Mars Reconnaissance Orbiter: Marsa kartēšana augstā izšķirtspējā
Šī mākslinieka koncepcijas ilustrācijā NASA Mars Reconnaissance Orbiter iet pāri planētas dienvidu polārajam reģionam. Orbītas sekla radara eksperiments, kas ir viens no sešiem zinātnes instrumentiem uz kuģa, ir paredzēts, lai pārbaudītu Marsa polāro ledus cepuru iekšējo struktūru, kā arī lai apkopotu visu planētu informāciju par pazemes ledus, iežu un, iespējams, šķidra ūdens slāņiem. kas varētu būt pieejams no virsmas. Foboss, viens no diviem Marsa pavadoņiem, redzams attēla augšējā kreisajā stūrī. Attēls (Attēla kredīts: NASA/JPL/Corby Waste)
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ir kosmosa kuģis, kas nodrošina augstas izšķirtspējas Sarkanās planētas virsmas attēlus. Dažas no tās ievērojamām izmeklēšanām ietver ledus un ūdens meklēšanu, Marsa zinātkāres braucēja nosēšanās vietas atrašanu un tuvu lidojošas komētas, ko sauc par Comet Siding Spring, attēlošanu 2014. gadā.
Tas ir nodrošinājis arī augstas izšķirtspējas attēlus atkārtots līnijas slīpums , krātera svītras, kas var rasties putekļu īpašību vai sāļa virszemes ūdens dēļ. Kosmosa kuģis kalpo arī kā komunikācijas relejs Opportunity roverim un Curiosity roverim uz Marsa virsmas.
MRO 2017. gada martā veica 50 000 apļus ap Marsu. 2018. gada februārī NASA to teica plāno ekspluatēt kosmosa kuģi pēc 2020. gadu vidus , ārkārtējs varoņdarbs, ņemot vērā, ka sākotnēji misija tika izstrādāta uz diviem gadiem uz Marsa. Šis lēmums lielā mērā ir paredzēts, lai ierobežotos Marsa misijas dolārus novirzītu paraugu atgriešanai, un līdz 2020. gadu beigām plānots aizvietot orbītas aizstājēju, saskaņā ar Spaceflight Now . Pagarinot savu misiju, tā atbalstīs nākamo Mars 2020 NASA roveru, kā arī iespējamo paraugu atgriešanas misiju uz Marsu.
Lai gan dažiem MRO instrumentiem un inženierijas komponentiem ir novecošanās pazīmes, NASA īsteno risinājumus. Piemēram, tas izmanto zvaigžņu izsekotāju, lai palīdzētu uzturēt MRO attieksmi, samazinot paļaušanos uz veciem žiroskopiem. Daži attēli no tās augstas izšķirtspējas kameras HiRISE ir nedaudz izplūduši, un iemesls joprojām tiek izmeklēts. Spektrometra instruments, ko sauc par CRISM, ir pazaudējis lielāko daļu uz Marsu atvesto kriodzesētāju, taču tas joprojām var veikt novērojumus dažos viļņu garumos.
Attīstības un zinātnes mērķi
MRO ir daļa no garas NASA misiju rindas, kuras mērķis ir meklēt pierādījumus par seno apdzīvojamību Sarkanajā planētā. Pirmā MRO (kas tajā laikā netika nosaukta) palaišanas iespēja būtu bijusi 2003. gadā, saskaņā ar NASA , bet NASA izvēlējās nosūtīt Marsa izpētes braucējus (Spirit and Iespēja ) uz Marsu. Aģentūra izvēlējās doties kopā ar roveriem, lai ļautu nosēsties divās vietās, ko orbītā nevarētu nodrošināt. 2001. gadā NASA izraudzījās Lockheed Martin par kosmosa kuģa galveno konstruktoru, kura mērķis bija 2005. gada palaišanas datums.
