Введение
Космические аппараты НАСА, работающие с 2005 года, решили эту проблему. Однако причина все еще неизвестна и может повториться. HiRISE удалось сфотографировать посадочный модуль Phoenix во время его спуска на парашюте к Vastitas Borealis 25 мая 2008 года (сол). В 2009 году на орбитальном аппарате продолжались периодические проблемы, включая четыре спонтанных перезагрузки, кульминацией которых стала четырехмесячная остановка работы аппарата с августа по декабрь. 3 марта 2010 года MRO достиг еще одной важной вехи, передав на Землю более 100 терабит данных, что превышает общий объем данных, переданных всеми другими межпланетными зондами, отправленными с Земли. В декабре 2010 года началась первая продленная миссия. Ее цели включали изучение сезонных процессов, поиск изменений на поверхности и поддержку других марсианских аппаратов. Она продолжалась до октября 2012 года, после чего НАСА начала вторую продленную миссию MRO, которая продлилась до октября 2014 года. 6 августа 2012 года (сол) орбитальный аппарат пролетел над кратером Гейл, местом посадки миссии Mars Science Laboratory, во время ее фазы EDL. С помощью камеры HiRISE был сделан снимок марсохода Curiosity, спускающегося с использованием задней оболочки и сверхзвукового парашюта. В декабре 2014 года и апреле 2015 года Curiosity снова был сфотографирован HiRISE внутри кратера Гейл. 9 марта 2014 года произошла еще одна компьютерная аномалия, когда MRO перешел в безопасный режим после незапланированного переключения с одного компьютера на другой. MRO возобновил нормальную научную работу через четыре дня. Это повторилось 11 апреля 2015 года, после чего MRO вернулся к полной работоспособности через неделю. Орбитальные аппараты Mars Odyssey и MAVEN также получили возможность изучить пролет кометы Siding Spring 19 октября 2014 года. Чтобы минимизировать риск повреждения от вещества, выброшенного кометой, MRO выполнил корректировки орбиты 2 июля 2014 года и 27 августа 2014 года. Во время пролета MRO сделал лучшие снимки кометы из облака Оорта и не получил повреждений. В октябре 2016 года MRO сфотографировал место крушения другого потерянного аппарата, Schiaparelli EDM, используя камеры CTX и HiRISE. Длительность работы двигателя при маневре составила 75 секунд. Запуск InSight был задержан, и он пропустил стартовое окно 2016 года, но успешно стартовал в следующем окне 5 мая 2018 года и приземлился 26 ноября 2018 года. Из-за продолжительности миссии некоторые компоненты MRO начали изнашиваться. С начала миссии в 2005 году до 2017 года MRO использовал миниатюрный инерциальный измерительный блок (MIMU) для управления высотой и ориентацией. После 58 000 часов работы и ограниченных признаков работоспособности орбитальный аппарат переключился на резервный, который, по состоянию на 2018 год, отработал 52 000 часов. Чтобы продлить срок службы резервного блока, НАСА перешла с MIMU на режим "только по звездам" для рутинных операций в 2018 году. В режиме "только по звездам" используются камеры и программное обеспечение для распознавания образов для определения местоположения звезд, что затем используется для определения ориентации MRO. В 2017 году также возникли проблемы с размытием изображений, полученных HiRISE, и деградацией батареи, но они были устранены. В августе 2023 года электронные компоненты датчика CCD RED4 HiRISE начали выходить из строя, вызывая визуальные артефакты на изображениях. В 2017 году криокулеры, используемые CRISM, завершили свой жизненный цикл, ограничив возможности прибора видимым диапазоном длин волн вместо полного диапазона. В 2022 году НАСА объявила о полном отключении CRISM, и прибор был официально выведен из эксплуатации 3 апреля 2023 года после создания двух финальных, почти глобальных карт с использованием предыдущих данных и более ограниченного второго спектрометра, не требующего криокулеров.
