Mars Reconnaissance Orbiter: Картиране на Марс във висока разделителна способност

Здравей Марс, Запознайте се

Марсовият разузнавателен орбитален апарат на НАСА преминава над южния полярен регион на планетата в концептуалната илюстрация на този художник. Експериментът с плитък радар на орбитата, един от шестте научни инструмента на борда, е предназначен да изследва вътрешната структура на полярните ледени шапки на Марс, както и да събира информация за цялата планета за подземните слоеве от лед, скали и може би течна вода които могат да бъдат достъпни от повърхността. Фобос, една от двете луни на Марс, се появява в горния ляв ъгъл на илюстрацията. Образ (Кредит на изображението: NASA/JPL/Corby Waste)



Марсовият разузнавателен орбитален апарат (MRO) е космически кораб, който излъчва изображения с висока разделителна способност на повърхността на Червената планета. Някои от неговите забележителни разследвания включват търсене на лед и вода, намиране на място за кацане на марсохода Curiosity на Марс и изобразяване на близко летяща комета, наречена Comet Siding Spring през 2014 г.



Той също така предоставя изображения с висока разделителна способност повтарящ се наклон на линия , кратерни ивици, които може да се дължат на прахови характеристики или солена повърхностна вода. Космическият кораб служи и като комуникационно реле за марсохода Opportunity и марсохода Curiosity на повърхността на Марс.

MRO завърши 50 000 обиколки около Марс през март 2017 г. През февруари 2018 г. НАСА го заяви планира да експлоатира космическия кораб след средата на 2020-те , изключителен подвиг, като се има предвид, че първоначално мисията е проектирана за две години на Марс. Това решение се дължи до голяма степен да се съсредоточи ограничените долари на мисията на Марс върху връщането на проби и да се натисне планиран заместващ орбитален апарат до края на 2020 -те години, според Spaceflight Now . С разширяването на мисията си MRO, той ще поддържа бъдещия марсоход на НАСА „Марс 2020“, както и евентуална мисия за връщане на проби до Марс.



Докато някои от инструментите и инженерните компоненти на MRO показват признаци на стареене, НАСА прилага заобиколни решения. Например, той използва звезден тракер, за да поддържа отношението на MRO, намалявайки зависимостта от стари жироскопи. Някои изображения от камерата с висока разделителна способност HiRISE имат малко замъгляване и причината все още се разследва. Инструмент за спектрометър, наречен CRISM, е загубил повечето криоохладители, които е донесъл на Марс, но все пак може да прави наблюдения при някои дължини на вълните.

Развитие и научни цели

MRO е част от дълга поредица от мисии на НАСА, насочени към търсене на доказателства за древни обитавания на Червената планета. Първата възможност за стартиране на MRO (която не беше посочена по това време) би била през 2003 г. според НАСА , но НАСА избра да изпрати марсовете за изследване на Марс (Spirit и Възможност ) вместо до Марс. Агенцията избра да отиде с роувърите, за да позволи кацане на две места, нещо, което орбитален апарат не би осигурил. През 2001 г. НАСА избра Lockheed Martin за основен конструктор на космическия кораб, чиято цел беше датата на изстрелване през 2005 г.

Научните цели на MRO, според НАСА , са

  • Определете дали животът някога е възникнал на Марс, включително фокусиране върху минерални находища и древни райони, където някога е текла течна вода;
  • Охарактеризирайте климата на Марс, включително транспортирането на прах и вода в атмосферата и начина, по който водата и лавата текат по повърхността;
  • Охарактеризирайте геологията на Марс, като се фокусирате особено върху области, които може да са имали течна вода.



За да постигне тези цели, MRO носи множество инструменти и експерименти . Разполага с три камери - Научен експеримент за изображения с висока разделителна способност (HiRISE), Контекстна камера (CTX) и Mars Color Imager (MARCI). В допълнение, MRO има спектрометър, наречен Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), радиометър, наречен Mars Climate Sounder (MCS), и радар, наречен Shallow Radar (SHARAD).

Той също така разполага с три инженерни инструмента-комуникационен и навигационен пакет за „разговор“ с десанти и роувъри на повърхността, оптична навигационна камера за тестване на междупланетната навигация и експериментален пакет за тестване на мощна радио лента, наречена Ka-band на Марс. Двата експеримента на MRO в научните съоръжения включват пакет за изследване на гравитационното поле и акселерометри, които показват структурата на марсианската атмосфера.

