NASA's Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) is begonnen met extra sterrenkijken om het ruimteagentschap te helpen vooruitgang te boeken in de verkenning van Mars in het komende decennium.

Het ruimtevaartuig heeft sinds de lancering in 2005 al meer dan het dubbele van de geplande levensduur van de missie gehad. NASA is van plan het na het midden van de jaren 2020 te blijven gebruiken. Verhoogde afhankelijkheid van een sterrenvolger, en minder op verouderende gyroscopen, is een manier waarop de missie zich aanpast om haar levensduur te verlengen. Een andere stap is het uitwringen van een langere levensduur van batterijen. De uitgebreide service van de missie biedt gegevensoverdracht van activa op het oppervlak van Mars en observaties met zijn wetenschappelijke instrumenten, ondanks enige achteruitgang in capaciteiten.

"We weten dat we een cruciaal element zijn voor het Mars-programma om andere missies voor de lange termijn te ondersteunen, dus we vinden manieren om de levensduur van het ruimtevaartuig te verlengen, " zei MRO-projectmanager Dan Johnston van NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië. "Bij vliegoperaties, onze nadruk ligt op het minimaliseren van risico's voor het ruimtevaartuig terwijl we een ambitieus wetenschappelijk en programmatisch plan uitvoeren." JPL werkt samen met Lockheed Martin Space, Denver, bij het besturen van het ruimtevaartuig.

Begin februari, MRO voltooide zijn laatste full-swapover-test met alleen stellaire navigatie om de oriëntatie van het ruimtevaartuig te detecteren en te behouden, zonder gyroscopen of versnellingsmeters. Het project evalueert de recente test en is van plan om in maart voor onbepaalde tijd over te schakelen naar deze "all-stellaire" modus.

Vanaf de lancering van MRO in 2005 tot de "all-stellaire" mogelijkheid vorig jaar als softwarepatch werd geüpload, het ruimtevaartuig gebruikte altijd een traagheidsmeeteenheid - met gyroscopen en versnellingsmeters - voor houdingscontrole. op Mars, de houding van de orbiter verandert bijna continu, met betrekking tot de zon en andere sterren, omdat het eenmaal per baan ronddraait om zijn wetenschappelijke instrumenten naar beneden op Mars gericht te houden.

Het ruimtevaartuig heeft een extra traagheidsmeeteenheid. De missie schakelde na ongeveer 58 over van de primaire eenheid naar de reserve. 000 gebruiksuren, toen de primaire enkele jaren geleden tekenen van beperkt leven begon te vertonen. Het reserveonderdeel vertoont een normaal levensverloop na 52, 000 uur, maar moet nu worden bewaard voor wanneer het het meest nodig is, terwijl de star-tracker de houdingsbepaling voor routinehandelingen afhandelt.

De sterrenvolger, die ook een back-up aan boord heeft, gebruikt een camera om de lucht in beeld te brengen en patroonherkenningssoftware om te onderscheiden welke heldere sterren zich in het gezichtsveld bevinden. Hierdoor kan het systeem de oriëntatie van het ruimtevaartuig op dat moment bepalen. Door de waarnemingen tot meerdere keren per seconde te herhalen, wordt zeer nauwkeurig de snelheid en richting van de houdingsverandering bepaald.

"In de all-stellaire modus, we kunnen normale wetenschap en normaal relais doen, " zei Johnston. "De traagheidsmeeteenheid wordt alleen weer ingeschakeld als het nodig is, zoals in de veilige modus, orbitale trimmanoeuvres, of communicatiedekking tijdens kritieke gebeurtenissen rond een Mars-landing. "Veilige modus is een voorzorgsstatus die het ruimtevaartuig binnengaat wanneer het onverwachte omstandigheden detecteert. Nauwkeurige houdingscontrole is dan essentieel om de communicatie met de aarde te behouden en het zonnepaneel naar de zon gericht te houden voor stroom.

Om de levensduur van de batterij te verlengen, het project conditioneert de twee batterijen om meer lading vast te houden, de vraag naar de batterijen verminderen, en is van plan de tijd die de orbiter in de schaduw van Mars doorbrengt te verminderen, wanneer zonlicht de zonnepanelen niet kan bereiken. Het ruimtevaartuig gebruikt zijn batterijen alleen als het in de schaduw staat, momenteel voor ongeveer 40 minuten van elke twee uur durende baan.

