Il Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) della NASA ha iniziato a osservare le stelle per aiutare l'agenzia spaziale a compiere progressi nell'esplorazione di Marte nel prossimo decennio.

La navicella spaziale ha già funzionato più del doppio della sua durata prevista per la missione dal lancio nel 2005. La NASA prevede di continuare a utilizzarla oltre la metà degli anni '20. Maggiore dipendenza da un inseguitore di stelle, e meno sui giroscopi che invecchiano, è un modo in cui la missione si sta adattando per prolungare la sua longevità. Un altro passo è strappare più vita utile alle batterie. Il servizio esteso della missione fornisce trasmissione di dati da risorse sulla superficie di Marte e osservazioni con i suoi strumenti scientifici, nonostante un certo degrado delle capacità.

"Sappiamo di essere un elemento fondamentale per il programma Mars per supportare altre missioni a lungo raggio, quindi stiamo trovando modi per prolungare la vita della navicella spaziale, " ha dichiarato il Project Manager MRO Dan Johnston del Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California. "Nelle operazioni di volo, la nostra enfasi è sulla riduzione al minimo dei rischi per il veicolo spaziale durante l'attuazione di un ambizioso piano scientifico e programmatico." JPL collabora con Lockheed Martin Space, Denver, nel far funzionare la navicella spaziale.

All'inizio di febbraio, MRO ha completato il suo test finale full-swapover utilizzando solo la navigazione stellare per rilevare e mantenere l'orientamento del veicolo spaziale, senza giroscopi o accelerometri. Il progetto sta valutando il recente test e prevede di passare a tempo indeterminato a questa modalità "tutto stellare" a marzo.

Dal lancio di MRO nel 2005 fino a quando la funzionalità "tutto stellare" è stata caricata come patch software l'anno scorso, la navicella usava sempre un'unità di misura inerziale, contenente giroscopi e accelerometri, per il controllo dell'assetto. a Marte, l'assetto dell'orbiter cambia quasi continuamente, in relazione al Sole e alle altre stelle, mentre ruota una volta per orbita per mantenere i suoi strumenti scientifici puntati verso il basso verso Marte.

La navicella trasporta un'unità di misura inerziale di riserva. La missione è passata dall'unità primaria a quella di riserva dopo circa 58 anni, 000 ore di utilizzo, quando il primario ha iniziato a mostrare segni di vita limitata diversi anni fa. Il ricambio mostra una normale progressione della vita dopo 52, 000 ore, ma ora deve essere conservata per quando sarà più necessaria, mentre lo star tracker gestisce la determinazione dell'assetto per le operazioni di routine.

L'inseguitore di stelle, che ha anche un backup a bordo, utilizza una fotocamera per l'immagine del cielo e un software di riconoscimento del modello per discernere quali stelle luminose si trovano nel campo visivo. Ciò consente al sistema di identificare l'orientamento del veicolo spaziale in quel momento. La ripetizione delle osservazioni fino a diverse volte al secondo fornisce in modo molto accurato la velocità e la direzione del cambiamento di atteggiamento.

"In modalità stellare, possiamo fare scienza normale e relè normale, " ha detto Johnston. "L'unità di misura inerziale si riaccende solo quando è necessario, come durante la modalità provvisoria, manovre di assetto orbitale, o copertura delle comunicazioni durante eventi critici intorno a un atterraggio su Marte." La modalità provvisoria è uno stato precauzionale in cui la navicella spaziale entra quando rileva condizioni impreviste. Il controllo preciso dell'assetto è quindi essenziale per mantenere le comunicazioni con la Terra e mantenere l'array solare rivolto verso il Sole per l'alimentazione.

Per prolungare la durata della batteria, il progetto sta condizionando le due batterie per mantenere più carica, riducendo la domanda sulle batterie, e sta progettando di ridurre il tempo che l'orbiter trascorre all'ombra di Marte, quando la luce del sole non può raggiungere i pannelli solari. La navicella usa le batterie solo quando è in ombra, attualmente per circa 40 minuti di ogni orbita di due ore.

Le batterie vengono ricaricate dai due grandi pannelli solari dell'orbiter. La missione ora carica le batterie più in alto di prima, per aumentarne la capacità e la durata. Ha ridotto l'attrazione su di loro, in parte regolando le temperature del riscaldatore prima che la navicella entri nell'ombra. La regolazione preriscalda le parti vitali mentre l'energia solare è disponibile in modo che i riscaldatori si scarichino sulle batterie, mentre nell'ombra, può essere ridotto.

