Орбитер

Теперь космический аппарат практически перевернулся относительно Марса, чтобы обеспечить радару наилучший обзор.

Марсианский разведывательный орбитальный аппарат (MRO) научился делать обратные вращении, чтобы дать своему бортовому радару больше возможностей для обнаружения водяного льда под поверхностью Красной планеты.

«Можно не только научить старый космический корабль новым трюкам, но и открыть для исследования совершенно новые области недр», — заявил Гарет Морган из Института планетологии и соисследователь прибора Shallow Radar (SHARAD) MRO .

MRO — своего рода ветеран, находящийся на орбите Марса с 2006 года. На нём установлено пять работающих приборов (шестой, компактный разведывательный спектрометр для получения изображений Марса (CRISM), был выведен из эксплуатации в 2023 году). Космический аппарат обычно наводит эти приборы на цели на поверхности, наклоняясь на угол до 28 градусов. Если MRO совершает один из таких кренов, чтобы какой-то конкретный прибор мог хорошо рассмотреть объект, это обычно создаёт неудобства для остальных четырёх. Поэтому манёвры крена планируются за несколько недель, чтобы не прерывать другие наблюдения.

Обычно всё получается, однако прибор SHARAD всегда оказывался в невыгодном положении.

SHARAD посылает на Марс радиолокационные импульсы, способные обнаружить водяной лёд на глубине до 2 километров. Однако SHARAD расположен в задней части космического аппарата, играя второстепенную роль по сравнению с такими аппаратами, как HiRISE (High-Resolution Imaging Science Experiment), который обеспечивает наилучшие виды из передней части космического аппарата. С задней стороны радарные лучи SHARAD обычно затрагивают часть конструкции космического аппарата, что приводит к помехам, снижающим чёткость изображения и глубину зондирования.

«Прибор SHARAD был разработан для исследования подземных областей Марса, а на нём есть определённые области, которые нам недоступны», — сказал Морган. «Более подробное изучение этих областей может дать много полезного».

Итак, начиная с 2023 года, инженеры MRO начали экспериментировать с космическим аппаратом, выполняя, по их словам, «очень большие вращения» на 120 градусов, разворачивая аппарат назад так, что он практически переворачивается относительно Марса. Во время большого вращения SHARAD получает свободный обзор поверхности Марса, что позволяет усилить радиолокационный сигнал в 10 раз.

Однако при столь больших кренах есть один нюанс. При стандартном крене до 28 градусов антенна MRO с высоким коэффициентом усиления может оставаться направленной на Землю , а его солнечные батареи могут отслеживать положение Солнца для поддержания мощности. При крене на 120 градусов антенна с высоким коэффициентом усиления не направлена на Землю, и солнечные батареи теряют Солнце из виду.

Это означает, что переворот на 120 градусов требует еще более тщательного планирования перед его выполнением.

«Очень большие крены требуют специального анализа, чтобы убедиться, что в наших батареях достаточно энергии для безопасного выполнения крена», — заявил Рид Томас, руководитель проекта MRO в Лаборатории реактивного движения НАСА.

В результате команда MRO ограничивает космический аппарат всего одним-двумя очень большими оборотами в год, но они надеются оптимизировать процесс и выполнять эти манёвры чаще в будущем. Это действительно может стоить того: обнаружение крупных залежей водяного льда вблизи поверхности Марса будет иметь жизненно важное значение для будущих астронавтов, которые смогут использовать его для питьевой воды, а также для производства кислорода и ракетного топлива. Кроме того, само существование воды на разных широтах может рассказать нам больше об истории воды и климате Марса в прошлом.

Есть еще одно преимущество кренов. На MRO есть один прибор, который не был спроектирован так, чтобы требовать кренов для наведения, и это Mars Climate Sounder, который измеряет небольшие изменения температуры в течение марсианских времен года. Climate Sounder должен иметь возможность наводиться как вниз на поверхность, так и на горизонт, чтобы он мог заглядывать сквозь тонкие слои атмосферы Марса ; чтобы помочь ему в этих наблюдениях, Climate Sounder был прикреплен к своему собственному карданному подвесу. Однако к 2024 году этот карданный подвес стал ненадежным из-за возраста, и поэтому Climate Sounder теперь полагается на стандартные 28-градусные крены для проведения своих наблюдений. Очень большие 120-градусные крены дают Climate Sounder большую гибкость.

Если раньше крены ограничивали научную производительность MRO, поскольку обеспечивали хороший обзор только для одного прибора одновременно, то теперь они помогают стареющему марсианскому зонду поддерживать научную производительность. Это не совсем кульбит, но показывает, что MRO ещё полон сил.

Оценка успешности больших рулонов описана в журнале The Planetary Science Journal .