Mars Reconnaissance Orbiter ( MRO ) — космический корабль , предназначенный для поиска воды на Марсе и обеспечения поддержки миссий на Марс в рамках программы исследования Марса НАСА . Он был запущен с мыса Канаверал 12 августа 2005 г. в 11:43 UTC и достиг Марса 10 марта 2006 г. в 21:24 UTC. В ноябре 2006 года, после шести месяцев аэродинамического торможения , он вышел на свою последнюю научную орбиту и начал свою основную научную фазу.
Цели миссии включают наблюдение за климатом Марса , исследование геологических сил , обеспечение разведки будущих посадочных площадок и передачу данных наземных миссий обратно на Землю. Для достижения этих целей MRO имеет различные научные инструменты, в том числе три камеры, два спектрометра и подземный радар . По состоянию на 29 июля 2023 года MRO вернул более 450 терабит данных, помог выбрать безопасные места посадки для марсианских посадочных модулей НАСА , обнаружил чистый водяной лед в новых кратерах и предоставил дополнительные доказательства того, что вода когда-то текла на поверхности Марса. [3]
Космический корабль продолжает работать на Марсе, значительно превышая расчетный срок службы. Из-за своей решающей роли в качестве высокоскоростного ретранслятора данных для наземных миссий НАСА намерено продолжать миссию как можно дольше, по крайней мере, до конца 2020-х годов. По состоянию на 31 января 2024 года MRO пробыл на Марсе 6361 сол , или 17 лет, 10 месяцев и 21 день, и является третьим по продолжительности существования космическим кораблем на орбите Марса после Mars Odyssey и Mars Express 2001 года .
После неудач миссий Mars Climate Orbiter и Mars Polar Lander в 1999 году НАСА реорганизовало и перепланировало свою программу исследования Марса . В октябре 2000 года НАСА объявило о своих пересмотренных планах по Марсу, которые сократили количество запланированных миссий и ввели новую тему «Следуй за водой». В планы входил запуск Марсианского разведывательного орбитального аппарата ( MRO ) в 2005 году . [4]
3 октября 2001 года НАСА выбрало Lockheed Martin в качестве основного подрядчика по изготовлению космического корабля. [5] К концу 2001 года все инструменты миссии были выбраны. Во время строительства MRO не было серьезных неудач , и 1 мая 2005 года космический корабль был отправлен в Космический центр Джона Ф. Кеннеди для подготовки его к запуску. [6]
MRO преследует как научные цели, так и цели «поддержки миссии». Первоначально планировалось, что основная научная миссия продлится с ноября 2006 г. по ноябрь 2008 г., а фаза поддержки миссии - с ноября 2006 г. по ноябрь 2010 г. Обе миссии были продлены. [7]
Формальными научными целями MRO являются наблюдения за нынешним климатом, особенно за его атмосферной циркуляцией и сезонными изменениями; искать признаки воды как в прошлом, так и в настоящем, и понимать, как она изменила поверхность планеты; составить карту и охарактеризовать геологические силы, сформировавшие поверхность. [8]
Для поддержки других миссий на Марс у MRO также есть цели по поддержке миссий. Они должны предоставлять услуги ретрансляции данных от наземных миссий обратно на Землю, а также оценивать безопасность и осуществимость потенциальных будущих посадочных площадок и путешествий марсоходов . [8]
MRO сыграла ключевую роль в выборе безопасных мест посадки посадочного модуля « Феникс » в 2008 году, марсохода «Марсианская научная лаборатория » / «Кьюриосити » в 2012 году, посадочного модуля «InSight» в 2018 году и марсохода «Марс 2020» / « Персеверанс » в 2021 году. [9] [10] [11]
12 августа 2005 года MRO был запущен на борту ракеты Atlas V-401 с космодрома 41 на станции ВВС на мысе Канаверал . [12] Верхняя ступень ракеты «Кентавр» завершила горение за 56 минут и вывела MRO на межпланетную переходную орбиту в направлении Марса. [13]
MRO путешествовал по межпланетному пространству семь с половиной месяцев, прежде чем достиг Марса. По пути большая часть научных инструментов и экспериментов была проверена и откалибрована . Чтобы обеспечить правильный выход на орбиту после достижения Марса, были запланированы четыре маневра по коррекции траектории и обсуждался пятый экстренный маневр. [14] Однако потребовалось всего три маневра коррекции траектории, что сэкономило 27 килограммов (60 фунтов) топлива, которое можно было бы использовать во время расширенной миссии MRO . [15]
