La sonda Huygens desciende hacia la superficie de Titan .
La mision Cassini Huygens es una mision conjunta de la NASA y la ESA cuyo objetivo era y es la exploracion del sistema planetario de Saturno , incluyendo su atmosfera , sus anillos , magnetosfera y algunas de sus lunas , Titan y sus lunas heladas .
La mision se compone de dos partes - la sonda Cassini actualmente activa y la sonda Huygens cuya mision termino hace mas de nueve años , lanzada el 15 de octubre de 1997 desde Cabo Cañaveral a bordo de un impulsor Titan-IV /Centauro , para alcanzar Saturno , la sonda Cassini Huygens ha tenido que sobrevolar - en forma de ayuda gravitatoria -Venus el 21 de abril de 1998 , lo hizo de nuevo sobre Venus el 20 de junio de 1999 , con la Tierra el 16 de agosto de 1999 y con Júpiter el 30 de diciembre del 2000 .
Una vez alcanzada la orbita de Saturno , el 1 de julio del 2004 , la sonda Cassini se dedico al estudio de la atmosfera , magnotosfera y las estructuras que conforman los anillos , entretanto la sonda Huygens se desprendio el 25 de diciembre del 2004 y tras un viaje de 22 dias , se interno en la inescrutable atmosfera de Titan .
La sonda Huygens acoplada a la sonda Cassini y los ingenieros realizando los ultimos ajustes antes del lanzamiento .
La sonda Huygens fue diseñada y construida por la Agencia Espacial Europea , ESA , con un peso total de 350 kilos , su mision principal era la de descender por la atmosfera de Titan en paracaidas durante 150 minutos como maximo para posarse en la superficie y permanecer en ella funcionando un minimo de 3 minutos y posiblemente mas de una hora , durante este periodo de tiempo debia analizar la atmosfera , tomando muestra de los aerosoles presentes en ella y mediciones espectrales , analizando su composicion y propiedades .
Tambien tomaria fotografias de la superficie y caracteristicas del suelo ya que hasta aquel momento no se conocia la composicion ni el estado de la superficie , mientras tanto la sonda Cassini apuntaria sus antenas directamente hacia la superficie de Titan durante el tiempo que duraba el descenso y la media hora posterior para volverse a girar de nuevo hacia la Tierra para retransmitir los datos tomados por la sonda Huygens .
Los objetivos cientificos diseñados para la mision fueron :
* Determinar la abundancia de componentes en la atmosfera , incluyendo gases nobles , establecer proporciones de isotopo de elementos abundantes , reducir los posibles escenarios de formacion y evolucion de Titan y su atmosfera .
* Observar las distribuciones verticales y horizontales de rastros de gases , busqueda de moleculas complejas organicas , investigar fuentes de energia de la quimica atmosferica , modelar la fotoquimica de la estratosfera , estudio de formacion y composicion de aerosoles .
* Mediciones de vientos y temperaturas globales , investigar la fisica de las nubes , la circulacion general y efectos estacionales en la atmosfera de Titan , busquedas de relampagos .
* Determinar el estado fisico , la topografia y la composicion de la superficie , deducir la estructura interna de Titan .
* Investigar la atmosfera superior , su ionizacion y su papel como una fuente de material neutro e ionizado para la magnetosfera de Saturno .
Huygens y su escudo protector .
Su escudo termico se concibio para desacelerar a la sonda durante su entrada en la atmosfera a una velocidad de 6 km/s a 400 m/s ( match 1.5 ) a unos 160 kilometros de altitud , en ese momento el escudo debia desprenderse abriendose el paracaidas y tras un descenso de 2.5 horas , podrian empezar los principales experimentos cientificos .
Esquema de la sonda Huygens .
Momento del acoplamiento del escudo termico a la sonda Huygens .
Huygens y el esquema del descenso .
