cada rueda es aproximadamente de 26 centímetros (alrededor de 10 pulgadas) de diámetro y tiene un patrón de espiral flecture único que conecta la parte externa de la rueda con el radio para absorber el choque y evitar que la transferencia a otras partes del vehículo

La sonda de navegación



La sonda de navegación es el componente de la nave utilizado para realizar el viaje desde laTierra a Marte. Esta pieza tiene un diseño muy similar a la utilizada en la misión Mars Pathfinder y mide aproximadamente 2,65 m. de diamétro por 1,6 m. de altura, incluyendo la sonda de amartizaje.

La estructura principal es de aluminio, con un anillo exterior cubierto por los paneles solares de unos 2,65 m de diámetro.

Estos paneles solares están divididos en cinco secciones y pueden proporcionar más de 600Ws de energía en las proximidades de la Tierra y 300 W en Marte.

Un sistema de calefacción y varias capas de aislante mantienen los equipos electrónicos a una temperatura constante. Existe también un sistema de refrigeración por gas freón usado para eliminar el excesivo calor del ordenador principal y los sistemas de telecomunicaciones a

bordo y evitar su recalentamiento. Los sistemas de navegación permiten al ordenador de vuelo interactuar con otros componentes de la nave, como el sensor de luz solar, el navegador estelar y los equipos de calefacción.









Paracaídas

El paracaídas ayudará a desacelerar el vehículo de aterrizaje durante el ingreso, descenso y amartizaje. Está localizado en la cubierta superior.

Diseño del paracaídas

El diseño del paracaídas 2003 es parte del esfuerzo a largo plazo para el desarrollo de tecnología de paracaídas para Marte y tiene como base los diseños y experiencia de las misiones Viking y Pathfinder. El paracaídas para esta misión es 40% más grande que el del Pathfinder debido a que la carga más pesada para el Mars Exploration Rover es 80 a 85 kilonewtons (kN) cuando el paracaídas está totalmente inflado. En comparación, las cargas de inflado del Pathfinder fueron de aproximadamente 35 kN. El paracaídas fue diseñado y construido en South Windsor, Connecticut por la empresa Pioneer Aerospace 


Vehículo de aterrizaje

El vehículo de aterrizaje es una “concha” protectora que alberga el rover y lo protege, junto con las bolsas de aire, de las fuerzas de impacto.

El vehículo de aterrizaje es una estructura ligera y resistente, que consiste de una base y tres lados “pétalos” con la forma de un tetraedro. Su estructura consiste de barras y láminas que están hechas de materiales compuestos. Las barras están hechas de capas de fibra de grafito tejida en una tela, creando un material que es más ligero que el aluminio y más rígido que el acero. Se pegan (con pegamento) acopladores de titanio a las barras del vehículo de aterrizaje para permitir que se atornillen juntos. El rover es mantenido dentro del vehículo de aterrizaje con tornillos y tuercas especiales que se sueltan después del amartizaje con pequeños explosivos.


Salida del Rover hacia la superficie Marciana

El proceso de salida del rover del vehículo de aterrizaje se llama la fase de egreso. El rover debe ser capaz de salir del vehículo de aterrizaje sin que sus llantas se atasquen en el material de las bolsas de aire o caer desde una inclinación pronunciada

Para ayudar en el proceso de salida, los pétalos del vehículo de aterrizaje están provistos de un sistema de retracción que arrastra lentamente las bolsas de aire hacia el vehículo de aterrizaje para alejarlas de la trayectoria del rover (este paso se realiza antes de la apertura de los pétalos del vehículo de aterrizaje.) Una pequeñas rampas están conectadas a los pétalos, los cuales se despliegan y crean superficies “para transitar” y abarcan espacios grandes entre los pétalos del vehículo de aterrizaje. Estas rampas pequeñas apodadas “Alas de Murciélago” están hechas de tela Vectran. Estas alas ayudan a cubrir terreno desigual y peligroso, obstáculos de roca, y material de las bolsas de aire que haya quedado y que pueda enredarse en las llantas del rover.

Sistema de tracción

Cada Rover tiene 6 ruedas montadas en una suspensión tipo mecedora que garantiza que las 6 ruedas estará en contacto con el suelo al moverse sobre terreno escabroso. El diseño mecedora garantiza que el cuerpo del Rover solamente se mueva la mitad del rango de movimiento que las “patas” y ruedas puedan experimentar sin este sistema de suspensión. Este mismo diseño permite que el Rover supere obstáculos (tales como rocas) o a través de depresiones mayores que el
diámetro de la rueda (250 mm). Cada rueda tiene también “tacos” los cuales proporcionan agarre para escalar en arena suave o para pasar sobre rocas. Cada rueda tiene su propio motor. Las dos ruedas frontales y las dos traseras también tienen motores individuales de dirección (uno cada una.) La capacidad de dirección permite al Rover dar un giro total de 360 grados y virajes cerrados. El Rover está diseñado para soportar una inclinación de 45 grados en cualquier dirección sin voltearse. Sin embargo, el Rover está programado por medio de sus “límites de protección de fallas” de su programa de evasión de peligros para evitar exceder inclinaciones que excedan los 30 grados durante sus travesías.

Sistemas de energía y electrónica

Cuando los paneles solares están totalmente iluminados, generan aproximadamente 140 W hasta para 4 h por día marciano (sol). El Rover necesita aproximadamente 100 watts para impulsarse. El sistema de energía del Rover incluye dos baterías recargables de ion litio con un peso de 7,15 kg cada una, que proporcionan energía al Rover cuando el sol no brilla, especialmente en la noche. A lo largo del tiempo, las baterías se degradarán y no podrán ser capaces de recargarse a su potencia total inicial. En comparación, la futura misión del Laboratorio Científico Marciano utilizará generadores termoeléctricos de radioisótopos (GTR) que durarán aproximadamente un año marciano para proporcionar energía a su gran cantidad de instrumentos. Se están considerando paneles solares para las misiones del LCM, pero los GTRs dan mayor versatilidad al trabajo en ambientes oscuros y altas latitudes en donde la energía solar no es un método eficiente para generar energía.

Se pensaba que para el sol 90 de la misión, la capacidad de los paneles solares para generar energía eléctrica se reduciría a aproximadamente 50 vatios. Esto se debe a la acumulación de polvo sobre los paneles así como el cambio de estación. Sin embargo, casi dos años terrestres después, la generación de energía eléctrica oscila entre 300 y 900 vatios-hora por sol, dependiendo de la acumulación de polvo. Han ocurrido eventos de limpieza (probablemente el viento) más frecuentemente de lo que la NASA había anticipado, conservando los paneles solares relativamente libres de polvo extendiendo la vida de la misión.

Los Rover ejecutan un sistema operativo incrustado en un CPU de 20 Mhz RAD6000 protegido contra la radiación con 128 MB de memoria DRAM con detección y corrección de errores y 3 MB de EEPROM. Los Rovers también cuentan con 256 MB de memoria flash. Para poder sobrevivir durante las diferentes fases de la misión, los “órganos vitales” del Rover no deben exceder temperaturas extremas de -40 °C a +40 °C. Por la noche los Rovers son calentados por 8 unidades calentadoras de radioisótopos (RHU) los cuales general 1 W cada uno de energía térmica proveniente de la desintegración de radioisótopos, junto con calentadores eléctricos que funcionan únicamente cuando es necesario. Se utiliza una capa de oro pulverizado y otra capa de aerogel como aislante.











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