Mars Pathfinder

Datos atmosféricos
All graphics NASA.
   

Esta animación muestra tres imágenes obtenidas el Sol 16 por la mañana. Permite apreciar el desplazamiento de las nubes hacia el noreste. Se supone que las nubes estaban a unos 16 km de altura moviéndose a unos 25 km/h. 
 
Estratos de color rosado aproximándose por el noreste a unos 6,7 m/s. Su altura aproximada es de 16 km sobre la superficie. Este tipo de nubes está compuesto por partículas de polvo rodeadas de escarcha. Las nubes marcianas pueden cubrir a veces grandes regiones, pero nunca se ha visto que cubran todo el planeta. La imagen se obtuvo el Sol 16 con la cámara IMP (Imager for Mars Pathfinder) unos 40 minutos después de salir el sol, hacia el horizonte este. 
 
Primera imagen en color tomada desde la superficie de Marte del cielo nublado, con estratos situados a unos 16 km de altura viajando a 6,7 m/s. Este tipo de nubes está compuesto por partículas de polvo rodeadas de escarcha. Las nubes marcianas pueden cubrir a veces grandes regiones, pero nunca se ha visto que cubran todo el planeta. La imagen se obtuvo el Sol 16 con la cámara IMP (Imager for Mars Pathfinder) unos 40 minutos después de salir el sol y apuntando unos 10 grados sobre el horizonte este. 
 
Primera imagen tomada desde la superficie de Marte del cielo nublado, con estratos situados a unos 16 km de altura viajando a 6,7 m/s. Este tipo de nubes está compuesto por partículas de polvo rodeadas de escarcha. Las nubes marcianas pueden cubrir a veces grandes regiones, pero nunca se ha visto que cubran todo el planeta. La imagen se obtuvo el Sol 16 con la cámara IMP (Imager for Mars Pathfinder) unos 40 minutos después de salir el sol y apuntando unos 10 grados sobre el horizonte este. La marca "you are here" indica donde se debería haber visto la Tierra si el cielo hubiese estado despejado. Se volverá a intentar en otra ocasión. A esta distancia la Tierra se ve como una estrella azulada. 
La Mars Pathfinder obtendrá periódicamente imágenes del amanecer y atardecer en Marte. Las próximas serán algo más panorámicas que esta, tomada a la puesta de Sol. El crepúsculo se alarga más de dos horas, a causa del polvo elevado a gran altura. 

Imágenes del Sol obtenidas con la cámara IMP a distintas horas, con distintas elevaciones sobre el horizonte. A medida que el Sol baja, la luz atraviesa capas más gruesas de polvo, debilitándose, con lo que se puede evaluar la cantidad de polvo presente, o "profundidad óptica". El valor obtenido es de 0,4, comparable al medido por las Viking. El color rojo del cielo se debe a que el polvo dispersa luz de este color. La atmósfera terrestre es azul por dispersar mejor ese color.  

Los próximos dias se espera poder determinar el tamaño y forma de los granos de polvo, la altura a que se eleva y la cantidad de vapor de agua atmosférico. También se espera poder detectar une ventual paso de nubes sobre Ares Vallis, que se podrá complementar con la ayuda del telescopio Hubble. 
 
Secuencia de imágenes del amanecer marciano obtenida con filtro azul el sol 25, que se complementa con las observaciones de Ares Vallis efectuadas por el telescopio Hubble el mismo sol. El momento y lugar por donde se ve salir el Sol también pueden servir para determinar con mayor precisión la posición de la estación Sagan. 
 
En esta imagen obtenida el Sol 21 por la cámara IMP (Imager for Mars Pathfinder) aproximadamente un minuto después de la puesta de sol en Marte se ve la silueta de las colinas "Twin Peaks" recortadas sobre un cielo de color rosado. Este tipo de imágenes se toma periódicamente para medir el ritmo de oscurecimiento al anochecer. Unas dos horas después de ponerse el sol todavía hay cierta claridad, a causa de la gran altura a la que llega el polvo. 

 
Variaciones de la presión durante el descenso (puntos), medida por el MET a bordo del Pathfinder Los dos rombos indican los momentos de corte de las correas y del primer impacto. La presión aumenta de forma contínua, muy probablemente a causa de que la nave rodó cuesta abajo unos 10 metros antes de detenerse. El intervalo entre las dos líneas horizontales punteadas representa la diferencia de presión correspondiente a unos 10 m. de descenso. También se pueden distinguir los saltos al rebotar. 
 
