Mars Reconnaissance Orbiter: Marsi kaardistamine kõrglahutusega

Tere Mars, kohtume

NASA Mars Reconnaissance Orbiter läbib selle kunstniku kontseptsiooni illustratsioonil planeedi lõunapoolset piirkonda. Orbiidi madala radari katse, üks pardal olevast kuuest teadusinstrumendist, on mõeldud Marsi polaarsete jääkatete sisemise struktuuri uurimiseks, samuti kogu planeedi ulatuses teabe kogumiseks maa-aluste jää-, kivi- ja võib-olla ka vedelate vee kihtide kohta mis võib olla pinnalt ligipääsetav. Phobos, üks kahest Marsi kuust, ilmub illustratsiooni vasakus ülanurgas. Pilt (Pildikrediit: NASA/JPL/Corby Waste)





Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) on kosmoseaparaat, mis tagastab kõrge eraldusvõimega kujutisi Punase planeedi pinnast. Mõned selle tähelepanuväärsed uurimised hõlmavad jää ja vee otsimist, Mars Curiosity roveri maandumiskoha leidmist ja lähedalt lendava komeedi Comet Siding Spring kuvamist 2014. aastal.

See on pakkunud ka kõrge eraldusvõimega pilte liini korduv kalle , kraatritriibud, mis võivad olla tingitud tolmuomadustest või siledast pinnaveest. Kosmoseaparaat toimib ka Marsi pinnal oleva roveri Opportunity ja Curiosity roveri suhtlusreleena.

MRO läbis 2017. aasta märtsis 50 000 ringi Marsi ümber. 2018. aasta veebruaris ütles NASA kavatseb kosmoselaeva käitada pärast 2020. aastate keskpaika , erakordne saavutus, arvestades, et missioon oli algselt kavandatud kaheks aastaks Marsil. See otsus on suures osas tingitud sellest, et keskenduda piiratud Marsi missioonidollaritele proovide tagastamisele ja lükata kavandatud asendusorbiit kuni 2020ndate lõpuni, Spaceflight Now andmetel . Kui MRO laiendab oma missiooni, toetab see tulevast Mars 2020 NASA roverit ja võimalikku proovide tagastamise missiooni Marsile.



Kuigi mõnedel MRO instrumentidel ja insenerikomponentidel on vananemise märke, rakendab NASA lahendusi. Näiteks kasutab see tähejälgija abil MRO suhtumist, vähendades sõltuvust vanadest güroskoopidest. Mõned selle kõrgresolutsiooniga kaamera HiRISE pildid on veidi hägustunud ja põhjus on veel uurimisel. Spektromeetriaparaat nimega CRISM on kaotanud suurema osa Marsile toodud krüojahutitest, kuid suudab siiski teha vaatlusi mõnel lainepikkusel.

Arengu- ja teaduseesmärgid

MRO on osa pikkast NASA missioonide reast, mis on suunatud Punase planeedi iidsete elamiskõlblikkuse tõendite otsimisele. MRO esimene käivitamisvõimalus (mida sel ajal ei nimetatud) oleks olnud 2003. NASA andmetel , kuid NASA otsustas saata Marsi uurimisroverid (Spirit ja Võimalus ) hoopis Marsile. Agentuur otsustas minna koos roveritega, et lubada maandumist kahes kohas, mida orbiit ei pakuks. 2001. aastal valis NASA kosmoselaeva esmaseks ehitajaks Lockheed Martini, mille sihtmärgiks oli 2005. aasta stardikuupäev.

MRO teaduslikud eesmärgid, NASA andmetel , on



  • Tehke kindlaks, kas Marsil kunagi tekkis elu, sealhulgas keskenduge maavarade ladestustele ja iidsetele aladele, kus kunagi voolas vedel vesi;
  • Iseloomusta Marsi kliimat, sealhulgas tolmu ja vee transportimist atmosfääri ning seda, kuidas vesi ja laava varem pinnal voolasid;
  • Iseloomustage Marsi geoloogiat, keskendudes eriti piirkondadele, kus võis olla vedelat vett.

Nende eesmärkide saavutamiseks kannab MRO mitmeid instrumente ja katseid . Sellel on kolm kaamerat - kõrgresolutsiooniga kujutisteaduse eksperiment (HiRISE), kontekstikaamera (CTX) ja Marsi värvipildur (MARCI). Lisaks on MRO -l spektromeeter nimega Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), radiomeeter nimega Mars Climate Sounder (MCS) ja radari mõõteriist Shallow Radar (SHARAD).

Sellel on ka kolm insenerivahendit-side- ja navigatsioonipakett maandurite ja roveritega pinnale rääkimiseks, optiline navigatsioonikaamera planeetidevahelise navigatsiooni testimiseks ja katsepakett võimsa raadiosagedusriba nimega Ka-band katsetamiseks Marsil. MRO kaks teadusrajatise katset hõlmavad gravitatsioonivälja uurimise paketti ja kiirendusmõõtureid, mis näitavad Marsi atmosfääri struktuuri.

