1. Objetivos de la Misión

Mars Express, la primera misión interplanetaria de Europa, fue diseñada con objetivos científicos globales para estudiar la atmósfera, la superficie y el subsuelo de Marte con una resolución sin precedentes.

Científicos:

• Cartografía Global: Obtener imágenes de alta resolución (10 m/píxel) de la superficie y topografía en 3D.
• Mineralogía: Mapear la composición mineralógica de la superficie para identificar arcillas, sulfatos y carbonatos asociados con agua líquida pasada.
• Sondeo del Subsuelo: Buscar agua líquida o hielo en el subsuelo profundo utilizando radar.
• Atmósfera: Estudiar la circulación global, la composición química (incluyendo trazas de gases como metano) y el escape atmosférico inducido por el viento solar.

2. Especificaciones de la Sonda (Bus Mars Express)

El diseño del orbitador se basó en la reutilización de arquitecturas existentes (Rosetta) para reducir costes y tiempo de desarrollo, una filosofía que más tarde se usaría en Venus Express.

• Dimensiones: Estructura cúbica de 1.5 m × 1.8 m × 1.4 m.
• Masa al Lanzamiento: ~1,123 kg (incluyendo combustible y el aterrizador Beagle 2).
• Masa del Orbitador (Seca): ~666 kg.
• Propulsión: Motor principal de 400 N (bipropelente: monometilhidrazina y tetroxido de nitrógeno) para la inserción orbital, asistido por ocho propulsores de 10 N para control de actitud y correcciones de órbita.
• Energía: Dos alas de paneles solares con un área total de 11.42 m², generando aproximadamente 660 W en Marte. Almacenamiento mediante baterías de iones de litio.
• Comunicaciones: Antena de Alta Ganancia (HGA) de 1.6 m de diámetro operando en bandas X y S para telemetría y comandos. Antenas omnidireccionales de baja ganancia para fases críticas.
• Almacenamiento de Datos: Memoria de estado sólido (SSMM) con capacidad de 12 Gigabits.

3. Instrumentación Científica

El orbitador transporta una carga útil de siete instrumentos principales, muchos heredados de la fallida misión rusa Mars 96:

• HRSC (High Resolution Stereo Camera): Cámara estéreo capaz de generar imágenes en color y 3D con una resolución de hasta 2 metros en áreas seleccionadas.
• OMEGA (Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer): Espectrómetro para mapear la mineralogía de la superficie (silicatos, hielos, carbonatos). Fundamental para detectar arcillas hidratadas.
• MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding): Radar de baja frecuencia con una antena dipolo de 40 metros para penetrar el suelo hasta varios kilómetros en busca de agua líquida o hielo.
• PFS (Planetary Fourier Spectrometer): Diseñado para medir la temperatura atmosférica y la concentración de gases traza, crucial en la detección de metano.
• SPICAM (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars): Espectrómetro UV/IR para analizar la atmósfera y detectar ozono.
• ASPERA-3 (Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms): Estudia la interacción entre el viento solar y la atmósfera marciana para comprender la erosión atmosférica a largo plazo.
• MaRS (Mars Radio Science Experiment): Utiliza las señales de radio de la nave para estudiar la gravedad del planeta y la ionosfera.

4. Vehículo de Lanzamiento

La misión utilizó un lanzador ruso de clase media, altamente fiable, operado por Starsem.

• Cohete: Soyuz-FG.
• Etapa Superior: Fregat. Esta etapa reiniciable fue crítica para colocar la nave en la trayectoria de transferencia interplanetaria hacia Marte después de alcanzar la órbita de estacionamiento terrestre.

5. Resultado y Logros de la Misión

Mars Express es uno de los mayores éxitos de la ESA. Tras una inserción orbital perfecta el 25 de diciembre de 2003, la nave ha superado su vida útil de diseño (1 año marciano) por más de dos décadas.

Descubrimientos Clave:

• Agua en el Polo Sur: El instrumento OMEGA confirmó la presencia de hielo de agua permanente y CO2 en el polo sur. Más tarde, MARSIS detectó fuertes reflexiones de radar bajo el hielo polar sur, interpretadas por algunos científicos como un lago de agua líquida subglacial.
• Detección de Metano: El instrumento PFS realizó una de las primeras detecciones orbitales de metano en la atmósfera marciana, sugiriendo actividad geológica o biológica activa, aunque los resultados siguen siendo objeto de debate científico.
• Historia del Agua: OMEGA identificó filosilicatos (arcillas) que solo se forman en presencia de agua líquida neutra, demostrando que Marte tuvo océanos o lagos habitables en su pasado remoto.
• Auroras: SPICAM detectó las primeras auroras en latitudes medias de Marte.

6. Conclusión Técnica

El orbitador Mars Express demostró la viabilidad del enfoque "Faster, Better, Cheaper" aplicado por la ESA, reutilizando hardware para minimizar costes sin sacrificar el retorno científico. A pesar de algunos problemas menores (como el fallo en el despliegue de una de las antenas de MARSIS que retrasó su operación), la plataforma ha demostrado una robustez excepcional, convirtiéndose en la segunda nave más longeva en órbita marciana después de la 2001 Mars Odyssey, y sirviendo como relé de datos vital para misiones de superficie de la NASA.