  Presión atmosférica en la superficie marciana, medida por el Mars Pathfinder ASI/MET. La presión media durante los 3 primeros dias marcianos (Sols) es de unos 6,75 milibares, 150 veces menos que la presión terrestre al nivel del mar (1013,25 milibares). Las presiones registradas son un 10 a 20% más bajas que las detectadas hace 21 años por la Viking Lander 1, en la misma época estival del hemisferio norte. Esta discrepancia podría atribuirse a diferencias de altitud. El ciclo diario, sin embargo, es comparable, con presiones mínimas alrededor de las 4 a.m. y 6 p.m., y presiones máximas cerca de media noche y de las 10 a.m. La precisión de las medidas efectuadas por la Pathfinder es mucho mayor, de milésimas de milibar). 
 
  Presión superficial marciana, en milibares, medida por la Pathfinder. El calentamiento y expansión del aire hace bajar la presión y el enfriamiento y contracción la hace subir, de modo similar a como sucede en la Tierra. Las variaciones también permiten deducir la presencia de polvo en suspensión hasta decenas de kilómetros de altura. Después de una solución de continuidad se consigió reanudar las mediciones el sol 18, gracias a una modificación de los programas de control. 

Parece ser que ya se ha dado el mínimo anual de presión para este lugar, posiblemente entre el sol 14 y el 16, muy cerca de las fechas previstas (15-20), según las mediciones efectuadas por la Viking 1 entre 1976-1982 y modelos numéricos. 
 

"Película" de la presión atmosférica

Muestra las variaciones de presión correspondientes a 10 soles. En algunos Soles aparecen cuatro picos en la gráfica del ciclo diario de presión, correspondientes a los cuatro componentes principales de las mareas térmicas en la atmósfera marciana. 
 
Variaciones de presión atmosférica en la superficie de Marte producidas por el paso de una tolvanera (torbellino de polvo) sobre la estación Sagan el Sol 25. Más adelante se detectaron algunas similares. La línea negra corresponde a las variaciones de presión durante un periodo de unos 2 minutos. Se percibe claramente un descenso del 0,5 %. Las curvas punteadas muestran los datos medidos por los dos sensores del viento (azul corresponde al sensor 4, del este, y rojo corresponde al sensor 1, del oeste). El viento actúa sobre los sensores enfriando un alambre caliente al soplar. Cuando la tolvanera se acerca, aumenta la velocidad del viento del este y disminuye la presión. Luego cesa el viento del este, y empieza a soplar de golpe el del oeste. Por último, al alejarse, cesa el viento del oeste y se recupera la presión normal. De libro. 
 
Esquema muy simplificado de la tolvanera que pasó sobre la estación Sagan el Sol 25. Muestra el sentido de rotación y las variaciones de velocidad del viento y de presión atmosférica. 
  Medidas de la velocidad y dirección del viento efectuadas por el Mars Pathfinder Atmospheric Structure/Meteorology Experiment mediante un sensor situado en el extremo de un mástil de 1 m de largo. Los resultados son similares a los obtenidos por la Viking Lander 1 en la misma estación del año. Al amanecer y anochecer los vientos suelen soplar del sur/sudeste, y a primeras horas de la tarde cambia la dirección y soplan del norte. Las velocidades, de pocos kilómetros por hora, son algo mayores por la noche (16 km/h). 
 
  Dirección del viento, que equivale a decir: lugar de procedencia del viento. Al menos durante los primeros soles en Marte, la dirección iba girando en el sentido de las agujas del reloj a lo largo del día: era del sur durante la noche, del oeste por la mañana, del norte a medio día y del este por la tarde. A partir del sol 7 empezó a cambiar la situación al mismo tiempo que la presión, para reanudarse el ciclo completo de 360 grados algunos dias después. 
 
  Velocidad del viento. Las mediciones no son muy fiables cuantitativamente, pero sí cualitativamente, es decir, se puede ver claramente cuándo sopla más fuerte, pero no la velocidad exacta. Durante los 10 primeros soles, los vientos más fuertes soplaron a primeras horas de la mañana y hacia medio día. Los más suaves soplaban al atardecer. 
  Temperatura atmosférica de los tres primeros dias, medida a 0,25, 0,5 y 1 m sobre los paneles solares. La máxima, de unos - 9 grados C, se midió a medio día del primer Sol, cuando el mástil no se había extendido y los sensores estaban cerca de los paneles. La temperatura diurna es unos 5 o 6 grados mayor en el sensor bajo que en el que está situado a un metro de altura. Estas diferencias dan idea del intercambio de calor entre el suelo y la atmósfera. Las naves Viking tenían un sólo sensor, colocado a 1,6 m del suelo. Las temperaturas detectadas por la nave Pathfinder son algo más elevadas, lo cual puede ser debido en parte a que la superficie sobre la que se encuentra es más oscura y absorbe más radiación solar. 
 
