Mars Reconnaissance Orbiter: Kartierung des Mars in High Definition

Der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA überfliegt in der Konzeptillustration dieses Künstlers die Südpolarregion des Planeten. Das flache Radarexperiment des Orbiters, eines von sechs wissenschaftlichen Instrumenten an Bord, soll die innere Struktur der polaren Eiskappen des Mars untersuchen und weltweit Informationen über unterirdische Eis-, Gesteins- und möglicherweise flüssige Wasserschichten sammeln die von der Oberfläche aus zugänglich sein könnten. Phobos, einer der beiden Monde des Mars, erscheint in der oberen linken Ecke der Abbildung. Bild (Bildnachweis: NASA/JPL/Corby Waste)

Der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ist ein Raumschiff, das hochauflösende Bilder der Oberfläche des Roten Planeten zurückstrahlt. Einige seiner bemerkenswerten Untersuchungen umfassen die Suche nach Eis und Wasser, das Finden eines Landeplatzes für den Mars Curiosity Rover und die Aufnahme eines nahe fliegenden Kometen namens Comet Siding Spring im Jahr 2014.

Es hat auch hochauflösende Bilder von wiederkehrende Steigung einer Linie , Kraterstreifen, die auf Staub oder salziges Oberflächenwasser zurückzuführen sein können. Die Raumsonde dient auch als Kommunikationsrelais für den Opportunity-Rover und den Curiosity-Rover auf der Marsoberfläche.

MRO absolvierte im März 2017 50.000 Runden um den Mars. Im Februar 2018 sagte die NASA es plant, das Raumfahrzeug über die Mitte der 2020er Jahre hinaus zu betreiben , eine außergewöhnliche Leistung, da die Mission ursprünglich für zwei Jahre auf dem Mars geplant war. Diese Entscheidung ist zum großen Teil darauf zurückzuführen, begrenzte Mars-Missionsdollar auf die Probenrückgabe zu konzentrieren und einen geplanten Ersatzorbiter bis Ende der 2020er Jahre zu verschieben. laut Spaceflight Now . Mit der Verlängerung seiner Mission wird MRO den zukünftigen NASA-Rover Mars 2020 sowie eine mögliche Probenrückgabemission zum Mars unterstützen.

Während einige der Instrumente und technischen Komponenten von MRO Alterserscheinungen aufweisen, implementiert die NASA Workarounds. Zum Beispiel verwendet es einen Star-Tracker, um die Haltung von MRO beizubehalten und die Abhängigkeit von alten Gyroskopen zu verringern. Einige Bilder seiner hochauflösenden Kamera HiRISE weisen leichte Unschärfen auf und die Ursache wird noch untersucht. Ein Spektrometer namens CRISM hat die meisten Kryokühler verloren, die es auf den Mars gebracht hat, aber es kann immer noch Beobachtungen in einigen Wellenlängen durchführen.

Entwicklungs- und Wissenschaftsziele

MRO ist Teil einer langen Reihe von NASA-Missionen, die sich auf die Suche nach Beweisen für die uralte Bewohnbarkeit des Roten Planeten konzentrieren. Die erste Startgelegenheit für MRO (damals noch nicht genannt) wäre 2003 gewesen, laut NASA , aber die NASA entschied sich dafür, die Mars Exploration Rovers (Spirit and Gelegenheit ) stattdessen zum Mars. Die Agentur entschied sich für die Rover, um Landungen an zwei Orten zu ermöglichen, was ein Orbiter nicht bieten würde. Im Jahr 2001 wählte die NASA Lockheed Martin als Hauptkonstrukteur für die Raumsonde, die für einen Starttermin 2005 vorgesehen war.

Die wissenschaftlichen Ziele von MRO, laut NASA , sind

• Bestimmen Sie, ob jemals Leben auf dem Mars entstanden ist, einschließlich der Konzentration auf Mineralvorkommen und alte Gebiete, in denen einst flüssiges Wasser floss;
• Charakterisieren Sie das Klima des Mars, einschließlich des Transports von Staub und Wasser in der Atmosphäre und wie Wasser und Lava auf der Oberfläche flossen;
• Charakterisieren Sie die Geologie des Mars und konzentrieren Sie sich insbesondere auf Gebiete, die möglicherweise flüssiges Wasser hatten.

Um diese Ziele zu erreichen, trägt MRO mehrere Instrumente und Experimente . Es verfügt über drei Kameras – High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), Context Camera (CTX) und Mars Colour Imager (MARCI). Darüber hinaus verfügt MRO über ein Spektrometer namens Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), ein Radiometer namens Mars Climate Sounder (MCS) und ein Radarinstrument namens Shallow Radar (SHARAD).

Es verfügt außerdem über drei technische Instrumente – ein Kommunikations- und Navigationspaket, um mit Landern und Rovern an der Oberfläche zu „sprechen“, eine optische Navigationskamera zum Testen der interplanetaren Navigation und ein Experimentierpaket zum Testen eines leistungsstarken Radiobandes namens Ka-Band auf dem Mars. Die beiden Experimente der MRO in wissenschaftlichen Einrichtungen umfassen ein Schwerkraftfeld-Untersuchungspaket und Beschleunigungsmesser, um die Struktur der Marsatmosphäre zu zeigen.