MRO начал выход на орбиту, приблизившись к Марсу 10 марта 2006 г. и пройдя над его южным полушарием на высоте 370–400 километров (230–250 миль). Все шесть главных двигателей MRO работали 27 минут, замедляя зонд на 1000 метров в секунду (3300 футов/с). Сжигание было удивительно точным, поскольку маршрут введения был спроектирован более трех месяцев назад, а достигнутое изменение скорости всего на 0,01% меньше расчетного, что потребовало дополнительных 35 секунд времени горения. [16]
Завершение вывода на орбиту вывело орбитальный аппарат на высокоэллиптическую полярную орбиту с периодом примерно 35,5 часов. [17] Вскоре после вывода на орбиту периапсис – точка на орбите, ближайшая к Марсу, – находился на расстоянии 426 км (265 миль) от поверхности [17] (3806 км (2365 миль) от центра планеты). Апоапсис - точка на орбите, наиболее удаленная от Марса, - находилась на расстоянии 44 500 км (27 700 миль) от поверхности (47 972 км (29 808 миль) от центра планеты). [18]
Когда MRO вышла на орбиту, она присоединилась к пяти другим активным космическим кораблям, находившимся либо на орбите, либо на поверхности планеты: Mars Global Surveyor , Mars Express , 2001 Mars Odyssey и двум марсоходам исследования Марса ( «Spirit » и «Opportunity »). Это установило новый рекорд по количеству работоспособных космических кораблей в непосредственной близости от Марса. [19]
30 марта 2006 года MRO начал процесс аэроторможения — трехэтапную процедуру, которая вдвое сократила расход топлива, необходимый для достижения более низкой, более круговой орбиты с более коротким периодом. Во-первых, во время своих первых пяти витков вокруг планеты (одна земная неделя) MRO использовала свои двигатели , чтобы понизить перицентр своей орбиты до высоты аэроторможения. Во-вторых, используя свои двигатели для внесения незначительных корректировок высоты перицентра, MRO поддерживал высоту аэродинамического торможения в течение 445 планетарных орбит (около пяти земных месяцев), чтобы уменьшить апоцентр орбиты до 450 километров (280 миль). Это было сделано таким образом, чтобы не слишком сильно нагревать космический корабль, но и достаточно погружаться в атмосферу, чтобы замедлить космический корабль. В-третьих, после того, как процесс был завершен, MRO использовала свои двигатели, чтобы вывести перицентр за пределы атмосферы 30 августа 2006 года. [20] [21] [22]
В сентябре 2006 года MRO еще дважды запустил свои двигатели, чтобы отрегулировать свою последнюю, почти круговую орбиту примерно на высоту от 250 до 316 км (от 155 до 196 миль) над поверхностью с периодом около 112 минут. [23] [24] Антенны радара SHARAD были развернуты 16 сентября. Все научные инструменты были протестированы, и большинство из них было выключено до соединения Солнца , которое произошло с 7 октября по 6 ноября 2006 года. Это было сделано для предотвращения заряда Частицы Солнца не будут мешать сигналам и потенциально подвергать опасности космический корабль. [25] После того, как соединение закончилось, началась «фаза первичной науки». [26]
29 сентября 2006 г. ( 402 сол ) MRO получил первое изображение с высоким разрешением со своей научной орбиты. Говорят, что это изображение разрешает предметы размером до 90 см (3 фута) в диаметре. 6 октября НАСА опубликовало подробные фотографии MRO кратера Виктория и марсохода « Оппортьюнити» на краю над ним. [27] В ноябре начали проявляться проблемы в работе двух приборов космического корабля MRO . Шаговый механизм марсианского климатического зонда (MCS) несколько раз давал сбои, в результате чего поле зрения было немного смещено. К декабрю нормальная работа прибора была приостановлена, хотя стратегия смягчения последствий позволяет прибору продолжать проводить большую часть запланированных наблюдений. [28] Кроме того, в нескольких ПЗС-матрицах в рамках научного эксперимента по созданию изображений с высоким разрешением (HiRISE) наблюдалось увеличение шума и, как следствие, появление плохих пикселей . Использование этой камеры с более длительным временем прогрева [a] решило проблему. Однако причина пока неизвестна и может вернуться. [30]
17 ноября 2006 г. НАСА объявило об успешных испытаниях MRO в качестве ретранслятора орбитальной связи. Используя марсоход НАСА Spirit в качестве отправной точки для передачи, MRO выступал в качестве ретранслятора для передачи данных обратно на Землю. [31] HiRISE удалось сфотографировать посадочный модуль «Феникс» во время его спуска на парашюте к Vastitas Borealis 25 мая 2008 г. (990 сол). [32]
