La sonda espacial Viking I es una de las dos sondas espaciales de exploración de Marte pertenecientes al programa Viking de la NASA, compuesta de una sonda orbital llamada Viking Orbiter I y una sonda de aterrizaje llamada Viking Lander I. El módulo de aterrizaje aterrizó en Marte el 20 de julio de 1976, el primer módulo de aterrizaje marciano exitoso de la historia. La Viking 1 operó en Marte durante 2307 días (más de 6 años y 15 minutos), equivalentes a 2245 días solares marcianos, la misión extraterrestre más larga hasta que el rover Opportunity batió el récordel 19 de mayo de 2010.
Las sondas fueron lanzadas por un cohete Titan III-E/Centauro el 20 de agosto de 1975, en dirección hacia Marte, alcanzando su objetivo en unos 11 meses. La Viking Orbiter 1 alcanzó la órbita marciana el 19 de junio de 1976. El aterrizaje en Marte estaba planeado para el 4 de julio de 1976, el Bicentenario de los Estados Unidos, pero las imágenes del sitio de aterrizaje principal mostraron que era demasiado accidentado para un aterrizaje seguro. El aterrizaje de la Viking Lander 1 fue retrasado del 4 al 20 de julio, ya que las primeras fotografías del lugar de aterrizaje mostraron que no era totalmente seguro.
El módulo de aterrizaje se separó del orbitador a las 08:51 UTC y aterrizó en Chryse Planitia a las 11:53:06 UTC.Fue el primer intento de Estados Unidos de aterrizar en Marte.
Los instrumentos de la nave se componían de dos cámaras vidicon (VIS) para obtener imágenes, un espectrómetro de infrarrojos para el mapeado de vapor de agua y radiómetros infrarrojos para el mapeo térmico. La misión principal del orbitador terminó con el inicio de la conjunción solar el 5 de noviembre de 1976. La misión extendida comenzó el 14 de diciembre de 1976, después de dicha conjunción solar. Las operaciones realizadas incluyeron aproximaciones a Fobos en febrero de 1977. El 7 de agosto de 1980, el Orbitador Viking 1 se fue quedando sin combustible para el control de actitud y su órbita se elevó de 357 × 33 943 kilómetros a 320 × 56 000 kilómetros para evitar el impacto con Marte y la posible contaminación hasta el año 2019. Las operaciones se dieron por terminadas el 17 de agosto de 1980, después de 1485 órbitas. Un nuevo estudio en 2009 concluyó que, aunque la posibilidad de que Viking 1 haya impactado en Marte no debe ser descartada, es sumamente probable que continúe en órbita. Se enviaron más de 57 000 imágenes a la Tierra.
El módulo de aterrizaje y su cubierta se separaron del orbitador el 20 de julio a las 8:51 UTC. En el momento de la separación, el módulo de aterrizaje estaba orbitando a unos 5 km/s. Los retrocohetes del escudo se encendieron para iniciar la maniobra de la salida de órbita. Después de unas horas a unos 300 km de altitud, el módulo de aterrizaje se reorientó para la entrada atmosférica. El escudo térmico de la cubierta frenó la nave durante su entrada en la atmósfera. En este trayecto se emplearon sensores de presión, temperatura y densidad, así como un espectrómetro de masas para controlar el descenso. A 6 km de altitud, viajando a aproximadamente 250 m/s, el paracaídas de 16 metros de diámetro fue desplegado. Siete segundos después, el escudo se separó de la sonda, y 8 segundos después, las tres patas del módulo de aterrizaje se extendieron. En 45 segundos el paracaídas había reducido la velocidad del módulo de aterrizaje a 60 m/s. A 1,5 km de altitud, retrocohetes en el propio módulo de aterrizaje se encendieron y, 40 segundos después, aproximadamente a 2,4 m/s, la sonda tocó tierra en Marte con una sacudida relativamente ligera.
Los cohetes de aterrizaje utilizaron un diseño de 18 boquillas para dispersar los gases de escape de hidrógeno y nitrógeno sobre una gran área. La NASA calculó que este método evitaría que la superficie se calentara más de 1 °C (1,8 °F) y que desplazara no más de 1 milímetro (0 plg) de material superficial. Dado que la mayoría de los experimentos de Viking se centraron en el material superficial, un diseño más sencillo no habría sido adecuado.