Vor dem Start versprach die NASA, dass das Raumschiff Informationen dreimal schneller zurücksendet als eine herkömmliche Breitband-Telefonverbindung. Dies bedeutete, dass Wissenschaftler Informationen schneller als je zuvor erhalten würden – was besonders wichtig wäre, wenn sie Daten von Rovern und anderen Raumfahrzeugen auf der Oberfläche des Roten Planeten zurücksenden.

In der Nähe der unteren linken Ecke dieser Ansicht befindet sich die dreiblättrige Landerplattform (eingekreist), die der Mars Exploration Rover Spirit der NASA im Januar 2004 abgesetzt hat.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona)

Start und frühe Beobachtungen

MRO startete am 12. August 2005 und testete seine Supergeschwindigkeitsfähigkeiten im September, als es einige Bilder des Erdmondes aus 10 Millionen Kilometern Entfernung machte. Anschließend schickte es 75 Gigabit Daten zur Erde zurück, was etwa 13 Informations-CDs entspricht. Das war damals eine Rekordmenge an Daten.

Die Raumsonde erreichte am 10. März 2006 die Marsumlaufbahn und begann sofort Bilder zurückzubeamen, während sie sich selbst in die richtige Umlaufbahn brachte. MRO verwendete eine Technik namens Aerobraking – das Bürsten gegen die Marsatmosphäre – um seine Umlaufbahn anzupassen. Dieser Vorgang spart Kraftstoff und Geld, nimmt aber viel Zeit in Anspruch. MRO hat die anspruchsvollen Manöver im September nach sechsmonatiger Anpassung erfolgreich abgeschlossen.

Eines der ersten Ziele von MRO war die Gelegenheits-Rover . Opportunity, das seine 90-Tage-Mission im Oktober 2006 um mehr als zwei Jahre überdauert hatte, befand sich am Rande des Victoria-Kraters. MRO schickte ein hochauflösendes Bild, das nicht nur den Rover und seine Spuren zeigt, sondern auch einen Schatten, den das golfwagengroße Fahrzeug auf dem Mars wirft.

Nachdem das MRO-Team einige Bilder von Opportunitys Zwilling Spirit und den beiden 1976 ankommenden Viking-Landern gemacht hatte, war es dann weit genug fortgeschritten, um mit der Veröffentlichung wissenschaftlicher Ergebnisse zu beginnen.

Im Dezember 2006 konzentrierten sich einige der ersten Radarbeobachtungen und Bilder von MRO auf Eisschichten in der Nähe der Pole. 'Diese Ablagerungen zeichnen relativ neue Klimaschwankungen auf dem Mars auf, wie die jüngsten Eiszeiten auf der Erde', sagte Ken Herkenhoff vom U.S. Geological Survey in einer Pressemitteilung, die in diesem Monat veröffentlicht wurde.

Doch die hochauflösenden Bilder von MRO gerieten kurzzeitig in Gefahr. Im Februar 2007 berichtete die NASA, dass die HiRISE-Kamera Probleme mit „schlechten Pixeln“ und anderem Bildrauschen in einigen Kameradetektoren hatte. Das Problem schien sich zunächst mit der Zeit zu verschlimmern, aber die NASA führte das Problem auf einen Konstruktionsfehler zurück und sagte, sie habe erfolgreich Schritte unternommen, um sie zu beheben. Eine der ersten Pannen im abgesicherten Modus von MRO trat im März 2007 auf, als ein technisches Problem es zwang, vorübergehend zu einem Backup-Computer zu wechseln.

Auf der Suche nach Wasser, seltsamen Merkmalen und Landeplätzen

Zu Beginn der Mission umfasste ein Teil der Arbeit von MRO die Suche nach geeigneten Curiosity-Landeplätzen; Das endgültige Ziel war der Gale-Krater, wo Curiosity 2012 sicher landete. Es erforschte den Kraterboden und macht sich ab Mitte 2018 auf den Weg auf einen nahe gelegenen Berg namens Aeolis Mons (Mount Sharp) auf der Suche nach alten Beweisen für Wasser.

MRO übermittelte auch Informationen von den Raumsonden Spirit, Opportunity und Phoenix. Als Phoenix 2008 den Kontakt zur Erde verlor, machte MRO ein Bild, das Eis und Schäden an der Raumsonde zeigt. Spirit verlor 2010 dauerhaft den Kontakt zur Erde, aber Opportunity arbeitete noch bis mindestens Juni 2018 an der Oberfläche, als ein Staubsturm das Sonnenlicht blockierte und den Rover in einen Energiesparmodus versetzte.

Im Jahr 2007 untersuchte MRO zwei Mars-Schluchten, die zuvor von Mars Global Surveyor aufgenommen wurden. Forscher haben zuvor spekuliert, dass die Veränderungen in den Rinnen von fließendem Wasser herrühren, aber die neuen, schärferen MRO-Bilder zeigten, dass diese wahrscheinlich von 'Erdrutschen aus losem, trockenem Material' stammen.