Il vicino cerchio dell'orbita di MRO rimane quasi allo stesso angolo rispetto al Sole, mentre Marte orbita attorno al Sole e ruota sotto l'astronave. In base alla progettazione, mentre l'orbiter passa sopra il lato illuminato dal sole del pianeta durante ogni orbita, il terreno sottostante è circa a metà strada tra mezzogiorno e il tramonto. Spostando l'orbita verso il tardo pomeriggio, i responsabili della missione potrebbero ridurre la quantità di tempo che il veicolo spaziale trascorre all'ombra di Marte in ogni orbita. La navicella spaziale Mars Odyssey della NASA, più vecchio di MRO, fatto con successo qualche anno fa. Questa opzione per prolungare la durata della batteria non sarebbe stata utilizzata fino a quando MRO non avesse supportato nuovi atterraggi di missioni su Marte nel 2018 e nel 2021 ricevendo trasmissioni durante gli eventi critici di arrivo dei lander.

"Contiamo sul fatto che il Mars Reconnaissance Orbiter rimarrà in servizio ancora per molti anni, " ha detto Michael Meyer, scienziato capo del programma di esplorazione di Marte della NASA presso la sede dell'agenzia a Washington. "Non è solo il relè di comunicazione fornito da MRO, per quanto importante sia. Sono anche le osservazioni dello strumento scientifico. Questi ci aiutano a capire i potenziali siti di atterraggio prima che vengano visitati, e interpretare come i risultati sulla superficie si riferiscono al pianeta nel suo insieme."

MRO continua a indagare su Marte con tutti e sei gli strumenti scientifici dell'orbiter, un decennio dopo quella che inizialmente era stata pianificata come una missione scientifica di due anni a cui sarebbe seguita una missione a staffetta di due anni. più di 1, 200 pubblicazioni scientifiche sono state basate su osservazioni MRO. I team che utilizzano i due strumenti citati più spesso nei documenti di ricerca, la fotocamera High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) e il mappatore di minerali Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), stanno affrontando sfide ma sono pronti a continuare a fornire osservazioni preziose.

Per esempio, alcune immagini HiRISE scattate nel 2017 e all'inizio del 2018 mostrano una leggera sfocatura non vista in precedenza nella missione. La causa è in fase di accertamento. La percentuale di immagini a piena risoluzione con sfocatura ha raggiunto il picco del 70% lo scorso ottobre, all'incirca nel momento in cui Marte si trovava nel punto della sua orbita più lontano dal Sole. Da allora la percentuale è scesa a meno del 20%. Anche prima che si vedessero le prime immagini sfocate, le osservazioni con HiRISE utilizzano comunemente una tecnica che copre una superficie maggiore a metà della risoluzione. Ciò fornisce ancora una risoluzione più elevata rispetto a qualsiasi altra fotocamera in orbita attorno a Marte, circa 2 piedi (60 centimetri) per pixel, e nelle immagini risultanti è apparsa poca sfocatura.

Utilizzando due spettrometri, CRISM può rilevare una vasta gamma di minerali su Marte. Lo spettrometro a lunghezza d'onda più lunga richiede il raffreddamento per rilevare le firme di molti minerali, compresi alcuni associati all'acqua, come i carbonati. Per fare questo durante la missione scientifica principale di due anni, CRISM ha utilizzato tre criorefrigeratori, uno alla volta, per mantenere i rilevatori a meno 235 Fahrenheit (meno 148 gradi Celsius) o più freddi. Un decennio dopo, due dei criorefrigeratori non funzionano più. L'ultimo è diventato inaffidabile, ma è ancora in fase di valutazione dopo il 34, 000 ore di funzionamento. Senza un criorefrigeratore, CRISM può ancora osservare una parte della luce nel vicino infrarosso a lunghezze d'onda utili per rilevare minerali di ossido di ferro e solfato che indicano gli ambienti umidi del passato su Marte.

La Context Camera (CTX) continua come ha fatto per tutta la missione, aggiungendo alla copertura quasi globale e alla ricerca di cambiamenti in superficie. Lo Shallow Radar (SARAD) continua a sondare il sottosuolo di Marte, alla ricerca di strati e ghiaccio. Due strumenti per studiare l'atmosfera, il Mars Color Imager (MACCI) e il Mars Climate Sounder (MCS), continuano a costruire su quasi sei anni marziani (circa 12 anni terrestri) di registrazione del tempo e del clima.