has alleviated the issue. However, the cause is still unknown and may return. HiRISE was able to photograph the Phoenix lander during its parachuted descent to Vastitas Borealis on May 25, 2008 (sol ). The orbiter continued to experience recurring problems in 2009, including four spontaneous resets, culminating in a four month shut down of the spacecraft from August to December. On March 3, 2010, the MRO passed another significant milestone, having transmitted over 100 terabits of data back to Earth, which was more than all other interplanetary probes sent from Earth combined. In December 2010, the first Extended Mission began. Goals included exploring seasonal processes, searching for surface changes, and providing support for other Martian spacecraft. This lasted until October 2012, after which NASA started the MRO's second Extended Mission, which lasted until October 2014. On August 6, 2012 (sol ), the orbiter passed over Gale crater, the landing site of the Mars Science Laboratory mission, during its EDL phase. It captured an image via the HiRISE camera of the Curiosity rover descending with its backshell and supersonic parachute. In December 2014 and April 2015, Curiosity was photographed again by HiRISE inside Gale Crater. Another computer anomaly occurred on March 9, 2014, when the MRO put itself into safe mode after an unscheduled swap from one computer to another. The MRO resumed normal science operations four days later. This occurred again in April 11, 2015, after which the MRO returned to full operational capabilities a week later. as well as the Mars Odyssey Orbiter and MAVEN orbiter had a chance to study the Comet Siding Spring flyby on October 19, 2014. To minimize risk of damage from the material shed by the comet, the MRO made orbital adjustments on July 2, 2014 and August 27, 2014. During the flyby, the MRO took the best ever pictures of a comet from the Oort cloud and was not damaged. In October 2016, the crash site of another lost spacecraft, Schiaparelli EDM, was photographed by the MRO, using both the CTX and HiRISE cameras. The maneuver's engine burn lasted for 75 seconds. InSight was delayed and missed the 2016 launch window, but was successfully launched during the next window on May 5, 2018, and landed on November 26, 2018. Due to the longevity of the mission, a number of MRO components have started deteriorating. From the start of the mission in 2005 to 2017, the MRO had used a Miniature inertial measurement unit (MIMU) for altitude and orientation control. After 58,000 hours of use, and limited signs of life, the orbiter switched over to a backup, which, as of 2018, has reached 52,000 hours of use. To conserve the life of the backup, NASA switched from MIMUs to an "all stellar" mode for routine operations in 2018. The "all stellar" mode uses cameras and pattern recognition software to determine the location of stars, which can then be used to identify the MRO's orientation. Problems with blurring in pictures from HiRISE and battery degradation also arose in 2017 but have since been resolved. In August 2023, electronic units within the HiRISE's CCD RED4 sensor began to fail as well, and are causing visual artifacts in pictures taken. In 2017, the cryocoolers used by CRISM completed their lifecycle, limiting the instrument's capabilities to visible wavelengths, instead of its full wavelength range. In 2022, NASA announced the shutdown of CRISM in its entirety, and the instrument was formally retired on April 3, 2023, after creating two final, near global, maps using prior data and a more limited second spectrometer that did not require cryocoolers.
Инструменты
Три камеры, два спектрометра и радар установлены на орбитальном аппарате вместе с тремя инженерными приборами и двумя "экспериментами научной аппаратуры", которые используют данные инженерных подсистем для сбора научных данных. Два инженерных прибора используются для испытаний и демонстрации нового оборудования для будущих миссий.
HiRISE
Камера HiRISE — это рефлекторный телескоп, самый большой из когда-либо использовавшихся в глубоком космосе, с разрешением 1 микрорадиан, или из высоты в. Для сравнения, спутниковые изображения Земли обычно имеют разрешение. HiRISE собирает изображения в трех цветовых диапазонах: 400–600 нм (сине-зеленый, или BG), 550–850 нм (красный) и 800–1000 нм (ближний инфракрасный).
CTX
Контекстная камера (CTX) обеспечивает изображения в оттенках серого (500–800 нм) с пространственным разрешением до приблизительно [значение отсутствует в оригинале]. CTX разработана для создания контекстных карт, обеспечивающих основу для детальных наблюдений HiRISE и CRISM, а также используется для создания мозаик обширных участков Марса, мониторинга изменений в определенных местах с течением времени и получения стереоизображений (3D) ключевых регионов и перспективных площадок для будущих посадок.
Марки
Марсовый цветовой изобразитель (MARCI) – это широкоугольная камера с относительно низким разрешением, которая наблюдает за поверхностью Марса в пяти видимых и двух ультрафиолетовых диапазонах. Каждый день MARCI собирает около 84 изображений и создает глобальную карту с пиксельным разрешением. Эта карта предоставляет еженедельный прогноз погоды для Марса, помогает изучать его сезонные и годовые изменения, а также отображает распределение водяного пара и озона в атмосфере. Тот же самый прибор MARCI был установлен на борту орбитального аппарата "Mars Climate Orbiter", запущенного в 1998 году.
