Аппарат НАСА Mars Reconnaissance Orbiter осваивает новые движения -- кульбит на орбите Марса

После почти 20 лет работы марсианский разведывательный орбитальный аппарат НАСА (Mars Reconnaissance Orbiter, MRO) приступил к новому маневру, чтобы собрать еще больше научных данных во время своего полета вокруг Красной планеты. Инженеры, по сути, научили зонд переворачиваться почти вверх дном. Это позволяет MRO заглядывать глубже под землю в поисках, среди прочего, жидкой и замерзшей воды.

На этой художественной концепции космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, который находится на орбите Красной планеты с 2006 года, антенна торчит, как усы. Эта антенна является частью радара SHARAD, который сканирует поверхность Марса.
---------------

Новая возможность подробно описана в статье, недавно опубликованной в журнале Planetary Science Journal, в которой рассказывается о трёх «очень больших пролётах», как их называет миссия, совершённых в период с 2023 по 2024 год.

«Вы можете не только научить старый космический аппарат новым трюкам, но и открыть для исследования совершенно новые области недр», — сказал один из авторов статьи, Гарет Морган из Института планетарных наук в Тусоне, штат Аризона.

На этой анимации показан орбитальный аппарат НАСА «MRO», выполняющий разворот на 120 градусов, что увеличивает мощность его радиолокационного сигнала в 10 и более раз.
НАСА/Лаборатория реактивного движения
----------------

Изначально орбитальный аппарат был спроектирован так, чтобы поворачиваться на 30 градусов в любом направлении и наводить свои приборы на поверхностные объекты, включая потенциальные места посадки, ударные кратеры и многое другое.

«Мы уникальны в том, что весь космический аппарат и его программное обеспечение спроектированы таким образом, чтобы мы могли постоянно двигаться», — сказал Рид Томас, руководитель проекта MRO в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.

Процесс разворота не так прост. Космический аппарат оснащен пятью работающими научными приборами, которые имеют разные требования к наведению. Чтобы направить один из приборов на конкретное место на поверхности, орбитальный аппарат должен развернуться определенным образом, а это означает, что другие приборы во время маневра будут видеть Марс менее благоприятно.

Вот почему каждый обычный разворот планируется за несколько недель, а команды, работающие с приборами, договариваются о том, кто и когда будет проводить научные исследования. Затем алгоритм проверяет положение MRO над Марсом и автоматически отдаёт команду орбитальному аппарату развернуться так, чтобы соответствующий прибор был направлен на нужную точку на поверхности. В то же время алгоритм отдаёт команду солнечным батареям космического аппарата вращаться и следить за Солнцем, а его антенне с высоким коэффициентом усиления — следить за Землёй, чтобы поддерживать питание и связь.

Очень большие крены, достигающие 120 градусов, требуют ещё более тщательного планирования для обеспечения безопасности космического аппарата. Преимущество заключается в том, что новый манёвр позволяет одному конкретному прибору, называемому Shallow Radar (SHARAD), получать более чёткое изображение Марса, чем когда-либо прежде.
е с высоким коэффициентом усиления — следить за Землёй, чтобы поддерживать питание и связь.

Очень большие крены, достигающие 120 градусов, требуют ещё более тщательного планирования для обеспечения безопасности космического аппарата. Преимущество заключается в том, что новый манёвр позволяет одному конкретному прибору, называемому Shallow Radar (SHARAD), получать более чёткое изображение Марса, чем когда-либо прежде.

Вид поверхности Марса с борта MRO прибором SHARAD во время «очень большого поворота»

Больше рулетов, лучше наука
Радар SHARAD, предназначенный для работы на глубину от 800 до 1600 метров под землёй, позволяет учёным различать такие материалы, как камень, песок и лёд. Радар оказался особенно полезен для определения мест, где лёд находится достаточно близко к поверхности, чтобы будущие астронавты могли однажды получить к нему доступ. Лёд будет ключевым компонентом для производства ракетного топлива для полёта домой и важен для изучения климата, геологии и возможности существования жизни на Марсе.

Но каким бы замечательным ни был SHARAD, команда знала, что он может быть ещё лучше.

Чтобы обеспечить камерам, таким как научный эксперимент по визуализации высокого разрешения камерой HiRISE, наилучший обзор в передней части MRO, два сегмента антенны SHARAD были установлены в задней части орбитального аппарата. Хотя такая установка помогает камерам, она также означает, что радиосигналы, которые SHARAD посылает на поверхность, отражаются от частей космического аппарата, создавая помехи и приводя к менее чёткому изображению.