Преди изстрелването НАСА обеща, че космическият кораб ще предаде информация три пъти по -бързо от конвенционалната широколентова телефонна връзка. Това означаваше, че учените ще получават информация по -бързо от всякога - което би било особено важно при изпращане на данни от роувъри и други космически кораби на повърхността на Червената планета.



Близо до долния ляв ъгъл на този изглед е платформата с три венчелистчета (закръглена), която НАСА

Близо до долния ляв ъгъл на този изглед е платформата с три венчелистърен кацане (закръглена), която излетя от НАСА Mars Exploration Rover Spirit през януари 2004 г.(Кредит на изображението: НАСА/JPL-Caltech/Университет на Аризона)

Стартиране и ранни наблюдения

MRO стартира на 12 август 2005 г. и тества способностите си за свръхскорост през септември, когато направи няколко снимки на Луната на Земята от 10 милиона километра. След това изпрати обратно 75 гигабита данни на Земята, което е еквивалентно на около 13 компактдиска с информация. Това беше рекордно количество данни по онова време.

Космическият кораб влезе в орбита на Марс на 10 март 2006 г. и веднага започна да изпраща обратни изображения, докато се поставя в правилната орбита. MRO използва техника, наречена aerobraking - четка срещу атмосферата на Марс - за да регулира орбитата си. Този процес спестява гориво и пари, но отнема много време. MRO успешно изпълни предизвикателните маневри през септември, след шест месеца корекции.

Една от първите цели на MRO беше Роувър с възможност . Opportunity, който надмина 90-дневната си мисия с повече от две години през октомври 2006 г., беше на ръба на кратера Виктория. MRO изпрати снимка с висока разделителна способност, която не само показва ровъра и неговите следи, но и сянка, хвърлена от превозното средство с размер на голф количката на Марс.

След като направиха няколко снимки на близнака на Opportunity, Spirit, както и на двата кацащи викинги, пристигнали през 1976 г., екипът на MRO беше напреднал достатъчно далеч, за да започне да публикува научни резултати.

През декември 2006 г. някои от първите радарни наблюдения и снимки на MRO се фокусираха върху слоеве лед близо до полюсите. „Тези находища регистрират сравнително скорошни климатични вариации на Марс, като последните ледникови епохи на Земята“, казва Кен Херкенхоф от Геологическата служба на САЩ в съобщение за пресата, публикувано този месец.

Но снимките с висока разделителна способност на MRO за кратко бяха застрашени. През февруари 2007 г. НАСА съобщи, че камерата HiRISE изпитва проблеми с „лоши пиксели“ и друг шум в изображението в някои от детекторите на камерата. Първоначално проблемът се влошаваше с времето, но НАСА проследи проблема до недостатък в дизайна и заяви, че успешно е предприела стъпки за решаването му. Един от първите проблеми в „безопасен режим“ на MRO се случи през март 2007 г., когато технически проблем го принуди да премине временно към резервен компютър.

Търсене на вода, странни функции и места за кацане

В началото на мисията си част от работата на MRO включваше търсене на подходящи места за кацане на Curiosity; евентуалната цел беше кратерът Gale, където Curiosity кацна безопасно през 2012 г. Той изследва дъното на кратера и към средата на 2018 г. в момента си проправя път към близката планина, наречена Aeolis Mons (планината Sharp) в търсене на древни доказателства за вода.

MRO също предаде информация от космическия кораб Spirit, Opportunity и Phoenix. Когато Феникс загуби контакт със Земята през 2008 г., MRO направи снимка, показваща лед и щети на космическия кораб. Духът окончателно загуби контакт със Земята през 2010 г., но Opportunity все още работеше на повърхността поне до юни 2018 г., когато прашна буря блокира слънчевата светлина и постави марсохода в режим на ниска мощност.

През 2007 г. MRO проучи два марсиански дерета, заснети по -рано от Mars Global Surveyor. Изследователите по -рано спекулираха, че промените в канавките идват от течаща вода, но новите, по -отчетливи изображения на MRO разкриха, че това е вероятно от „свлачища от насипни, сухи материали“.

