Введение
Камера на борту орбитального аппарата "Марсианский разведыватель" (Mars Reconnaissance Orbiter) – это камера, установленная на борту орбитального аппарата, который находится на орбите и изучает Марс с 2006 года. Этот инструмент весом 65 кг и стоимостью 40 миллионов долларов США был создан под руководством Лунной и планетарной лаборатории Аризонского университета компанией Ball Aerospace & Technologies Corp. Он состоит из рефлекторного телескопа с апертурой 0,5 м – самого большого из всех, когда-либо использовавшихся в глубоком космосе – что позволяет получать снимки Марса с разрешением 0,3 м на пиксель (1 фут на пиксель), различая объекты размером менее метра. HiRISE сделал снимки марсоходов, работающих на поверхности планеты, включая марсоход Opportunity и продолжающуюся миссию Curiosity.
the Apple accessory
High Resolution Imaging Science Experiment is a camera on board the Mars Reconnaissance Orbiter which has been orbiting and studying Mars since 2006. The 65 kg (143 lb), US$40 million instrument was built under the direction of the University of Arizona's Lunar and Planetary Laboratory by Ball Aerospace & Technologies Corp. It consists of a 0.5m (19.7 in) aperture reflecting telescope, the largest so far of any deep space mission, which allows it to take pictures of Mars with resolutions of 0.3m/pixel (1ft/pixel), resolving objects below a meter across. HiRISE has imaged Mars exploration rovers on the surface, including the Opportunity rover and the ongoing Curiosity mission.
История
В конце 1980-х годов специалисты Ball Aerospace & Technologies начали планировать создание системы высокодетальной съемки, необходимой для поддержки миссий по возврату образцов и исследованию поверхности Марса. В начале 2001 года они объединились с Альфредом Макьюэном из Университета Аризоны, чтобы предложить такую камеру для Марсианского разведывательного орбитального аппарата (MRO), и NASA официально приняла предложение 9 ноября 2001 года. Ball Aerospace получила ответственность за создание камеры и передала HiRISE в NASA 6 декабря 2004 года для интеграции с остальной частью космического аппарата. 12 августа 2005 года аппарат был подготовлен к запуску на борту MRO, что было встречено с ликованием команды HiRISE, присутствовавшей на мероприятии. В ходе перелетного этапа MRO HiRISE сделал несколько тестовых снимков, включая несколько изображений Луны и звездного скопления «Коробка с драгоценностями». Эти снимки помогли откалибровать камеру и подготовить ее к съемке Марса. 10 марта 2006 года MRO вышел на марсианскую орбиту и подготовил HiRISE к получению первых изображений Марса. У аппарата было две возможности сделать снимки Марса (первый – 24 марта 2006 года) перед началом аэробреможения, во время которого камера была выключена на шесть месяцев. Она была успешно включена 27 сентября и сделала свои первые снимки Марса с высоким разрешением 29 сентября. 6 октября 2006 года HiRISE сделал первое изображение кратера Виктория, который также изучался марсоходом Opportunity. В феврале 2007 года у семи детекторов были обнаружены признаки деградации, один ИК-канал был почти полностью поврежден, а другой демонстрировал серьезные признаки ухудшения. Проблемы, казалось, исчезали при использовании более высоких температур для съемки. К марту деградация, по-видимому, стабилизировалась, но основная причина оставалась неизвестной. Последующие эксперименты с инженерной моделью (EM) в Ball Aerospace предоставили окончательные доказательства причины: загрязнение аналого-цифровых преобразователей (АЦП), приводящее к переключению битов и создающее видимый шум или ошибочные данные на изображениях, в сочетании с конструктивными недостатками, приводящими к подаче некачественных аналоговых сигналов на АЦП. Дальнейшие исследования показали, что деградацию можно обратить вспять путем нагрева АЦП. 3 октября 2007 года HiRISE был направлен на Землю и сделал ее снимок вместе с Луной. На цветном изображении в полном разрешении Земля занимала 90 пикселей в поперечнике, а Луна – 24 пикселя, с расстояния 142 миллиона км. 25 мая 2008 года HiRISE запечатлел посадку спускаемого аппарата NASA Mars Phoenix на поверхность Марса. Это был первый случай, когда один космический аппарат зафиксировал финальную стадию спуска другого аппарата на поверхность планеты. К 2010 году HiRISE успел снять лишь около одного процента поверхности Марса, а к 2016 году покрытие достигло примерно 2,4%. Он был разработан для получения изображений небольших участков с высоким разрешением – другие инструменты сканируют гораздо большие площади для обнаружения, например, свежих ударных кратеров. Контекстная камера MRO (CTX) зафиксировала два новых ударных кратера (диаметром более 130 метров каждый), образовавшихся на Марсе в конце 2021 года, которые стали крупнейшими из обнаруженных MRO. Эти сейсмические события также были зарегистрированы аппаратом InSight, проводящим исследования внутренних слоев планеты с использованием сейсмических исследований, геодезии и теплового транспорта. Кратер в Амазонис Планития был обнаружен независимо обеими миссиями, а кратер в Темпе Терра был впервые замечен InSight, после чего его искали с помощью снимков CTX. 1 апреля 2010 года NASA опубликовала первые изображения, полученные в рамках программы HiWish, в которой общественность предлагала места для съемки HiRISE. Одним из восьми выбранных мест был Ауреум Хаос. Первое изображение ниже представляет собой общий вид этой области. Следующие два изображения были получены с помощью HiRISE. Следующие три изображения – одни из первых, сделанных в рамках программы HiWish. Первое – это контекстное изображение, полученное с помощью CTX, чтобы показать, куда направлен HiRISE.