В 2009 году с орбитальным аппаратом продолжали возникать повторяющиеся проблемы, в том числе четыре самопроизвольных перезагрузки, кульминацией которых стало четырехмесячное отключение космического корабля с августа по декабрь. [33] Хотя инженеры не определили причину повторяющихся перезагрузок, они создали новое программное обеспечение, которое поможет устранить проблему, если она повторится. Еще одна спонтанная перезагрузка произошла в сентябре 2010 года. [34]
3 марта 2010 года MRO преодолел еще одну важную веху, передав обратно на Землю более 100 терабит данных, что больше, чем все другие межпланетные зонды, отправленные с Земли, вместе взятые. [35]
В декабре 2010 года началась первая расширенная миссия. Цели включали исследование сезонных процессов , поиск изменений поверхности и обеспечение поддержки других марсианских космических кораблей. Это продолжалось до октября 2012 года, после чего НАСА начало вторую расширенную миссию MRO, которая продлилась до октября 2014 года. [ 34] По состоянию на 2023 год MRO выполнило пять миссий и в настоящее время находится на шестой миссии. [36]
6 августа 2012 года (2483 сол) орбитальный аппарат пролетел над кратером Гейла , местом посадки миссии Марсианской научной лаборатории, во время фазы EDL . С помощью камеры HiRISE он сделал снимок марсохода Curiosity , спускающегося со своим корпусом и сверхзвуковым парашютом. [37] В декабре 2014 и апреле 2015 года аппарат HiRISE снова сфотографировал Curiosity внутри кратера Гейла. [38]
Еще одна компьютерная аномалия произошла 9 марта 2014 года, когда MRO перешла в безопасный режим после незапланированного переключения с одного компьютера на другой. Четыре дня спустя MRO возобновило нормальную научную деятельность. Это произошло снова 11 апреля 2015 года, после чего через неделю ТОиР вернулся к полной боевой готовности. [34]
НАСА сообщило, что у MRO , [39] , а также у орбитальных аппаратов Mars Odyssey [40] и MAVEN [41] была возможность изучить пролет кометы Сайдинг Спринг 19 октября 2014 года . [42] [43] Чтобы минимизировать риск Учитывая ущерб, причиненный материалом, потерянным кометой, MRO произвел корректировку орбиты 2 июля 2014 г. и 27 августа 2014 г. Во время пролета MRO сделал лучшие за всю историю фотографии кометы из облака Оорта и не получил повреждений. [38]
В январе 2015 года MRO обнаружило и опознало обломки британского самолета «Бигль-2» , который был потерян во время приземления в 2003 году и предположительно разбился. Изображения показали, что «Бигль-2» на самом деле приземлился благополучно, но одна или две его солнечные панели не смогли полностью раскрыться, что заблокировало радиоантенну. [38] [44] В октябре 2016 года место крушения другого потерянного космического корабля, Schiaparelli EDM , было сфотографировано MRO с использованием камер CTX и HiRISE. [38]
29 июля 2015 года MRO был выведен на новую орбиту для обеспечения коммуникационной поддержки во время ожидаемого прибытия спускаемого аппарата InSight на Марс в сентябре 2016 года. [45] Работа двигателя во время маневра длилась 75 секунд. [46] InSight был отложен и пропустил окно запуска 2016 года , но был успешно запущен в следующем окне 5 мая 2018 года и приземлился 26 ноября 2018 года. [47]
Из-за продолжительности миссии ряд компонентов MRO начал приходить в негодность. С начала миссии в 2005 по 2017 год MRO использовало миниатюрный инерциальный измерительный блок (MIMU) для контроля высоты и ориентации. После 58 000 часов использования и ограниченных признаков жизни орбитальный аппарат переключился на резервный, срок службы которого по состоянию на 2018 год достиг 52 000 часов. Чтобы сохранить срок службы резервной копии, в 2018 году НАСА перешло от MIMU к «всезвездному» режиму для рутинных операций. В «всезвездном» режиме используются камеры и программное обеспечение для распознавания образов для определения местоположения звезд, которое затем можно определить. используется для определения ориентации MRO . [48] Проблемы с размытием изображений в HiRISE и ухудшением состояния батареи также возникли в 2017 году, но с тех пор были решены. [49] В августе 2023 года электронные блоки датчика CCD RED4 камеры HiRISE также начали выходить из строя, что вызывало визуальные артефакты на сделанных снимках. [50]
В 2017 году криоохладители , используемые CRISM, завершили свой жизненный цикл, ограничив возможности прибора видимыми длинами волн вместо полного диапазона длин волн. В 2022 году НАСА объявило о полном закрытии CRISM, и 3 апреля 2023 года инструмент был официально выведен из эксплуатации после создания двух окончательных, почти глобальных карт с использованием предыдущих данных и более ограниченного второго спектрометра, не требующего криоохладителей. [38] [51] [52]