  Temperatura atmosférica, en grados Kelvin (200 Kelvin = -100 Fahrenheit; 260 Kelvin = +8 Fahrenheit), medida por los tres termistores localizados a diversas alturas en el mástil del aparato ASI/MET de la Mars Pathfinder. El más elevado se encuentra 1 m por encima del margen de uno de los paneles solares, que está a 0,4 m de la superficie del suelo. Los otros dos sensores se encuentran a 0,5 y 0,25 m por encima del panel solar. Las temperaturas máximas y mínimas las detecta el sensor más bajo. 
  

 
Mediciones de aceleración durante el aterrizaje de la Pathfinder, efectuadas por los 3 acelerómetros RSS. El inflado de los airbags se produjo a los 1194 segundos. El encendido del motor RAD a los 1198 segundos. El corte de las bridas del arnés del paracaídas a los 1200 segundos. El primer rebote a los 1204 segundos, y el segundo a los 1210 segundos. Dió 15 rebotes durante el periodo de muestreo de alta frecuencia (32 Hz). Se supone que cuntinuó saltando y rodando durante un minuto más antes de pararse. La altura de los picos permite deducir la fuerza del choque, y el intervalo entre picos sucesivos permite deducir la altura del bote. Por ejemplo:
  • 6 s =16,7 m
  • 5 s =11,6 m 
  • 4 s = 7,4 m 
  • 3 s = 4,2 m 
  • 2 s = 1,9 m. 
 
  Temperaturas atmosféricas detectadas por el Mars Pathfinder Atmospheric Structure Instrument: Esta figura presenta los resultados preliminares de las temperaturas medidas por la Mars Pathfinder durante su descenso a través de la atmósfera marciana el 4 de julio de 1997. La nave, de hecho, midió solamente las deceleraciones. A partir de ellas se dedujo la densidad, y a partir de esta se deducen las presiones y temperaturas. El perfil obtenido por la Viking 1 el 20 de julio de 1976 se ha representado al lado a efectos comparativos. La temperaturas medidas en la alta atmósfera en 1997 son mucho más bajas que las medidas en 1976. De hecho, la temperatura medida a unos 80 km de altura es la mínima detectada en Marte (-275 grados Fahrenheit). Estas bajas temperaturas se explican sencillamente teniendo en cuenta que la Mars Pathfinder penetró en la atmósfera a las 3 a.m. (hora local marciana). Por debajo de los 60 km de altitud las diferencias ya no son tan notables. 
 
  Perfil de temperaturas detectado por el Pathfinder Atmospheric Structure Instrument: Esta figura presenta los resultados preliminares de las temperaturas medidas por la Mars Pathfinder durante su descenso a través de la atmósfera marciana el 4 de julio de 1997. El perfil obtenido por la Viking 1 el 20 de julio de 1976 se ha representado al lado a efectos comparativos. Durante el descenso se registró a 80 km de altura una temperatura por debajo del punto de condensación del CO2. 
 
  Gráfico que muestra la deceleración en g's durante la entrada y caida a través de la atmósfera marciana. Cuando la nave penetró en la alta atmósfera (tiempo 0), a 160 km de altura y a 7,5 km/s, la fuerza de frenado era menor de 10 micro g (0.00001 g). Cien segundos más tarde, a 25 km de altura, era de 20 g. El frenazo brusco producido por la apertura del paracaidas a 10 km de altura se aprecia claramente a los 185 segundos. La deceleración se representa en escala logarítmica. Estas mediciones permiten calcular las variaciones de densidad, temperatura y presión atmosférica con la altura. 
 
  Densidades atmosféricas obtenidas mediante el Mars Pathfinder Atmospheric Structure Instrument: Esta imagen provisional muestra las variaciones de densidad detectadas por la Mars Pathfinder durante el descenso a través de la atmósfera marciana, comparado con el perfil de densidad obtenido por la Viking 1 el 20 de julio de 1976. Las densidades por encima de 60 km de altitud son mucho menores ahora, lo cual habrá que tener en cuenta para planear la maniobra de frenado aerodinámico de la Mars Global Surveyor el próximo mes de septiembre. 
 
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