CRISM
Компактный спектрометр изображений для разведки Марса (CRISM) — это прибор, являющийся видимым и ближним инфракрасным спектрометром, который используется для создания детальных карт минералогического состава поверхности Марса. CRISM применяется для идентификации минералов и химических веществ, указывающих на возможное существование воды в прошлом или настоящем на поверхности Марса. К этим материалам относятся оксиды железа, филлосиликаты и карбонаты, которые обладают характерными спектральными характеристиками в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Прибор CRISM был выведен из эксплуатации 3 апреля 2023 года.
МКС
Марсовый климатический зондер (MCS) осуществляет наблюдение как вниз, так и вбок через атмосферу, чтобы определить вертикальные изменения ее характеристик. Это спектрометр с одним видимым/ближним инфракрасным каналом (0,3–3,0 мкм) и восемью каналами дальнего инфракрасного диапазона (12–50 мкм), подобранными для этой цели. MCS наблюдает атмосферу на горизонте Марса (с точки зрения MRO), разделяя ее на вертикальные слои и проводя измерения в каждом слое с определенным шагом. Эти измерения объединяются в ежедневные глобальные карты погоды, отображающие основные параметры марсианской погоды: температуру, давление, влажность и плотность пыли.
ШАРАД
Эксперимент с малоглубинным радаром (SHARAD) на борту MRO предназначен для зондирования внутренней структуры полярных ледяных шапок Марса. Он также собирает планетарные данные о подземных слоях реголита, горных пород и льда, которые могут быть доступны с поверхности. SHARAD излучает высокочастотные радиоволны в диапазоне от 15 до 25 МГц, что позволяет ему определять слои толщиной до максимальной глубины . Горизонтальное разрешение составляет .
Инструменты и эксперименты
В дополнение к своему оборудованию для получения изображений, MRO несет три инженерных прибора. Пакет связи Electra – это программно-определяемое УКВ-радио, обеспечивающее гибкую платформу для развития возможностей ретрансляции. Он предназначен для связи с другими космическими аппаратами при их приближении, посадке и работе на Марсе. Помимо протокольных межкосмических каналов связи данных со скоростью от 1 кбит/с до 2 Мбит/с, Electra также обеспечивает сбор данных эффекта Доплера, запись без обратной связи и высокоточную службу времени, основанную на ультрастабильном генераторе. Информация об эффекте Доплера для приближающихся аппаратов может использоваться для точного наведения при спуске или восстановления траектории спуска и посадки. Информация об эффекте Доплера для посаженных аппаратов позволяет ученым точно определять местоположение посадочных модулей и марсоходов на поверхности. Два космических аппарата Mars Exploration Rover (MER) использовали УКВ-радиорелей предыдущего поколения, обеспечивающее аналогичные функции через орбитальный аппарат Mars Odyssey. Радио Electra осуществляло ретрансляцию информации от и к космическим аппаратам MER, посадочному модулю Phoenix и марсоходу Curiosity. На этапе перелета MRO также использовал Экспериментальный пакет телекоммуникаций для демонстрации менее энергозатратного способа связи с Землей. Оптическая навигационная камера делает снимки марсианских спутников Фобоса и Деймоса на фоне звезд для точного определения орбиты MRO. Хотя это и не является критически важным, она была включена в качестве технологического теста для будущих орбитальных и посадочных аппаратов.
Структура
Рабочие компании Lockheed Martin Space Systems в Денвере собрали конструкцию космического аппарата и установили приборы. Приборы были изготовлены в Лаборатории реактивного движения, Лунной и планетарной лаборатории Аризонского университета в Тусоне, штат Аризона, Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, Итальянском космическом агентстве в Риме и Malin Space Science Systems в Сан-Диего. Общая масса космического аппарата составляет менее, а масса без топлива – менее. Система, включающая коммуникационный пакет Electra, состоит из очень большой антенны, используемой для передачи данных через сеть Deep Space Network в X-диапазоне частот 8,41 ГГц. Также демонстрируется использование Ka-диапазона на частоте 32 ГГц для более высоких скоростей передачи данных. Максимальная скорость передачи данных с Марса может достигать 6 Мбит/с, однако в среднем она составляет от 0,5 до 4 Мбит/с. Для связи с пониженной скоростью в аварийных ситуациях и при проведении специальных мероприятий предусмотрены две небольшие антенны с низким коэффициентом усиления. Эти антенны не имеют параболических отражателей и могут принимать и передавать сигналы в любом направлении. Они служат важной резервной системой, обеспечивающей возможность связи с MRO даже в случае, если его основная антенна направлена не на Землю. Подсистема Ka-диапазона была использована для демонстрации возможности применения подобной системы на космических аппаратах в будущем. В связи с нехваткой спектра в X-диапазоне 8,41 ГГц, будущие высокоскоростные межпланетные миссии будут использовать Ka-диапазон 32 ГГц. NASA Deep Space Network (DSN) внедрила возможность приема сигналов в Ka-диапазоне на всех трех своих комплексах (Goldstone, Canberra и Madrid) через подсеть антенн с волноводным излучателем (BWG) диаметром 34 метра.