На орбитальном аппарате имеются три камеры, два спектрометра и радар, а также три инженерных инструмента и два «научных эксперимента», которые используют данные инженерных подсистем для сбора научных данных. Два инженерных прибора используются для испытаний и демонстрации нового оборудования для будущих миссий. [53] MRO делает около 29 000 изображений в год . [54]
Камера для научного эксперимента по визуализации высокого разрешения (HiRISE) представляет собой телескоп-рефлектор диаметром 0,5 м (1 фут 8 дюймов) , самый большой из когда-либо совершавшихся в дальнем космосе , и имеет разрешение 1 микрорадиан , или 0,3 м (1 фут 0 дюймов). с высоты 300 км (190 миль). Для сравнения, спутниковые изображения Земли обычно доступны с разрешением 0,5 м (1 фут 8 дюймов). [55] HiRISE собирает изображения в трех цветовых диапазонах: от 400 до 600 нм (сине-зеленый или B-G), от 550 до 850 нм (красный) и от 800 до 1000 нм ( ближний инфракрасный диапазон ). [56]
Изображения красного цвета имеют размер 20 264 пикселей в поперечнике (ширина 6 км (3,7 мили), а B – G и NIR — 4048 пикселей в поперечнике (ширина 1,2 км (0,75 мили)). Бортовой компьютер HiRISE считывает эти строки в соответствии с путевой скоростью орбитального аппарата , а длина изображений потенциально неограничена. Однако на практике их длина ограничена объемом памяти компьютера 28 ГБ , а номинальный максимальный размер составляет 20 000 × 40 000 пикселей (800 мегапикселей ) и 4 000 × 40 000 пикселей (160 мегапикселей) для изображений B – G и NIR. Каждое изображение размером 16,4 Гб сжимается до 5 Гб перед передачей и публикацией для широкой публики на веб-сайте HiRISE в формате JPEG 2000 . [24] [57] Чтобы облегчить картирование потенциальных мест посадки, HiRISE может создавать стереопары изображений, на основе которых топография может быть рассчитана с точностью до 0,25 м (9,8 дюйма). [58] HiRISE был построен компанией Ball Aerospace & Technologies Corp. [59]
Контекстная камера (CTX) обеспечивает изображения в оттенках серого (от 500 до 800 нм) с разрешением пикселей примерно до 6 м (20 футов). CTX предназначен для предоставления контекстных карт для целевых наблюдений HiRISE и CRISM, а также используется для составления мозаики больших территорий Марса, мониторинга ряда мест на предмет изменений с течением времени и для получения стереофонического (3D) покрытия ключевых регионов и потенциальных будущие посадочные площадки. [60] [61] Оптика CTX состоит из телескопа Максутова Кассегрена с фокусным расстоянием 350 мм (14 дюймов) и ПЗС-матрицей с линейной матрицей шириной 5064 пикселя. Прибор делает снимки шириной 30 км (19 миль) и имеет достаточно внутренней памяти, чтобы сохранить изображение длиной 160 км (99 миль) перед загрузкой его в главный компьютер. [62] Камера была построена и эксплуатируется компанией Malin Space Science Systems . К марту 2017 года CTX нанесла на карту более 99% Марса и помогла создать интерактивную карту Марса в 2023 году. [63] [64]
Mars Color Imager (MARCI) — это широкоугольная камера с относительно низким разрешением, которая просматривает поверхность Марса в пяти видимых и двух ультрафиолетовых диапазонах. Каждый день MARCI собирает около 84 изображений и создает глобальную карту с разрешением пикселей от 1 до 10 км (от 0,62 до 6,21 мили). Эта карта предоставляет еженедельный прогноз погоды на Марсе, помогает охарактеризовать ее сезонные и годовые колебания, а также отображает наличие водяного пара и озона в его атмосфере. [65] Камера была построена и эксплуатируется компанией Malin Space Science Systems. Он оснащен объективом типа «рыбий глаз» с углом обзора 180 градусов и семью цветными фильтрами, прикрепленными непосредственно к одному ПЗС-датчику. [66] [67] Такая же камера MARCI была на борту Mars Climate Orbiter , запущенного в 1998 году . [68]
Компактный спектрометр для получения изображений Марса (CRISM) представляет собой спектрометр видимого и ближнего инфракрасного диапазона , который используется для создания подробных карт минералогии поверхности Марса . [69] Он работает в диапазоне от 362 до 3920 нм, измеряет спектр в 544 каналах (каждый шириной 6,55 нм) и имеет разрешение 18 м (59 футов) на высоте 300 км (190 миль). [69] [70] CRISM используется для идентификации минералов и химических веществ, свидетельствующих о прошлом или настоящем существовании воды на поверхности Марса. Эти материалы включают оксиды железа , слоистые силикаты и карбонаты , которые имеют характерные закономерности в видимой инфракрасной энергии. [71] Инструмент CRISM был отключен 3 апреля 2023 года. [51]
