Programa Viking

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Programa Viking
Ilustración de una sonda Viking; el aterrizador (abajo, en la cásula) se separa del orbitador (NASA).
Viking I
Tipo de misión: Orbitador y aterrizador marciano
Fecha y hora de lanzamiento: 20/8/ 1975 (21:22:00 UTC)
Cohete lanzador: Titan III-E- Centaur
Lugar de lanzamiento: Cabo Cañaveral (Complejo de Lanzamiento 41)
Masa total: 3527 kg
Viking II
Tipo de misión: Orbitador y aterrizador marciano
Fecha y hora de lanzamiento: 9/9/ 1975 (18:39:00 UTC)
Cohete lanzador: Titan III-E- Centaur
Lugar de lanzamiento: Cabo Cañaveral (Complejo de Lanzamiento 41)
Masa total: 3527 kg

El programa Viking de la NASA consistió en dos misiones no tripuladas al planeta Marte, conocidas como Viking I y Viking II. Este programa venía a suceder a la Mariner 9, una sonda orbital lanzada a Marte en 1971 con notable éxito; las naves Viking supondrían además las primeras dos misiones de aterrizaje americanas sobre Marte y el primer estudio biológico del mismo. Cada misión poseía una sonda orbital (VO o Viking Orbiter) diseñada para fotografiar la superficie marciana desde la órbita del planeta, y actuar como un "intermediario" de comunicaciones entre la Tierra y la sonda Viking de aterrizaje o VL (Viking Lander), que se separaría de ésta y se posaría sobre la superficie del planeta. Fue la misión más cara y ambiciosa jamás enviada a Marte hasta la fecha, con un coste total aproximado de 1000 millones de dólares de la época.[1] Fue muy exitosa, y aportó la mayor parte de la información sobre Marte de la que se dispuso hasta finales de la década de 1990, con la llegada de los primeros rovers marcianos.

El Viking I se lanzó el 20 de agosto de 1975 y el Viking II el 9 de septiembre del mismo año, ambas a bordo de un cohete Titan III-E. Una vez llegados a la órbita de Marte, durante varios meses, las sondas orbitales realizaron un reconocimiento de la superficie; una vez seleccionados los lugares de aterrizaje, las dos secciones de la sonda se separaban, y la sección de aterrizaje ingresaba en la atmósfera de Marte, posándose suavemente en el lugar previsto. Los orbitadores continuaban fotografiando y llevando a cabo otras operaciones científicas, mientras los Viking Lander desplegaban instrumental científico en la superficie. La sonda (compuesta de ambas partes) completamente cargada de combustible, tenía una masa de 3527  kg.

Sonda Orbital: Viking Orbiter

El orbitador se basaba en la nave Mariner 9. Era un octágono de unos 2,5 m de diámetro, con una masa, en el momento del lanzamiento, de unos 2500 kg, de los cuales 1445 kg eran combustible y gas (para controlar la altitud de la sonda una vez en Marte). Los objetivos principales de los orbitadores Viking eran:

  • El transporte de la sonda de aterrizaje (VL-1 y VL-2).
  • Fotografiar la superficie de Marte a modo de mapa del planeta.
  • Llevar a cabo una misión de reconocimiento para ubicar y certificar posibles áreas de aterrizaje.
  • Actuar como un intermediario de comunicaciones para los Viking Lander.
  • Detectar eventuales modificaciones del medio ambiente marciano.

Las ocho caras de la estructura anular (esto es, con forma de anillo) tenían una altitud de 0,4572 m, y tenían un ancho de 1397 mm y 508 mm, alternativamente. La altura total de la sonda era de 3,29 m. Había 16 componentes modulares, 3 en cada una de las 4 caras más largas, y 1 en cada cara corta.[2]

Calendario de la misión orbital

Lanzamiento del Titan III con la Viking I a bordo.
Perfil de una misión Viking: 1. Lanzamiento; 2. Órbita de transferencia interplanetaria hacia Marte (duración 305-360 días); 3. Inserción en órbita marciana; 4. Separación del orbitador y el aterrizador (3000 km de altitud); 4. Desorbitación; 5. Frenado atmosférico (250 km de altitud, 14000 km/h); 6. Despliegue del paracaídas (6,4 km de altitud, 1600 km/h); 7. Eyección del escudo térmico y despliegue de las patas de aterrizaje (5,7 km de altitud); 8. Eyección del aterrizador y retropropulsión (1,2 km de altitud, 250 km/h); 7. Aterrizaje sobre la superficie (2,5 km/h).