Enne käivitamist lubas NASA, et kosmoselaev edastab teavet tagasi kolm korda kiiremini kui tavaline lairibaühendus. See tähendas, et teadlased saaksid teavet kiiremini kui kunagi varem - see oleks eriti oluline, kui saadetakse tagasi andmeid roveritest ja muudest kosmoselaevadest Punase planeedi pinnal.



Selle vaate vasakus alanurgas on NASA kolme kroonlehega maandumisplatvorm (ringiga ümbritsetud)

Selle vaate vasakus alanurgas on kolme kroonlehega maandumisplatvorm (ringiga ümbritsetud), mille NASA Mars Exploration Rover Spirit sõitis 2004. aasta jaanuaris minema.(Pildikrediit: NASA/JPL-Caltech/Arizona Univ.)

Käivitamine ja varased vaatlused

MRO käivitas 12. augustil 2005 ja katsetas oma ülikiireid võimalusi septembris, kui ta tegi mõned pildid Maa kuust 10 miljoni kilomeetri kauguselt. Seejärel saatis ta Maale tagasi 75 gigabaiti andmeid, mis võrdub umbes 13 teabe CD -ga. See oli tol ajal rekordiline andmemaht.

Kosmoseaparaat jõudis Marsi orbiidile 10. märtsil 2006 ja hakkas kohe pilte tagasi saatma, seades samal ajal õigele orbiidile. MRO kasutas orbiidi reguleerimiseks tehnikat nimega aerobraking - harjamine Marsi atmosfääri vastu. See protsess säästab kütust ja raha, kuid võtab palju aega. MRO lõpetas keerulised manöövrid edukalt septembris pärast kuue kuu pikkust kohandamist.

Üks MRO esimesi sihtmärke oli Opportunity rover . 2006. aasta oktoobris oma 90-päevase missiooni rohkem kui kahe aastaga ületanud Opportunity oli Victoria kraatri serval. MRO saatis suure eraldusvõimega pildi, millel pole mitte ainult rover ja selle jäljed, vaid ka varju, mille Marsi golfikäru suurune sõiduk heitis.

Pärast seda, kui oli teinud mõned pildid Opportunity kaksikust Spiritist ja 1976. aastal saabunud kahest viikingimaandurist, oli MRO meeskond jõudnud piisavalt kaugele, et alustada teaduslike tulemuste avaldamist.

2006. aasta detsembris keskendusid mõned MRO esimesed radarivaatlused ja pildid pooluste lähedal asuvatele jääkihtidele. 'Need hoiused registreerivad suhteliselt hiljutisi kliimamuutusi Marsil, nagu hiljutised jääajad Maal,' ütles Ken Herkenhoff USA geoloogiateenistusest sel kuul avaldatud pressiteates.

Kuid MRO kõrge eraldusvõimega pildid sattusid korraks ohtu. 2007. aasta veebruaris teatas NASA, et HiRISE kaameral on mõnedes kaameradetektorites probleeme halbade pikslite ja muu pildimüraga. Esialgu tundus, et probleem aja jooksul süveneb, kuid NASA tuvastas probleemi disainiviga ja ütles, et võttis edukalt meetmeid selle lahendamiseks. Üks MRO esimesi „turvarežiimi” tõrkeid leidis aset 2007. aasta märtsis, kui tehniline probleem sundis teda ajutiselt varundusarvutile üle minema.

Vee, veidrate funktsioonide ja maandumiskohtade otsimine

Oma missiooni alguses osa MRO tööst hõlmas sobivate Curiosity maandumiskohtade otsimist; lõplik sihtmärk oli Gale'i kraater, kuhu Curiosity 2012. aastal turvaliselt maandus. See uuris kraatripõrandat ja 2018. aasta keskpaigast läheb praegu üles lähedal asuvast mäest nimega Aeolis Mons (Sharpi mägi), otsides iidseid tõendeid vee kohta.

MRO edastas teavet ka kosmoselaevadelt Spirit, Opportunity ja Phoenix. Kui Phoenix kaotas kontakti Maaga 2008. aastal, tegi MRO pildi, millel on näha kosmoselaeva jää ja kahjustused. Spirit kaotas jäädavalt kontakti Maaga 2010. aastal, kuid Opportunity töötas pinnal veel vähemalt kuni 2018. aasta juunini, mil tolmutorm blokeeris päikesevalguse ja seadis roveri väikese energiatarbega režiimi.

2007. aastal uuris MRO kahte Marsi lohku, mida varem pildistas Mars Global Surveyor. Uurijad oletasid varem, et muutused süvendites tulenevad voolavast veest, kuid uued, teravamad MRO -pildid näitasid, et need on tõenäoliselt tingitud 'lahtiste kuivade materjalide maalihkedest'.