Марсианский климатический эхолот (MCS) смотрит сквозь атмосферу как вниз, так и горизонтально, чтобы количественно оценить вертикальные изменения атмосферы . Это спектрометр с одним видимым/ближним инфракрасным каналом (от 0,3 до 3,0 мкм) и восемью дальними инфракрасными (от 12 до 50 мкм) каналами, выбранными для этой цели. MCS наблюдает за атмосферой на горизонте Марса (если смотреть с MRO), разбивая ее на вертикальные срезы и проводя измерения внутри каждого среза с шагом 5 км (3,1 мили). Эти измерения объединяются в ежедневные глобальные карты погоды, чтобы показать основные переменные марсианской погоды : температуру, давление, влажность и плотность пыли . [72]
Этот прибор, предоставленный Лабораторией реактивного движения НАСА (JPL), представляет собой обновленную версию более тяжелого и более крупного прибора, первоначально разработанного в JPL для миссий Mars Observer 1992 года и Mars Climate Orbiter 1998 года , [73] которые оба потерпели неудачу.
Эксперимент с зондом Shallow Radar (SHARAD) на борту MRO предназначен для исследования внутренней структуры марсианских полярных ледяных шапок . Он также собирает по всей планете информацию о подземных слоях реголита , камня и льда , которые могут быть доступны с поверхности. SHARAD излучает ВЧ- радиоволны в диапазоне от 15 до 25 МГц — диапазон, который позволяет ему различать слои толщиной от 7 м (23 фута) до максимальной глубины 3 км (1,864 мили). Он имеет горизонтальное разрешение от 0,3 до 3 км (от 0,2 до 1,9 миль). [74] SHARAD предназначен для дополнения инструмента Mars Express MARSIS , который имеет более грубое разрешение, но проникает на гораздо большую глубину. И SHARAD, и MARSIS были созданы Итальянским космическим агентством . [75]
Помимо оборудования для визуализации, MRO имеет три инженерных инструмента. Пакет связи Electra представляет собой программно-определяемую радиостанцию УВЧ , которая обеспечивает гибкую платформу для развития возможностей ретрансляции. [76] Он предназначен для связи с другими космическими кораблями, когда они приближаются, приземляются и работают на Марсе. В дополнение к управляемым протоколом каналам передачи данных между космическими кораблями со скоростью от 1 кбит/с до 2 Мбит/с, Electra также обеспечивает сбор доплеровских данных, запись в разомкнутом контуре и высокоточную службу синхронизации на основе сверхстабильного генератора. [77] [78] Допплеровская информация о приближающихся транспортных средствах может использоваться для окончательного определения цели снижения или для воссоздания траектории снижения и приземления. Допплеровская информация о приземляемых аппаратах позволяет ученым точно определять местоположение на поверхности Марса спускаемых аппаратов и марсоходов. Два космических корабля Mars Exploration Rover (MER) использовали ретрансляционную радиостанцию UHF предыдущего поколения, обеспечивающую аналогичные функции через орбитальный аппарат Mars Odyssey. Радио «Электра» передало информацию на космический корабль MER, посадочный модуль «Феникс» и марсоход «Кьюриосити» и обратно. [79]
На этапе полета MRO также использовало пакет телекоммуникационных экспериментов в диапазоне K a , чтобы продемонстрировать менее энергоемкий способ связи с Землей. [81]
Оптическая навигационная камера отображает марсианские спутники Фобос и Деймос на фоне звезд, чтобы точно определить орбиту MRO . Хотя это не критично, это было включено в качестве технологического испытания будущего вывода на орбиту и посадки космических кораблей. [82] Оптическая навигационная камера успешно прошла испытания в феврале и марте 2006 года. [83]
На космическом корабле также проводятся два дополнительных научных исследования. Пакет исследований гравитационного поля измеряет изменения гравитационного поля Марса посредством изменений скорости космического корабля. Изменения скорости обнаруживаются путем измерения доплеровских сдвигов в радиосигналах MRO , принимаемых на Земле. Данные этого исследования могут быть использованы для понимания геологии недр Марса, определения плотности атмосферы и отслеживания сезонных изменений в расположении углекислого газа, отложившегося на поверхности. [84]