Илюстрация на Mars Reconnaissance Orbiter, базирана на окончателния дизайн.

Илюстрация на Mars Reconnaissance Orbiter, базирана на окончателния дизайн.

По -късно същата година MRO изпрати снимки на озадачаващи характеристики на Марс, които учените нарекоха „паяци“ и „кожа на гущери“. Изследователите казаха, че странните форми вероятно се дължат на изпускане на въглероден диоксид през пролетта и оформяне на терена. Ярки „вентилатори“ на материал, забелязан на повърхността, вероятно са били измръзване на въглероден диоксид.

Едно от най-големите находки на MRO дойде през 2008 г., когато орбиталникът забеляза богата на глина скала в Mawrth Vallis. Този канал, в северното полукълбо на Червената планета, има няколко различни вида глина, разположени един над друг. Учените казват, че това вероятно се е случило, когато водата се е смесила с базалт в северните планини.

По -късно същата година космическият кораб излъчи доказателства за разпространение на опал (или хидратиран силициев диоксид) върху Марс - голяма визитна картичка за вода. Според учените водата на Червената планета е присъствала едва преди 2 милиарда години, което е милиард години по -късно, отколкото се смяташе досега.

През 2009 г. НАСА преустанови научните операции с месеци поради чести рестартирания на орбитални компютри. НАСА изпрати софтуерна надстройка на болния кораб. След това мениджърите внимателно изведоха MRO от безопасен режим, за да възобновят работата на 16 декември.

Откриването през 2010 г. на масивни замръзнали находища на въглероден диоксид на южния полюс накара учените да смятат, че сухият лед навлиза в атмосферата, когато Марс увеличава наклона на оста си.

Дюна в северния полярен регион на Марс показва значителни промени между две снимки, направени на 25 юни 2008 г. и 21 май 2010 г. от НАСА

Дюна в северния полярен регион на Марс показва значителни промени между две снимки, направени на 25 юни 2008 г. и 21 май 2010 г. от Марсовия разузнавателен орбитален апарат на НАСА.(Изображение: НАСА/JPL-Калтех/Университет на Аризона/JHUAPL)

Comet Siding Spring, въглероден диоксид и повече наблюдения с висока резолюция

Изображенията на повърхността с висока разделителна способност продължават да се връщат от MRO, включително наблюдения на ледени паяци и пясъчни дюни през 2014 г. Учените научиха и нови неща за атмосферата на Марс с любезното съдействие на космическия кораб. С наклона на планетата се променя и течната вода на повърхността, както и броят и тежестта на известните прахови бури на Марс. MRO е видял лавини, прахови дяволи и счупвания на скали от орбита, давайки близък изглед на промените на Марс в продължение на няколко години.

Космическият кораб излъчва зашеметяващи образи на Комета Сайдинг Пролет, когато небесният посетител прелетя сравнително близо до планетата през октомври 2014 г. Снимките на кометата, която профучава на 86 000 мили (138 000 километра), бяха описани от НАСА по това време като „ изгледите с най-висока разделителна способност, получени някога от комета, идваща от Oort Cloud в периферията на Слънчевата система.

Изображенията на повърхността на MRO помогнаха на европейските учени разберете траекторията на неуспешния ExoMars Schiaparelli кацане по време на приближаването си през 2016 г. Същата година космическият кораб откри и гробището на мисията „Бийгъл“ от 2003 г., друг европейски космически кораб, който не пристигна безопасно на повърхността.

През 2017 г. космическият кораб видя обширни доказателства за вулканични изригвания на пода на Valles Marineris, голям каньон, който обхваща почти една пета от обиколката на Червената планета.

Доказателствата за воден лед продължават да се трупат, включително нотки на лед по марсианските склонове, обявени през 2017 г. , и огромни пластове подпочвен воден лед, осигуряващ възможен ресурс за бъдещи мисии на Марс. През юни 2018 г. снимки от MRO показват прашна буря, обхващаща цялата планета. Тъй като по-малко слънчева светлина достигна повърхността, бурята прекъсна операциите на сондажния марсоход Opportunity, но ядреният Curiosity продължи да извършва научни наблюдения.