MRO zinātnes mērķi, saskaņā ar NASA , ir
- Nosakiet, vai uz Marsa kādreiz ir radusies dzīvība, tostarp koncentrējoties uz derīgo izrakteņu atradnēm un senajām teritorijām, kur kādreiz plūda šķidrs ūdens;
- Raksturojiet Marsa klimatu, ieskaitot putekļu un ūdens transportēšanu atmosfērā un to, kā ūdens un lava plūda uz virsmas;
- Raksturojiet Marsa ģeoloģiju, īpaši koncentrējoties uz apgabaliem, kuros, iespējams, bija šķidrs ūdens.
Lai sasniegtu šos mērķus, MRO veic vairāki instrumenti un eksperimenti . Tam ir trīs kameras - augstas izšķirtspējas attēlu zinātnes eksperiments (HiRISE), konteksta kamera (CTX) un Marsa krāsu attēlveidotājs (MARCI). Turklāt MRO ir spektrometrs ar nosaukumu Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), radiometrs ar nosaukumu Mars Climate Sounder (MCS) un radara instruments ar nosaukumu Shallow Radar (SHARAD).
Tam ir arī trīs inženiertehniskie instrumenti-sakaru un navigācijas pakotne, lai “sarunātos” ar nolaišanās un roveriem uz virsmas, optiskā navigācijas kamera starpplanētu navigācijas pārbaudei un eksperimentu pakete, lai pārbaudītu jaudīgu radio joslu ar nosaukumu Ka-band uz Marsa. MRO divi zinātniskās iekārtas eksperimenti ietver gravitācijas lauka izpētes paketi un akselerometrus, lai parādītu Marsa atmosfēras struktūru.
Pirms palaišanas NASA apsolīja, ka kosmosa kuģis atgriezīs informāciju trīs reizes ātrāk nekā parastais platjoslas tālruņa savienojums. Tas nozīmēja, ka zinātnieki saņems informāciju ātrāk nekā jebkad agrāk - kas būtu īpaši svarīgi, nosūtot atpakaļ datus no roveriem un citiem kosmosa kuģiem uz Sarkanās planētas virsmas.
Šī skata apakšējā kreisajā stūrī atrodas trīs ziedlapiņu nolaišanās platforma (apvilkta), ar kuru NASA Mars Exploration Rover Spirit nobrauca 2004. gada janvārī.(Attēla kredīts: NASA/JPL-Caltech/Arizonas universitāte)
Uzsākšana un agri novērojumi
MRO uzsāka darbību 2005. gada 12. augustā un septembrī pārbaudīja savas ātrgaitas iespējas, kad no 6 miljonu jūdžu (10 miljonu kilometru) attāluma uzņēma dažus Zemes mēness attēlus. Pēc tam tas uz Zemi nosūtīja atpakaļ 75 gigabitus datu, kas atbilst aptuveni 13 informācijas kompaktdiskiem. Toreiz tas bija rekordliels datu apjoms.
Kosmosa kuģis nokļuva Marsa orbītā 2006. gada 10. martā un uzreiz sāka starot attēlus, vienlaikus ierindojoties pareizajā orbītā. MRO izmantoja tehniku, ko sauc par aerobraking - suku pret Marsa atmosfēru -, lai pielāgotu savu orbītu. Šis process ietaupa degvielu un naudu, bet aizņem daudz laika. MRO veiksmīgi pabeidza izaicinošos manevrus septembrī, pēc sešu mēnešu pielāgojumiem.
Viens no pirmajiem MRO mērķiem bija Opportunity rover . Opportunity, kas 2006. gada oktobrī bija pārsniegusi savu 90 dienu misiju par vairāk nekā diviem gadiem, atradās Viktorijas krātera malā. MRO nosūtīja augstas izšķirtspējas attēlu, kurā bija redzams ne tikai roveris un tā pēdas, bet arī ēna, ko uz Marsa atstāja golfa ratu izmēra transportlīdzeklis.