Illustratsioon Mars Reconnaissance Orbiterist, mis põhineb lõplikul kujundusel.

Illustratsioon Mars Reconnaissance Orbiterist, mis põhineb lõplikul kujundusel.

Hiljem samal aastal edastas MRO pilte Marsi mõistatuslikest omadustest, mida teadlased nimetasid ämblikeks ja sisalike nahaks. Teadlaste sõnul olid kummalised kujundid tõenäoliselt tingitud kevadel välja paiskuvast süsinikdioksiidist ja maastiku kujundamisest. Pinnal märgatud materjali heledad ventilaatorid olid tõenäoliselt süsinikdioksiidi härmatis.

Üks MRO suurimaid avastusi tehti 2008. aastal, kui orbiidil märgati savirikast kivimit Mawrth Vallis. Sellel kanalil, mis asub Punase planeedi põhjapoolkeral, on mitu erinevat savi. Teadlased ütlesid, et see juhtus tõenäoliselt siis, kui põhjamäestikus oli vesi segatud basaltiga.

Hiljem samal aastal andis kosmoselaev tagasi tõendeid opaali (või hüdraatunud ränidioksiidi) laialivalgumise kohta üle Marsi - suur veekaart. Teadlaste sõnul oli Punase planeedi vesi olemas alles 2 miljardit aastat tagasi, mis on miljard aastat hiljem kui varem arvati.

2009. aastal peatas NASA teadusoperatsioonid kuudeks sagedaste orbitaalarvutite lähtestamise tõttu. NASA saatis haigetele veesõidukitele tarkvarauuenduse. Seejärel tõid juhid MRO ettevaatlikult turvarežiimist välja, et jätkata tööd 16. detsembril.

2010. aasta avastus lõunapoolusel asuvate massiivsete külmutatud süsinikdioksiidi ladestuste kohta pani teadlased uskuma, et kuiv jää satub atmosfääri, kui Marss suurendab oma telje kallet.

Düün Marsi põhjapolaarpiirkonnas näitab olulisi muutusi kahe 25. juunil 2008 ja 21. mail 2010 NASA tehtud pildi vahel

Düün Marsi põhjapolaarpiirkonnas näitab olulisi muutusi kahe 25. juunil 2008 ja 21. mail 2010 NASA Mars Reconnaissance Orbiteri tehtud pildi vahel.(Pildikrediit: NASA/JPL-Caltech/Univ. Of Ariz./JHUAPL)

Comet Siding Spring, süsinikdioksiid ja rohkem kõrgresolutsiooniga vaatlusi

Pinna kõrge eraldusvõimega pildid tulevad MRO-st tagasi, sealhulgas jääämblike ja liivaluited aastal 2014. Teadlased said ka uusi asju teada Marsi atmosfäär kosmoselaeva viisakalt. Kuna planeedi kaldenurk muutub, mõjutab see ka pinnal olevat vedelat vett ning Marsi kuulsate tolmutormide arvu ja tõsidust. MRO on näinud laviine, tolmukuradid ja kivimurrud orbiidilt, andes lähivaateid muutustele Marsil mitme aasta jooksul.

Kosmoseaparaat heitis tagasi hämmastavad pildid komeet Siding Springist, kui taevakülastaja lendas 2014. aasta oktoobris planeedile suhteliselt lähedale. NASA kirjeldas tol ajal 868 miili (138 000 kilomeetri) kaugusel vilksatanud komeedi pilte järgmiselt: kõrgeima eraldusvõimega vaateid, mis eales pärit komeedist on Oorti pilv päikesesüsteemi äärealadel. '

MRO kujutised pinnast aitasid Euroopa teadlasi selgitage välja ebaõnnestunud ExoMars Schiaparelli trajektoor samal aastal leidis kosmoseaparaat ka 2003. aasta Beagle'i missiooni, teise Euroopa kosmoselaeva surnuaia, mis ei jõudnud pinnale ohutult.

2017. aastal nägi kosmoseaparaat ulatuslikke tõendeid vulkaanipursete kohta Valles Marineris, suure kanjonisüsteemi põrandal, mis hõlmab peaaegu viiendiku Punase planeedi ümbermõõdust.

Tõendid veejää kohta kogunevad jätkuvalt, sealhulgas vihjed jääle Marsi nõlvadel, millest teatati 2017 ja tohutuid maa -aluse vee jääkihte, mis on võimalik ressurss tulevastele Marsi missioonidele. Juunis 2018 näitasid MRO pildid kogu planeeti katvat tolmutormi. Kuna pinnale jõudis vähem päikesevalgust, katkestas torm päikeseenergial töötava Opportunity roveri operatsioonid, kuid tuumajõul töötav Curiosity jätkas teaduslike vaatluste tegemist.