В исследовании структуры атмосферы использовались чувствительные бортовые акселерометры для определения плотности атмосферы Марса на месте во время аэроторможения. Измерения помогли лучше понять сезонные изменения ветра, влияние пыльных бурь и структуру атмосферы. [85]
Рабочие компании Lockheed Martin Space Systems в Денвере собрали конструкцию космического корабля и прикрепили инструменты. Приборы были созданы в Лаборатории реактивного движения, Лаборатории лунных и планетарных исследований Университета Аризоны в Тусоне, штат Аризона , Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд , Итальянском космическом агентстве в Риме и компании Malin Space Science Systems в Сан-Диего. [86]
Конструкция выполнена в основном из углеродных композитов и алюминиево-сотовых пластин. Титановый топливный бак занимает большую часть объема и массы космического корабля и обеспечивает большую часть его структурной целостности . [87] Общая масса космического корабля составляет менее 2180 кг (4810 фунтов), а сухая масса без топлива — менее 1031 кг (2273 фунта). [88]
MRO получает всю свою электроэнергию от двух солнечных панелей , каждая из которых может независимо перемещаться вокруг двух осей (вверх-вниз или вращение влево-вправо). Каждая солнечная панель имеет размеры 5,35 × 2,53 м (17,6 × 8,3 фута) и площадь 9,5 м 2 (102 кв. фута), покрытую 3744 отдельными фотоэлектрическими элементами. [89] [77] Его высокоэффективные солнечные элементы способны преобразовывать более 26% энергии, которую он получает от Солнца , непосредственно в электричество и соединяются вместе, чтобы произвести общую мощность 32 вольта . Находясь на орбите Марса, панели вместе производят 600–2000 [б] ватт мощности; [90] [77] [8] напротив, панели будут генерировать 6000 Вт на сопоставимой околоземной орбите, находясь ближе к Солнцу. [89] [77]
У MRO есть две перезаряжаемые никель-водородные батареи , которые используются для питания космического корабля, когда он не обращен к Солнцу. Каждая батарея имеет емкость хранения энергии 50 ампер-часов (180 кК ). Полный диапазон батарей не может быть использован из-за ограничений по напряжению на космическом корабле, но позволяет операторам продлить срок службы батарей — ценная возможность, учитывая, что разрядка батареи является одной из наиболее распространенных причин долгосрочного выхода из строя спутника. Планировщики ожидают, что в течение срока службы космического корабля потребуется только 40% емкости батарей. [89]
Главный компьютер MRO представляет собой 32 -разрядный процессор RAD750 с тактовой частотой 133 МГц, 10,4 миллиона транзисторов , радиационно-стойкую версию процессора PowerPC 750 или G3 со специальной материнской платой . [91] Программное обеспечение операционной системы — VxWorks и имеет обширные протоколы защиты от сбоев и мониторинга. [92]
Данные хранятся в модуле флэш-памяти емкостью 160 Гбит (20 ГБ ) , состоящем из более чем 700 микросхем памяти емкостью 256 Мбит каждая . Эта емкость памяти на самом деле не так уж велика, учитывая объем данных, которые необходимо получить; например, размер одного изображения с камеры HiRISE может достигать 28 Гб. [92]
На момент запуска Телекоммуникационная Подсистема на MRO была лучшей системой цифровой связи, отправленной в глубокий космос, и впервые использовала турбокоды , приближающиеся к пропускной способности . Он был мощнее, чем любая предыдущая миссия в дальний космос , и способен передавать данные более чем в десять раз быстрее, чем предыдущие миссии на Марс. [93] Наряду с пакетом связи Electra, система состоит из очень большой (3 м (9,8 футов)) антенны, которая используется для передачи данных через сеть дальнего космоса на частотах X-диапазона на частоте 8,41 ГГц . Он также демонстрирует использование диапазона K a на частоте 32 ГГц для более высоких скоростей передачи данных. [94] Максимальная скорость передачи данных с Марса может достигать 6 Мбит/с, но в среднем составляет от 0,5 до 4 Мбит/с. [93] Космический корабль оснащен двумя ламповыми усилителями бегущей волны (TWTA) X-диапазона мощностью 100 Вт (один из которых является резервным), одним усилителем K a -диапазона мощностью 35 Вт и двумя малыми транспондерами дальнего космоса (SDST). [95] [96]
Также имеются две антенны меньшего размера с низким коэффициентом усиления для связи с более низкой скоростью во время чрезвычайных ситуаций и особых мероприятий. Эти антенны не имеют фокусирующих антенн и могут передавать и принимать сигналы с любого направления. Они представляют собой важную резервную систему, гарантирующую, что MRO всегда будет доступен, даже если его основная антенна направлена в сторону от Земли. [97] [98]