Pēc tam, kad bija uzņemtas dažas Opportunity dvīņu Spirit attēla, kā arī divi vikingu nosēdēji, kas ieradās 1976. gadā, MRO komanda toreiz bija progresējusi pietiekami tālu, lai sāktu publicēt zinātniskos rezultātus.
2006. gada decembrī daži no MRO pirmajiem radara novērojumiem un attēliem bija vērsti uz ledus slāņiem pie poliem. 'Šie noguldījumi reģistrē salīdzinoši nesenas klimata izmaiņas uz Marsa, piemēram, nesenos ledus laikmetus uz Zemes,' tā paziņojumā presei sacīja Kens Herkenhofs no ASV Ģeoloģijas dienesta.
Bet MRO augstas izšķirtspējas attēli īslaicīgi tika apdraudēti. 2007. gada februārī NASA ziņoja, ka HiRISE kamerai bija problēmas ar “sliktiem pikseļiem” un citiem attēla trokšņiem dažos kameras detektoros. Sākotnēji šķiet, ka problēma laika gaitā pasliktinās, bet NASA izsekoja šo problēmu ar dizaina trūkumu un paziņoja, ka veiksmīgi veica pasākumus, lai to novērstu. Viens no MRO pirmajiem “drošā režīma” traucējumiem notika 2007. gada martā, kad tehnisku problēmu dēļ bija uz laiku jāpāriet uz rezerves datoru.
Ūdens, dīvainu funkciju un nosēšanās vietu meklēšana
Misijas sākuma posmā daļa no MRO darba ietvēra piemērotu Curiosity nosēšanās vietu meklēšanu; Galīgais mērķis bija Geila krāteris, kur Curiosity droši piezemējās 2012. gadā. Tā pētīja krātera grīdu un no 2018. gada vidus pašlaik dodas augšup pa tuvējo kalnu, ko sauc par Aeolis Mons (Šarpa kalns), meklējot senas liecības par ūdeni.
MRO arī pārraidīja informāciju no kosmosa kuģa Spirit, Opportunity un Phoenix. Kad Fīnikss 2008. gadā zaudēja kontaktu ar Zemi, MRO uzņēma attēlu, kurā redzams ledus un bojājumi uz kosmosa kuģa. Gars 2010. gadā neatgriezeniski zaudēja kontaktu ar Zemi, taču Opportunity joprojām strādāja pie virsmas vismaz līdz 2018. gada jūnijam, kad putekļu vētra aizturēja saules gaismu un ieslēdza roveri mazjaudas režīmā.
2007. gadā MRO rūpīgi pārbaudīja divus Marsa kausus, kurus iepriekš attēloja Mars Global Surveyor. Pētnieki iepriekš izteica pieņēmumus, ka notekcauruļu izmaiņas izraisīja tekošs ūdens, taču jaunie, asāki MRO attēli atklāja, ka tie, iespējams, ir no “vaļēju, sausu materiālu nogruvumiem”.
Marsa izlūkošanas orbītas ilustrācija, pamatojoties uz galīgo dizainu.
Vēlāk tajā pašā gadā MRO nosūtīja attēlus ar mulsinošām iezīmēm uz Marsa, ko zinātnieki nodēvēja par “zirnekļiem” un “ķirzakas ādu”. Pētnieki teica, ka dīvainās formas, iespējams, bija saistītas ar oglekļa dioksīda gāzi, kas pavasarī iznira un veidoja reljefu. Spilgti materiāla 'ventilatori', kas pamanīti uz virsmas, iespējams, bija oglekļa dioksīda sals.
Viens no lielākajiem MRO atradumiem tika atklāts 2008. gadā, kad orbiters pamanīja ar mālu bagātu iežu Mawrth Vallis. Šajā kanālā, kas atrodas Sarkanās planētas ziemeļu puslodē, ir vairāki dažādi māla veidi. Zinātnieki teica, ka tas, iespējams, notika, kad ziemeļu augstienēs ūdens sajaucās ar bazaltu.