De los 350 kilos de la sonda Huygens , 318 correspondian a la sonda misma , pero los 30 kilos restantes eran el equipo de apoyo de sonda ( PSE ) que permanecio conectado a la sonda Cassini despues de la separacion de la sonda , la PSE consistio en tres elementos :
* cuatros cajas a bordo del orbitador Cassini , dos para el soporte avionico , (PSA ) , un receptor de entrada frontal ( RFE ) y un receptor con un oscilador ultra estable ( RUSO )
* dispositivo de ejecucion y giro ( SED ) .
* el arnes ( incluyendo el cordon umbilical ) que provee de energia , señales de radiofrecuencias y links de datos entre el PSA , la sonda Huygens y el orbitador .
La sonda Huygens soporto las temperaturas mas bajas justo en el momento de la separacion de la sonda Cassini , para asegurarse de que ningunos de los instrumentos y equipos baja su temperatura por debajo de los limites permitidos , la sonda llevó varios calentadores de radioisotopos (RHU) que generaron el calor de 1 vatio cada uno .
La losetas de fibra de silicio superficiales protegieron la cubierta de fibra de carbono posterior de las temperaturas de 1800 K generados por la friccion , el sistema termico se desprendio de manera controlada , inicialmente se liberó la cubierta posterior actuando el paracaidas piloto , y tras él , el paracaidas principal , una vez reducida la velocidad hasta los 80 m/s se desprendio el escudo frontal ya innecesario .
Esperando las señales del descenso de la sonda Huygens en control de mision el 14 de enero del 2005.
Largo tiempo despues del lanzamiento , unos tenaces ingenieros descubrieron que el equipo de comunicacion de la Cassini tenia un fallo critico de diseño , que hubiese causado la perdida de todos los datos transmitidos por la sonda Huygens , dado que Huygens era demasiado pequeña para transmitir directamente a la Tierra , estaba diseñada para transmitir por radio a la Cassini la telemetria obtenida durante el descenso , que a su vez la retransmite a la Tierra usando su antena principal de 4 metro de diametro , algunos ingenieros , entre los que se pueden mencionar a los empleados de la ESA en Darmstadt , Claudio Sollazo y Boris Smeds , se sentian intranquilos sobre el hecho de que , en su opinion , esta caracteristica no habia sido probada antes del lanzamiento en condiciones realistas , Smeds logro con ciertas dificultades convencer a sus superiores para ejecutar tests adicionales mientras la Cassini estaba en vuelo , al principio del 2000 , envio datos simulados de telemetria a varios grados de potencia y desplazamiento doppler desde la Tierra a la Cassini .
Sucedio que la sonda Cassini fue incapaz de retransmitir los datos correctamente , la razon : cuando Huygens desciende a Titan , acelera relativamente a la Cassini , causando que su señal se desplace debido al efecto doppler , , de esta manera , el hardware de Cassini fue diseñado para recibir en un rango de frecuencias desplazado , sin embargo el firmware no fue diseñado teniendo en cuenta que el efecto doppler no solo cambia la frecuencia portadora , sino tambien el tiempo de los bits , codificados a 8.192 bits por segundo y esto no era tenido en cuenta por la programacion del modulo .
Reprogramar el firmware era imposible y como solucion , la trayectoria tuvo que ser cambiada , Huygens se separo un mes despues , diciembre de 2004 en vez de noviembre , y se aproximo a Titan en un rumbo tal que sus transmisiones viajan perpendicularmente a su direccion de movimiento respecto a la Cassini , reduciendo ampliamente el efecto doppler .
El cambio de trayectoria anulo el fallo de diseño y la transmision se realizo con exito .
Aqui el video del descenso de la sonda Huygens , es una forma de montaje sobre las imagenes enviadas por la sonda Huygens .
El 25 de diciembre del 2004 , en la tercera orbita del orbitador Cassini alrededor de Saturno , la sonda Cassini se deshizo de la sonda Huygens , durante 22 dias viajo en solitario a su encuentro con Titan , el 14 de enero del 2005 , la sonda Huygens descendio a la superficie de Titan , la fase de descenso duro 2 horas y 27 minutos con 1 hora y 10 minutos en la superficie .