Примеры изображений HiRISE
Следующая группа изображений демонстрирует наиболее важные снимки, полученные с помощью прибора. Некоторые из них могут указывать на потенциальные источники воды для будущих колонистов. Далее представлена серия снимков: сначала – общий вид сцены, а затем – увеличенные фрагменты. Для получения более детальных изображений можно использовать программу HiView. Часть снимков выполнена в цвете. HiRISE создает цветную полосу только по центру изображения.
Цель
Камера HiRISE предназначена для наблюдения за поверхностными образованиями Марса с большей детализацией, чем когда-либо было возможно ранее. Она позволила рассмотреть свежие марсианские кратеры вблизи, выявив аллювиальные веера, вязкие потоки и участки скоплений с ямками, содержащие брекчиевые фрагменты. Это позволяет изучать возраст марсианских образований, искать площадки для посадки будущих марсианских посадочных аппаратов и, в целом, видеть поверхность Марса в гораздо большей детализации, чем это было сделано ранее с орбиты. Благодаря этому стало возможным более детальное изучение марсианских каналов и долин, вулканических форм рельефа, возможных бывших озер и океанов, полей песчаных дюн, таких как Хагал и Нили Патера, и других поверхностных форм рельефа, существующих на поверхности Марса. Широкая общественность может подавать заявки на съемку определенных участков камерой HiRISE (см. HiWish). По этой причине, а также благодаря беспрецедентному доступу к изображениям для широкой публики, вскоре после их получения и обработки, камера получила название "Камера народа". Изображения можно просматривать онлайн, скачивать или использовать бесплатное программное обеспечение HiView.
Дизайн
HiRISE изначально проектировался как камера высокого разрешения. Он состоит из большого зеркала и большой CCD-камеры. Благодаря этому он достигает разрешения в 1 микрорадиан, или 0,3 метра с высоты 300 км. (Для сравнения, спутниковые изображения на Google Mars имеют разрешение до 1 метра.) Он способен получать изображения в трех цветовых диапазонах: 400–600 нм (голубо-зеленый или B G), 550–850 нм (красный) и 800–1000 нм (ближний инфракрасный или NIR). HiRISE оснащен первичным зеркалом диаметром 0,5 метра – самым большим оптическим телескопом, когда-либо отправленным за пределы земной орбиты. Масса прибора составляет 64,2 кг. Красные изображения имеют ширину 20 048 пикселей (6 км при орбите высотой 300 км), а голубо-зеленые и NIR – 4 048 пикселей (1,2 км). Эти данные собираются 14 CCD-сенсорами размером 2048 × 128 пикселей. Бортовой компьютер HiRISE считывает эти строки синхронно с наземной скоростью орбитального аппарата, что означает, что изображения потенциально не ограничены по высоте. Фактически это ограничено емкостью памяти бортового компьютера в 28 гигабит (3,5 ГБ). Номинальный максимальный размер красных изображений (сжатых до 8 бит на пиксель) составляет примерно 20 000 × 126 000 пикселей, или 2520 мегапикселей, а для более узких изображений в диапазонах B G и NIR – 4 000 × 126 000 пикселей (504 мегапикселя). Одно несжатое изображение занимает до 28 Гбит. Однако эти изображения передаются в сжатом виде, с типичным максимальным размером 11,2 гигабита. Эти изображения находятся в открытом доступе на веб-сайте HiRISE в новом формате JPEG 2000. Для облегчения картографирования потенциальных мест посадки HiRISE может создавать стереопары изображений, по которым топографию можно измерить с точностью до 0,25 метра.