Vēlāk tajā pašā gadā kosmosa kuģis parādīja pierādījumus par opāla (vai hidratēta silīcija dioksīda) izplatīšanos pa Marsu - lielu vizītkarti ūdenim. Pēc zinātnieku domām, ūdens uz Sarkanās planētas bija klāt vēl pirms 2 miljardiem gadu, kas ir miljardu gadu vēlāk, nekā tika uzskatīts iepriekš.
2009. gadā NASA uz vairākiem mēnešiem apturēja zinātnisko darbību biežu orbitālās datoru atiestatīšanas dēļ. NASA nosūtīja programmatūras jauninājumu slimajam kuģim. Pēc tam vadītāji rūpīgi izveda MRO no drošā režīma, lai atsāktu darbu 16. decembrī.
2010. gadā atklātie milzīgie saldētie oglekļa dioksīda nogulumi dienvidu polā lika zinātniekiem domāt, ka sausais ledus nokļūst atmosfērā, kad Marss palielina savas ass slīpumu.
Kāpa Marsa ziemeļu polārajā reģionā parāda būtiskas izmaiņas starp diviem attēliem, kas uzņemti NASA Mars Reconnaissance Orbiter 2008. gada 25. jūnijā un 2010. gada 21. maijā.(Attēla kredīts: NASA/JPL-Caltech/Univ. Of Ariz./JHUAPL)
Comet Siding Spring, oglekļa dioksīds un citi augstas izšķirtspējas novērojumi
Virsmas augstas izšķirtspējas attēli turpina atgriezties no MRO, ieskaitot ledus zirnekļu un smilšu kāpas 2014. gadā. Zinātnieki arī uzzināja jaunas lietas par Marsa atmosfēra ar kosmosa kuģi. Mainoties planētas slīpumam, tiek ietekmēts arī šķidrais ūdens uz virsmas, kā arī Marsa slaveno putekļu vētru skaits un smagums. MRO ir redzējis lavīnas, putekļu velni un klinšu lūzumi no orbītas, sniedzot tuvplāna skatījumu uz izmaiņām uz Marsa vairāku gadu laikā.
Kosmosa kuģis atspoguļoja satriecošus komētas Siding Spring attēlus, kad debesu apmeklētājs 2014. gada oktobrī lidoja salīdzinoši tuvu planētai. Tās komētas attēlus, kas atradās 138 000 kilometru attālumā, NASA tolaik aprakstīja kā: visaugstākās izšķirtspējas skati, kādi jebkad iegūti no komētas, kas nāk no Oort mākonis Saules sistēmas nomalē. ”
MRO virsmas attēli palīdzēja Eiropas zinātniekiem izdomājiet neveiksmīgā ExoMars Schiaparelli trajektoriju tuvošanās laikā. Tajā pašā gadā kosmosa kuģis atrada arī 2003. gada Bīgla misijas - cita Eiropas kosmosa kuģa - kapsētu, kas droši nenonāca virs zemes.
2017. gadā kosmosa kuģis redzēja plašus pierādījumus par vulkāna izvirdumiem Valles Marineris grīdā - lielā kanjonu sistēmā, kas aptver gandrīz piekto daļu no Sarkanās planētas apkārtmēra.
Pierādījumi par ūdens ledu turpina krāties, tostarp mājienu ledus Marsa nogāzēs, kas paziņoti 2017 un plašas zemūdens ledus loksnes, kas nodrošina iespējamo resursu turpmākajām Marsa misijām. 2018. gada jūnijā MRO attēli parādīja putekļu vētru, kas aptvēra visu planētu. Tā kā virspusē nokļuva mazāk saules gaismas, vētra izslēdza ar saules enerģiju darbināmā Opportunity rovera darbību, bet ar kodolenerģiju darbināmā Curiosity turpināja veikt zinātniskus novērojumus.