«Прибор SHARAD был разработан для изучения недр Марса, и некоторые регионы Марса находятся вне досягаемости для нас, — сказал Морган, один из исследователей в команде SHARAD. — Мы можем многое узнать, если внимательно изучим эти регионы».

В 2023 году команда решила попробовать разработать 120-градусные очень большие рули, чтобы обеспечить радиоволнам беспрепятственный путь к поверхности. Они обнаружили, что этот манёвр может усилить сигнал радара в 10 и более раз, позволяя получить более чёткое изображение марсианского недр.

Но размах настолько велик, что коммуникационная антенна космического аппарата не направлена на Землю, а его солнечные батареи не могут отслеживать положение Солнца.

«Очень большие кульбиты требуют особого анализа, чтобы убедиться, что мощности наших аккумуляторов будет достаточно для безопасного выполнения таких манёвров», — сказал Томас.

Учитывая затраченное время, миссия ограничивается одним или двумя очень крупными запусками в год. Но инженеры надеются использовать их чаще, оптимизировав процесс.

Учусь справляться с Этим
В то время как учёные из SHARAD извлекают выгоду из этих новых возможностей, команда, работающая с другим прибором MRO, Mars Climate Sounder (климатический датчик), максимально использует стандартные возможности MRO.

Прибор, созданный в Лаборатории реактивного движения, представляет собой радиометр, который служит одним из наиболее подробных источников информации об атмосфере Марса. Измеряя незначительные изменения температуры в течение многих сезонов, Mars Climate Sounder раскрывает внутреннюю суть пылевых бурь и образования облаков. Важно понимать, что пыль и ветер постоянно меняют форму марсианской поверхности, а переносимая ветром пыль закутывает солнечные панели и представляет опасность для здоровья будущих астронавтов.

Mars Climate Sounder был сконструирован так, чтобы поворачиваться на карданном подвесе и получать изображения марсианского горизонта и поверхности. Он также позволяет получать изображения космоса, которые учёные используют для калибровки прибора. Но в 2024 году стареющий карданный подвес стал ненадёжным. Теперь Mars Climate Sounder полагается на стандартные манёвры MRO.

«Раньше качение ограничивало наши научные исследования, — сказал Армин Кляйнбоэль из Лаборатории реактивного движения, временно исполняющий обязанности главного исследователя Mars Climate Sounder, — но мы включили его в наше обычное планирование как для съёмки поверхности, так и для калибровки».

High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) — камера, установленная на борту космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter для изучения Марса.

HiRISE камера была создана компанией Ball Aerospace & Technologies под руководством Аризонского университета и Лунно-планетарной лаборатории. Прибор обошёлся в $ 40 млн в ценах на 2005 год, а его вес составляет 65 кг. Камера представляет собой телескоп-рефлектор с апертурой 0,5 м. Этот телескоп является самым большим телескопом, отправленным в глубокий космос.

Разрешение камеры достигает 30 см на пиксель при нахождении на высоте в 300 км над поверхностью Марса.

Шкала работы приборов MRO в электромагнитном спектре частот.
Ширина полосы захвата составляет от 1,2 км до 6 км для разных диапазонов.

Такие снимки делает камера HiRISE:

MRO отснял свежий марсианский кратер.

Дата получения
17 апреля 2019 г.

Высота орбитального спутника
254,7 км

Исходный масштаб изображения
25,6 см/пиксель (с биннингом 1 x 1), поэтому объекты размером ~77 см в поперечнике различимы.

Снимок от MRO в этом разрешении доступен по этой ссылке:
https://hirise-pds.lpl.arizona.edu/PDS/EXTRAS/RDR/ESP/ORB_059600_059699/ESP_059635_1635/ESP_059635_1635_COLOR.abrowse.jpg

На снимке HiRISE, сделанном 6 октября 2006 года, виден марсоход «Оппортьюнити» (Возможность), а также край кратера Виктория

Момент спуска аппарата «Феникс» на поверхность Марса в 2008 году в р-не Северного полюса.

Спуск марсохода «Кьюриосити», запечатлённый камерой HiRISE 5-го августа 2012 года.

Сделанный камерой HiRISE снимок «лица» так называемого «Марсианского сфинкса», находящегося в области Кидония.

Земля и Луна, снятые камерой HiRISE c марсианской орбиты.
----------------
#MRO

https://ok.ru/space360/topic/152101213179919