Viking Orbiter I

Fecha Órbita Operaciones
20/8/1975 - Lanzamiento del conjunto VO-VL
19/6/1976 0 Puesta en órbita elíptica sincrónica
20/7/1976 92 Aterrizaje de la VL-1 en Marte
12/2/1977 235 Sincronización de la órbita con el periodo de Fobos (distancia: 100 km)
24/3/1977 263 Reducción del periastro a 297 km
20/7/1979 1120 Aumento del periastro a 357 km
7/8/1980 1485 Fin del funcionamiento controlado desde la Tierra

Viking Orbiter II

Fecha Órbita Operaciones
9/9/1975 - Lanzamiento del conjunto VO-VL
7/8/1976 0 Puesta en órbita elíptica sincrónica
3/9/1976 25 Aterrizaje de la VL-2 en Marte
20/12/1976 123 Reducción del periastro a 789,2 km
9/10/1977 418 Sincronización de la órbita con el periodo de Deimos (distancia: 22 km)
23/10/1977 432 Aumento del periastro a 290 km
25/7/1978 706 Fin del funcionamiento por agotamiento de las baterías

Sistema de propulsión y maniobra orbital

La unidad de propulsión estaba colocada sobre la central eléctrica del orbitador. La propulsión se lograba a través de un motor cohete de combustible hipergólico, que era alimentado gracias un sistema bipropelente, con monometilhidracina (CH3N2H3) como combustible y tetraóxido de dinitrógeno (N2O4) como oxidante.

El motor era capaz de proveer un empuje de 1.323 N, lo cual significaba un cambio de velocidad ( Delta-v) de 1.480 m/s. El control de altitud se lograba por 12 pequeños micropropulsores de nitrógeno comprimido. Un sensor solar, un sensor solar de crucero, un navegador estelar y una unidad de referencia inercial con 6 giroscopios permitía la estabilización en 3 dimensiones. Además, la sonda disponía de micropropulsores de control de actitud ubicados al final de los paneles solares. Dos acelerómetros también iban a bordo.

Sistema de alimentación

Las Viking Orbiter disponían de cuatro "alas" solares que se extendían desde el eje del orbitador. La envergadura de dichas "alas" era de 9,75 m. La nave obtenía energía a través de 8 paneles solares de 1,57 m x 1,23 m, ubicando dos en cada ala. Los paneles solares, con una superficie total de unos 15 m2, tenían un total de 34.800 células solares, que producían 620 W de energía en órbita marciana. La energía se almacenaba en dos baterías eléctricas de níquel y cadmio con una capacidad de 30 Ah (108 kC).

Comunicaciones

Las comunicaciones se lograban con un transmisor de 20 W de banda S (2.295 MHz) y dos TWTAs de 20 W. Un receptor de banda X (8.415 MHz) fue colocado para realizar experimentos de comunicaciones.

La sonda tenía una antena parabólica de alta ganancia maniobrable en dos sentidos con un diámetro de 1,5 m colocada en el borde de la base del orbitador. Dos grabadores de cinta eran capaces de almacenar 1.280 Mbit de información. También disponía de una radio UHF de 381 MHz.

Instrumentos científicos

Esta era la plataforma donde se ubicaban el VIS, IRTM y MAWD en las Viking Orbiter.

La sonda orbital portaba tres instrumentos científicos para llevar a cabo los experimentos previstos; un sistema de imágenes (Visual Imaging System, VIS), cartografía infrarroja (Infra-Red Thermal Mapper, IRTM), y un detector de vapor de agua atmosférico (Mars Atmospheric Water Derector, MAWD). Estaban montados en una plataforma orientable que se ubicaba en la base del orbitador, de manera que los paneles solares nunca perdieran el sentido de los rayos del Sol. El instrumental científico tenía una masa total aproximada de 72 kg:

  • VIS o Visual Imaging System (Sistema de Imagen Visual) se componía de dos cámaras idénticas, cada una con un telescopio de tipo Cassegrain de 755 mm de distancia focal, un obturador, un tubo Vidicon y un disco portafiltros de seis sectores. El campo visual de cada cámara era de 1,5º x 1,7º, proporcionando imágenes de hasta 1.886 km2 para una distancia de 1.500 km en el periastro.
  • IRTM o Infra-Red Thermal Mapper (Mapeador Térmico Infra-Rojo) era un radiómetro con 28 canales que funcionaba en el infrarrojo, constituido por cuatro telescopios con sistemas de filtrado y con siete detectores sensibles a un cierto campo espectral cada uno.
  • MAWD o Mars Atmospheric Water Detector (Detector de Agua Atmosférica de Marte) era un espectrómetro infrarrojo de cinco campos de longitudes de onda situados en la región de la banda de absorción del vapor de agua; este instrumento debería medir igualmente la proporción de la radiación solar incidente en la atmósfera marciana, con lo que se determinaría la cantidad de vapor de agua atravesada por la radiación.
Selección de imágenes obtenidas por el VIS de las sondas Viking Orbiter
Antiguo flujo de agua en la región Maja Valles.  
"Islas" formadas por antiguas corrientes de agua en Maja Valles.  
Valles marcianos captados por las sondas.  
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