Las maniobras de orientacion de la Cassini fue ejecutada el 17 de diciembre del 2004 , enviando a Cassini-Huygens en una trayectoria de impacto directo con Titan , tal maniobra era necesaria ya que una vez puesto en libertad no habia manera de cambiar la trayectoria de Huygens , el 25 de diciembre de 2004 a las 02.00 UTC , el dispositivo de centrifugado/ eject (SED) de la Cassini-Huygens se separo con una velocidad relativa de 0,35 m/s y una velocidad de giro 7,5 rpm , la sonda descendio por debajo del ecuador de Titan y en el lado diurno de Titan .
El angulo de entrada de la sonda fue de -65 · + 3 · , este angulo de entrada permitio a la sonda llegar a la superficie , no habia comunicacion entre la Cassini y la Tierra mientras se desprendio la sonda Huygens , con toda la telemetria para su posterior reproduccion .
Finalmente el 14 de enero del 2005 y a las 9.06 GMT , la sonda Huygens alcanzo la altura de interfaz , 1270 kilometros de altura , antes de esta marca dos eventos cruciales tuvieron que marco la transicion de la fase de crucero a la fase de las operaciones :
* 04.44 UTC , unidad timer mision ( MTU ) activa la sonda Huygens .
* 07.02 UTC , Cassini volvio a señalar el SAG en el sitio de aterrizaje a fin de comunicarse con la sonda , las comunicaciones durarian 4 horas 36 minutos despues de la interfase y en ese momento Huygens pasaria sobre el horizonte con respecto a la Cassini .
Junto a las lecturas de los instrumentos ,el descenso de Huygens fue localizados por los radiotelescopios de todo el mundo , que supervisaban la señal portadora enviada por un transmisor activado cuando el primer paracaidas se desplego , la confirmacion de la deteccion de esta señal por el plato de Green Bank alrededor de las 10.30 UTC , fue el primer indicio de la la sonda descendio con exito , a una altitud de 700 metros , se activo la lampara pendiente , el proposito de esta lampara no era para iluminar el lugar de descenso , sino para proporcionar una fuente de luz monocromatica que permitia a los cientificos determinar con precision la reflectividad de la superficie , el nivel de luz en la superficie de Titan es 1.000 menos de la luz solar y 1.000 veces mas fuerte que la luz de Luna llena .
Cronologia de los eventos :
| Planta UTC | Entrada wrt Tiempo | Evento |
| 06 de enero 2005 | ||
| 11:53 | Naves espaciales configurado para la retransmisión de la sonda. Todos los instrumentos excepto MAG se apagan | |
| 07 de enero 2005 | ||
| 09:00 | -07d 00h | Comienza relé Sonda secuencia crítica. 8 días período de calma de actividad mínima nave espacial antes de la transmisión comienza; Orbiter en el control de proa |
| 14 de enero 2005 | ||
| 06:26 | Establecer indicadores de grabadora de estado sólido para la grabación de la sonda | |
| 06:38 | - 28m 02h | Transición a la hélice de control para el relé |
| 06:48 | - 18m 02h | Realizar configuración final grabadora para relé |
| 06:50 | - 16m 02h | Encienda los receptores de la sonda |
| 07:02 | - 04m 02h | Gire Orbiter para que apunte a Titán |
| 07:14 | - 01h 52m | Gire a Titán completa |
| 07:17 | - 01h 49m | Desactivar X downlink banda |
| 08:44 | - 22m 00h | Sonda convierte en transmisores; Modo de bajo consumo |
| 09:06 | + 00m 00h | Sonda alcanza la altitud de interfaz. Altitud de entrada = 1.270 kilometros |
| 09:08 | + 02m 00h | Sonda siente máxima deceleración |
| 09:09 | + 03m 00h | Paracaídas piloto implementada en 170-190 km de altitud Velocidad = Mach 1,5 paracaídas piloto es de 2,6 m de diámetro |