Подсистема K a- диапазона была использована, чтобы показать, как такая система может использоваться космическими кораблями в будущем. Из-за отсутствия спектра в X-диапазоне 8,41 ГГц будущие высокоскоростные миссии в дальний космос будут использовать K a -диапазон 32 ГГц. Сеть дальнего космоса НАСА (DSN) реализовала возможности приема K a -диапазона на всех трех своих комплексах (Голдстоун, Канберра и Мадрид) через свою 34-метровую подсеть лучеволноводных антенн (BWG). [94] Испытания K a -диапазона также были запланированы на этапе научных исследований, но во время аэроторможения переключатель вышел из строя, что ограничило антенну с высоким коэффициентом усиления X-диапазона одним усилителем. [99] Если этот усилитель выйдет из строя, вся высокоскоростная связь в X-диапазоне будет потеряна. Нисходящая линия связи K a является единственной оставшейся резервной копией для этой функции, и поскольку работа в диапазоне K a одного из транспондеров SDST уже вышла из строя, [100] (а у другого может возникнуть та же проблема) JPL решила остановить все K a. демонстрации а -диапазона и держать оставшиеся возможности в резерве. [101]
К ноябрю 2013 года объем возвращенных научных данных MRO превысил 200 терабит. Данные, возвращенные миссией, более чем в три раза превышают общий объем данных, полученных через сеть дальнего космоса НАСА для всех других миссий, управляемых Лабораторией реактивного движения НАСА за последние 10 лет. [102]
В космическом корабле используется топливный бак емкостью 1175 л (258 имп галлонов; 310 галлонов США), заполненный 1187 кг (2617 фунтов) гидразинового монотоплива . Давление топлива регулируется путем добавления газообразного гелия под давлением из внешнего бака. Семьдесят процентов топлива было использовано для выведения на орбиту [103] , и его достаточно, чтобы продолжать функционировать до 2030-х годов. [104]
На борту MRO имеется 20 двигателей ракетного типа. Каждый из шести больших двигателей производит тягу по 170 Н (38 фунтов- футов ), что в общей сложности составляет 1020 Н (230 фунтов -футов ), предназначенных в основном для вывода на орбиту. Эти двигатели были первоначально разработаны для спускаемого аппарата Mars Surveyor 2001 . Шесть средних двигателей создают тягу по 22 Н (4,9 фунт -фута ) каждый для маневров коррекции траектории и управления ориентацией во время вывода на орбиту. Наконец, каждый из восьми небольших двигателей создает тягу по 0,9 Н (0,20 фунт -фута ) для управления ориентацией во время обычных операций. [103]
Четыре реактивных колеса также используются для точного управления ориентацией во время действий, требующих высокой устойчивости платформы, например, при съемке изображений с высоким разрешением, при которой даже небольшие движения могут вызвать размытие изображения. Каждое колесо используется для одной оси движения. Четвертое колесо является резервным на случай, если одно из трех остальных выйдет из строя. Каждое колесо весит 10 кг (22 фунта) и может вращаться со скоростью до 100 Гц или 6000 об/мин . [103] [105]
Чтобы определить орбиту космического корабля и облегчить маневры, вокруг космического корабля размещены 16 датчиков Солнца – восемь основных и восемь резервных – для калибровки направления Солнца относительно корпуса орбитального аппарата. Два звездных трекера, цифровые камеры , используемые для картографирования положения звезд в каталоге , предоставляют НАСА полную трехосную информацию об ориентации и положении космического корабля. Основной и резервный миниатюрный инерциальный измерительный блок (MIMU) , предоставленный Honeywell , измеряет изменения положения космического корабля, а также любые негравитационные изменения его линейной скорости. Каждый MIMU представляет собой комбинацию трёх акселерометров и трёх кольцевых лазерных гироскопов . Все эти системы критически важны для MRO , поскольку они должны иметь возможность наводить камеру с очень высокой точностью, чтобы делать высококачественные снимки, необходимые для миссии. Он также был специально разработан для минимизации любых вибраций космического корабля, чтобы его инструменты могли делать изображения без каких-либо искажений, вызванных вибрациями. [106] [107] [108]
Общая стоимость MRO до конца его основной миссии составила 716,6 миллиона долларов . Из этой суммы $416,6 млн было потрачено на разработку космического корабля, около $90 млн на его запуск и $210 млн на 5 лет эксплуатации миссии. С 2011 года ежегодные операционные расходы MRO составляют в среднем 31 миллион долларов в год с поправкой на инфляцию. [109]