Управление движением и положением
Космический аппарат использует топливный бак, заполненный монопропеллантом гидразином. Давление топлива регулируется добавлением гелия под давлением из внешнего резервуара. Семьдесят процентов топлива было использовано для выхода на орбиту.
На борту MRO установлено 20 ракетных двигателей. Шесть больших двигателей, каждый из которых обеспечивает тягу, предназначены главным образом для выхода на орбиту. Эти двигатели изначально были разработаны для посадочного модуля Mars Surveyor 2001 года. Шесть двигателей среднего размера, каждый из которых обеспечивает тягу, используются для коррекции траектории и управления ориентацией во время выхода на орбиту. Наконец, восемь малых двигателей, каждый из которых обеспечивает тягу, используются для управления ориентацией в нормальном режиме работы. Для определения орбиты космического аппарата и облегчения маневров, вокруг аппарата размещены 16 солнечных датчиков – восемь основных и восемь резервных – для калибровки направления на Солнце относительно системы координат орбитального аппарата. Два звездных трекера, цифровые камеры, используемые для определения положения звезд из каталога, предоставляют NASA полную трехмерную информацию об ориентации и положении космического аппарата. Основной и резервный миниатюрный инерциальный измерительный блок (MIMU), предоставленный компанией Honeywell, измеряет изменения ориентации космического аппарата, а также любые изменения его линейной скорости, не вызванные гравитацией. Каждый MIMU представляет собой комбинацию из трех акселерометров и трех кольцевых лазерных гироскопов. Все эти системы критически важны для MRO, поскольку он должен быть способен нацеливать свою камеру с очень высокой точностью для получения высококачественных снимков, необходимых для выполнения миссии. Он также специально разработан для минимизации вибраций на космическом аппарате, чтобы его инструменты могли делать снимки без искажений, вызванных вибрациями.
Стоимость
Общая стоимость MRO к концу основной миссии составила 716,6 миллиона долларов. Из этой суммы 416,6 миллиона долларов было потрачено на разработку аппарата, приблизительно 90 миллионов долларов – на запуск, и 210 миллионов долларов – на 5 лет проведения миссии. С 2011 года среднегодовые операционные расходы MRO составляют 31 миллион долларов, с поправкой на инфляцию.
Лед
В статье, опубликованной в журнале Science в сентябре 2009 года, данные, полученные при помощи SHARAD, предоставили веские доказательства того, что линейные гребни отложений (ЛГО) в Hellas Planitia представляют собой ледники, покрытые тонким слоем обломков (то есть камней и пыли). Наблюдалось сильное отражение от верхней и нижней границы ЛГО, что указывает на то, что основную часть этих образований составляет чистый водяной лед (между двумя отражениями).
Хлоридные отложения и водные минералы
Используя данные, полученные с Mars Global Surveyor, Mars Odyssey и MRO, ученые обнаружили широко распространенные отложения хлоридных минералов. Свидетельства указывают на то, что эти отложения образовались в результате испарения вод, обогащенных минералами. Результаты исследований позволяют предположить, что на обширных участках поверхности Марса могли существовать озера. Как правило, хлориды – это последние минералы, которые выпадают в осадок из раствора. Карбонаты, сульфаты и кремнезем должны выпадать в осадок раньше. Сульфаты и кремнезем были обнаружены марсоходами на поверхности Марса. Места, богатые хлоридными минералами, могли когда-то быть местом обитания различных форм жизни. Более того, в таких областях могут сохраняться следы древней жизни. Однако дальнейшие исследования, проведенные в 2017 году, показали, что темные полосы образовались в результате сползания песчинок и пыли по склонам, а не из-за потемнения грунта водой.