Eine Illustration des Mars Reconnaissance Orbiter basierend auf dem endgültigen Design.

Später in diesem Jahr strahlte MRO Bilder von rätselhaften Merkmalen auf dem Mars zurück, die Wissenschaftler als 'Spinnen' und 'Eidechsenhaut' bezeichneten. Die Forscher sagten, die seltsamen Formen seien wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass im Frühjahr Kohlendioxidgas austrat und das Gelände formte. Helle „Fächer“ von Material, das auf der Oberfläche gesichtet wurde, waren wahrscheinlich Kohlendioxidfrost.

Einer der größten Funde von MRO kam 2008, als der Orbiter tonreiches Gestein in Mawrth Vallis entdeckte. Dieser Kanal auf der Nordhalbkugel des Roten Planeten hat mehrere verschiedene Arten von Ton, die übereinander liegen. Wissenschaftler sagten, dass dies wahrscheinlich passierte, als sich Wasser im nördlichen Hochland mit Basalt vermischte.

Später in diesem Jahr strahlte die Raumsonde Beweise für Opal (oder hydratisierte Kieselsäure) zurück, die sich auf dem Mars ausbreiteten – eine große Visitenkarte für Wasser. Wissenschaftlern zufolge war Wasser auf dem Roten Planeten erst vor 2 Milliarden Jahren vorhanden, also eine Milliarde Jahre später als bisher angenommen.

Im Jahr 2009 unterbrach die NASA den wissenschaftlichen Betrieb aufgrund häufiger Computer-Resets in der Umlaufbahn für Monate. Die NASA schickte dem maroden Raumschiff ein Software-Upgrade. Dann haben Manager MRO vorsichtig aus dem abgesicherten Modus geholt, um die Arbeit am 16. Dezember wieder aufzunehmen.

Eine Entdeckung massiver gefrorener Kohlendioxidablagerungen im Jahr 2010 am Südpol führte zu der Annahme, dass Trockeneis in die Atmosphäre gelangt, wenn der Mars die Neigung seiner Achse erhöht.

Eine Düne in der nördlichen Polarregion des Mars zeigt deutliche Veränderungen zwischen zwei Bildern, die am 25. Juni 2008 und 21. Mai 2010 vom Mars Reconnaissance Orbiter der NASA aufgenommen wurden.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Ariz./JHUAPL)

Comet Siding Spring, Kohlendioxid und weitere hochauflösende Beobachtungen

Hochauflösende Bilder der Oberfläche kommen weiterhin von MRO, einschließlich Beobachtungen von Eisspinnen und Dünen im Jahr 2014. Wissenschaftler erfuhren auch Neues über die Atmosphäre des Mars mit freundlicher Genehmigung des Raumschiffs. Da sich die Neigung des Planeten ändert, wird auch flüssiges Wasser auf der Oberfläche beeinflusst, ebenso wie die Anzahl und Schwere der berühmten Staubstürme des Mars. MRO hat Lawinen gesehen, Staubteufel und Gesteinsbrüche aus der Umlaufbahn, die Nahaufnahmen von Veränderungen auf dem Mars über mehrere Jahre hinweg ermöglichen.

Die Raumsonde strahlte atemberaubende Bilder des Kometen Siding Spring zurück, als der himmlische Besucher im Oktober 2014 relativ nahe an den Planeten flog. Seine Bilder des Kometen, der 138.000 Kilometer weit wegflog, wurden damals von der NASA als die höchstauflösenden Ansichten, die jemals von einem Kometen aufgenommen wurden, der aus dem Oort Cloud am Rande des Sonnensystems.'

Die Bilder der Oberfläche von MRO halfen europäischen Wissenschaftlern Ermitteln Sie die Flugbahn des gescheiterten ExoMars Schiaparelli Lander während seines Anflugs im Jahr 2016. Im selben Jahr fand die Raumsonde auch den Friedhof der Beagle-Mission von 2003, einer anderen europäischen Raumsonde, die nicht sicher an der Oberfläche ankam.

Im Jahr 2017 sah die Raumsonde umfangreiche Beweise für Vulkanausbrüche am Boden von Valles Marineris, einem großen Canyonsystem, das fast ein Fünftel des Umfangs des Roten Planeten umfasst.

Die Beweise für Wassereis häufen sich weiter, einschließlich Eisspuren auf den Marshängen im Jahr 2017 angekündigt und riesige Wassereisschichten unter der Oberfläche, die eine mögliche Ressource für zukünftige Marsmissionen darstellen. Im Juni 2018 zeigten Bilder von MRO einen Staubsturm, der den gesamten Planeten bedeckte. Da weniger Sonnenlicht die Oberfläche erreichte, machte der Sturm den Betrieb des solarbetriebenen Opportunity-Rovers unmöglich, aber der nuklearbetriebene Curiosity führte weiterhin wissenschaftliche Beobachtungen durch.