El módulo de aterrizaje Viking 1 aterrizó en la parte occidental de Chryse Planitia ("Llanura Dorada") en 22.697, 312.05 a una altitud de referencia de −2,69 kilómetros (−1,7 mi) con respecto a un elipsoide de referencia con un radio ecuatorial de 3,397 kilómetros (2,1 mi) y una planitud de 0.0105 (22.480° N, 47.967° O planetográfico) a las 11:53:06 UTC (16:13 hora local de Marte). Aproximadamente 22 kilogramos (48,5 lb) de propulsores quedaron en el aterrizaje. 22.697, 312.05−2,69 kilómetros (−1,7 mi)3,397 kilómetros (2,1 mi)22 kilogramos (48,5 lb).
La transmisión de la primera imagen de la superficie comenzó 25 segundos después del aterrizaje y duró aproximadamente cuatro minutos (véase más abajo). Durante estos minutos, el módulo de aterrizaje se activó. Erigió una antena de alta ganancia apuntando hacia la Tierra para la comunicación directa y desplegó un brazo meteorológico equipado con sensores. En los siguientes siete minutos se tomó la segunda imagen de la escena panorámica de 300° (que se muestra más abajo). Al día siguiente del aterrizaje se tomó la primera imagen en color de la superficie de Marte (que se muestra más abajo). El sismómetro no se desacopló y un pasador de bloqueo del brazo de muestreo se atascó y tardó cinco días en liberarse. Por lo demás, todos los experimentos funcionaron con normalidad.
El módulo de aterrizaje tenía dos maneras de enviar datos a la Tierra: un enlace de retransmisión hacia el orbitador y viceversa, y mediante un enlace directo a la Tierra. El orbitador podía transmitir a la Tierra (banda S) a una velocidad de entre 2000 y 16 000 bit/s (dependiendo de la distancia entre Marte y la Tierra), y el módulo de aterrizaje podía transmitir al orbitador a 16 000 bit/s. La capacidad de datos del enlace de retransmisión era aproximadamente 10 veces mayor que la del enlace directo.
El módulo de aterrizaje contaba con dos cámaras de facsímil; tres sistemas de análisis para metabolismo, crecimiento o fotosíntesis; un cromatógrafo de gases acoplado a un espectrómetro de masas; un espectrómetro de fluorescencia de rayos X; sensores de presión, temperatura y velocidad del viento; un sismómetro de tres ejes; un imán en un muestreador observado por las cámaras; y diversos sensores de ingeniería.
El módulo de aterrizaje Viking 1 fue bautizado como Estación Conmemorativa Thomas Mutch en enero de 1981 en honor a Thomas A. Mutch, líder del equipo de imágenes Viking. El módulo de aterrizaje operó durante 2245 soles (aproximadamente 2306 días terrestres o 6 años) hasta el 11 de noviembre de 1982 (sol 2600 ), cuando un comando erróneo enviado por el control terrestre provocó la pérdida de contacto. El comando tenía como objetivo transmitir un nuevo software de carga de baterías para mejorar la capacidad de la batería del módulo de aterrizaje, que se estaba deteriorando, pero sobrescribió inadvertidamente los datos utilizados por el software de apuntamiento de la antena. Los intentos de contactar con el módulo de aterrizaje durante los siguientes cuatro meses, basándose en la supuesta posición de la antena, no tuvieron éxito. En 2006, el módulo de aterrizaje Viking 1 fue fotografiado en la superficie marciana por el Orbitador de Reconocimiento de Marte.
Este es el calendario de la misión de la Viking Orbiter I:
Puesta en órbita elíptica sincrónica: periodo 24 h; apoastro 33 000 km; periastro 1513 km; inclinación 39º.
Sincronización de la órbita con el periodo de Fobos: distancia 100 km.
Reducción del periastro a 297 km (resolución de las imágenes: 20 m).
Aumento del periastro a 357 km.
Calendario de la misión de la Viking Lander I:
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