| 09:09 | + 03m 00h | Cubierta de popa en libertad, paracaídas principal desplegado Altitud 160-180 km Velocidad = Mach 1,5 2,5 segundos después de paracaídas piloto desplegada paracaídas principal es 8.3m de diámetro |
| 09:10 | + 04m 00h | Sonda comience la transmisión con Orbiter |
| 09:10 | + 04m 00h | Suelte escudo frontal Transmisores de alta potencia Istruments configurados para descenso mediciones comienzan 152-175 km velocidad <Mach 0.6 |
| 09:25 | + 19m 00h | Separación del paracaídas principal Implementar estabilizar paracaídas de frenado 110-140 km de altitud Drogue es de 3m de diámetro |
| 09:42 | + 36m 00h | Sensor de proximidad superficie activada a 60 km de altitud |
| 09:49 | + 43m 00h | Efectos de formación de hielo posibles para sondear a los 50 km de altitud |
| 11:12 | + 06m 02h | Titan-C orbitador máxima aproximación. Inbound 60 000 kilometros sobrevuelo a 5,4 kms -1 , 93 grados de fase |
| 11:23 | + 17m 02h | Lámpara de imágenes de descenso en |
| 11:27 | + 21m 02h | Superficie de impacto, fase de descenso final. Puede variar ± 15 min en función de tiempo de descenso |
| 13:37 | + 31m 04h | Orbiter deja de recopilar datos de la sonda. máximo de 4 horas y 36 minutos de la recolección de datos |
| 13:39 | + 33m 04h | Escribe proteger las particiones de datos de la sonda. Particiones A5 y B5 de la grabadora de estado sólido están protegidos de más de escritura de datos. |
| 13:47 | + 41m 04h | Gire Orbiter para que apunte a la Tierra |
| 13:50 | + 44m 04h | A su vez a la Tierra completa |
| 13:59 | + 53m 04h | Secuencia crítica termina; comienza S07 fondo secuencia B |
| 14:00 | + 54m 04h | Post-sonda se inicia el seguimiento. Canberra receptora estación de 70m, a 10 minutos de bloqueo DSN asignado |
| 14:07 | + 01m 05h | Primeros datos de telemetría enviados a la Tierra |
| 14:10 | + 04m 05h | La reproducción de los datos de la sonda comienza en Canberra a 66.360 bps |
| 16:50 | + 44m 07h | Finaliza la reproducción de la primera partición de la primera copia de datos de la sonda recibida en la Tierra |
| 16:57 | + 51m 07h | Ascendente anillo cruce del plano Distancia = 18,4 radios de Saturno |
| 17:53 | + 47m 08h | Iniciar el seguimiento en Madrid 70m. La velocidad de datos mejorada a 142.200 bps |
| 21:00 | + 54m 11h | Terminar primero la reproducción completa de todos los datos de la sonda. Juego completo de todos los datos de la sonda copias recibida en la Tierra |
| 15 de enero 2005 | ||
| Doce y veintidós | En primer conjunto completo de datos de la sonda Huygens alcanza Centro de Operaciones. A más tardar el tiempo indicado, probablemente hasta ~ 3 horas antes | |
| 02:28 | + 17h 22m | Iniciar el seguimiento a 70m Goldstone |
| 11:00 | + 01d 02h | Encendido de los instrumentos del orbitador, si Orbiter es procedimiento saludable y la reproducción según el plan |
| 12:23 | + 01d 03h | Terminar la reproducción nominal de los datos de la sonda |
Mientras la sonda Huygens descendia , y por debajo de las brumas eternas de su atmosfera , una imagen parecida a la Tierra se empieza a ver , un mundo parecido al nuestro pero a mas de 1.200 millones de km .
Ultima imagen de la sonda Huygens , parece rocas alli en Titan , tiene la consistencia entre hielo y nieve .
No debemos olvidar a esos dos ingenieros , Claudio Sollazo y Boris Smeds , sin ellos , y gracias a su tenacidad y celo , fue posible ver la enigmatica superficie de Titan , si ellos no hubieran hecho lo que hicieron , hoy en dia , nunca sabriamos si la sonda Huygens llego en perfecta condiciones a la superficie , gracias a ellos , millones de personas nos deleitamos con la imagen de un mundo parecido a la Tierra .
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