В статье в журнале Science за сентябрь 2009 года [110] сообщалось, что некоторые новые кратеры на Марсе образовали относительно чистый водяной лед. После обнажения лед постепенно тускнеет по мере сублимации. Эти новые кратеры были обнаружены и датированы камерой CTX, а идентификация льда была подтверждена с помощью CRISM. Лед был обнаружен в пяти местах, три из которых находились в четырехугольнике Цебрении . Эти места: 55 ° 34'N 150 ° 37'E / 55,57 ° N 150,62 ° E / 55,57; 150,62 ; 43 ° 17' с.ш., 176 ° 54' в.д. / 43,28 ° с.ш., 176,9 ° в.д. / 43,28; 176,9 ; и 45 ° 00' с.ш., 164 ° 30' в.д. / 45 ° с.ш., 164,5 ° в.д. / 45; 164,5 . Два других находятся в четырехугольнике Диакрии : 46 ° 42'N 176 ° 48'E / 46,7 ° N 176,8 ° E / 46,7; 176,8 и 46 ° 20' с.ш., 176 ° 54' в.д. / 46,33 ° с.ш., 176,9 ° в.д. / 46,33; 176,9 . [111] [112]
Результаты радара SHARAD показали, что объекты, называемые лопастными фартуками обломков (LDA), содержат большое количество водяного льда. Эти LDA , представляющие интерес со времен орбитальных аппаратов «Викинги» , представляют собой фартуки из материала, окружающего скалы. Они имеют выпуклый рельеф и пологий склон; это предполагает течение от крутого истока. Кроме того, на лопастных пластах обломков могут быть видны линии поверхности, как и на каменных ледниках на Земле. [113] SHARAD предоставил убедительные доказательства того, что LDA в Hellas Planitia представляют собой ледники , покрытые тонким слоем обломков (т.е. камней и пыли); наблюдалось сильное отражение от верха и основания LDA, что позволяет предположить, что чистый водяной лед составляет основную часть пласта (между двумя отражениями). [114] На основе экспериментов спускаемого аппарата «Феникс » и исследований « Марсианской Одиссеи» с орбиты известно, что водяной лед существует прямо под поверхностью Марса на крайнем севере и юге (высокие широты). [115] [116]
Используя данные Mars Global Surveyor , Mars Odyssey и MRO , ученые обнаружили широко распространенные месторождения хлоридных минералов. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что отложения образовались в результате испарения обогащенных минералами вод. Исследование предполагает, что озера могли быть разбросаны по большим участкам марсианской поверхности. Обычно хлориды выходят из раствора последними . Перед ними должны выпасть в осадок карбонаты, сульфаты и кремнезем. Марсоходы на поверхности обнаружили сульфаты и кремнезем. В местах с хлоридными минералами когда-то могли обитать различные формы жизни. Более того, такие территории могли сохранить следы древней жизни. [117]
В 2009 году группа ученых из команды CRISM сообщила о девяти-десяти различных классах минералов, образующихся в присутствии воды. Различные типы глин (также называемые слоистыми силикатами) были обнаружены во многих местах. Идентифицированные филлосиликаты включали смектит алюминия, смектит железа/магния, каолинит , пренит и хлорит . Вокруг бассейна Исидис обнаружены породы, содержащие карбонаты . Карбонаты относятся к одному классу, в котором могла возникнуть жизнь. Было обнаружено, что районы вокруг Валлес Маринерис содержат гидратированный кремнезем и гидратированные сульфаты. Исследователи обнаружили гидратированные сульфаты и минералы железа в Терра Меридиани и Валлес Маринерис. Другими минералами, найденными на Марсе, были ярозит , алунит , гематит , опал и гипс . От двух до пяти классов минералов образовались с правильным pH и достаточным количеством воды, чтобы позволить жизни расти. [118]
4 августа 2011 года (2125 сол) НАСА объявило, что MRO обнаружило темные полосы на склонах , известные как повторяющиеся наклонные линии , вызванные тем, что, по-видимому, текла соленая вода на поверхности или под поверхностью Марса. [119] 28 сентября 2015 г. этот вывод был подтвержден на специальной пресс-конференции НАСА. [120] [121] Однако в 2017 году дальнейшие исследования показали, что темные полосы были созданы песчинками и пылью, скользящими по склонам, а не водой, затемняющей землю. [122]
Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .Кристофер П. Маккей, астробиолог из Исследовательского центра Эймса НАСА, не считает, что RSL — очень многообещающее место для поиска. Чтобы вода была жидкой, она должна быть настолько соленой, чтобы в ней не могло жить ничего, сказал он. «Краткий ответ на вопрос об обитаемости: она ничего не значит», — сказал он.