De batterijen worden opgeladen door de twee grote zonnepanelen van de orbiter. De missie laadt de batterijen nu hoger op dan voorheen, om hun capaciteit en levensduur te vergroten. Het heeft de aantrekkingskracht op hen verminderd, gedeeltelijk door de temperatuur van de verwarming aan te passen voordat het ruimtevaartuig in de schaduw komt. De afstelling verwarmt vitale onderdelen voor terwijl zonne-energie beschikbaar is, zodat de kachels de batterijen ontlasten, terwijl in de schaduw, kan verminderd worden.

De bijna-cirkel van MRO's baan blijft in bijna dezelfde hoek met de zon, terwijl Mars om de zon draait en onder het ruimtevaartuig draait. Met opzet, als de orbiter tijdens elke baan over de zonverlichte kant van de planeet gaat, de grond eronder is ongeveer halverwege de middag en zonsondergang. Door de baan te verschuiven naar later in de middag, missiemanagers kunnen de hoeveelheid tijd die het ruimtevaartuig in de schaduw van Mars doorbrengt in elke baan verminderen. NASA's Mars Odyssey-ruimtevaartuig, ouder dan MRO, deed dit een paar jaar geleden met succes. Deze optie om de levensduur van de batterij te verlengen zou pas worden gebruikt nadat MRO nieuwe landingen van Mars-missies in 2018 en 2021 heeft ondersteund door uitzendingen te ontvangen tijdens de kritieke aankomstgebeurtenissen van de landers.

"We rekenen erop dat de Mars Reconnaissance Orbiter nog vele jaren in dienst zal blijven, " zei Michael Meyer, hoofdwetenschapper van NASA's Mars Exploration Program op het hoofdkantoor van het bureau in Washington. "Het is niet alleen het communicatierelais dat MRO biedt, hoe belangrijk dat ook is. Het zijn ook de observaties van het wetenschappelijke instrument. Die helpen ons potentiële landingssites te begrijpen voordat ze worden bezocht, en interpreteer hoe de bevindingen aan de oppervlakte zich verhouden tot de planeet als geheel."

MRO blijft Mars onderzoeken met alle zes wetenschappelijke instrumenten van de orbiter, een decennium na wat aanvankelijk was gepland als een tweejarige wetenschappelijke missie, gevolgd door een tweejarige estafettemissie. meer dan 1, 200 wetenschappelijke publicaties zijn gebaseerd op MRO-waarnemingen. Teams die de twee instrumenten bedienen die het vaakst worden genoemd in onderzoekspapers - de High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) -camera en de Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) mineral-mapper - hebben te maken met uitdagingen, maar zijn klaar om waardevolle observaties te blijven leveren.

Bijvoorbeeld, sommige HiRISE-afbeeldingen die in 2017 en begin 2018 zijn gemaakt, vertonen een lichte vervaging die eerder in de missie niet werd gezien. De oorzaak wordt onderzocht. Het percentage afbeeldingen met volledige resolutie met vervaging piekte afgelopen oktober op 70 procent, rond de tijd dat Mars zich in zijn baan het verst van de zon bevond. Het percentage is sindsdien gedaald tot minder dan 20 procent. Nog voordat de eerste wazige beelden werden gezien, Bij waarnemingen met HiRISE werd vaak een techniek gebruikt die een groter grondoppervlak beslaat met de helft van de resolutie. Dit biedt nog steeds een hogere resolutie dan elke andere camera die rond Mars draait - ongeveer 60 centimeter per pixel - en er is weinig vervaging in de resulterende afbeeldingen.

Met behulp van twee spectrometers, CRISM kan een breed scala aan mineralen op Mars detecteren. De spectrometer met langere golflengte vereist koeling om handtekeningen van veel mineralen te detecteren, waaronder sommige in verband met water, zoals carbonaten. Om dit te doen tijdens de tweejarige wetenschappelijke missie, CRISM gebruikte drie cryokoelers, een per keer, om detectoren op min 235 Fahrenheit (minus 148 Celsius) of kouder te houden. Een decennium later, twee van de cryokoelers werken niet meer. De laatste is onbetrouwbaar geworden, maar wordt nog steeds geëvalueerd na 34, 000 bedrijfsuren. Zonder cryokoeler, CRISM kan nog steeds wat nabij-infrarood licht waarnemen op golflengten die waardevol zijn voor het detecteren van ijzeroxide- en sulfaatmineralen die wijzen op natte omgevingen in het verleden op Mars.

De Context Camera (CTX) gaat door tijdens de missie, toevoegen aan bijna wereldwijde dekking en zoeken naar veranderingen aan de oppervlakte. De Shallow Radar (SHARAD) blijft de ondergrond van Mars onderzoeken, op zoek naar laagjes en ijs. Twee instrumenten voor het bestuderen van de atmosfeer - de Mars Color Imager (MARCI) en Mars Climate Sounder (MCS) - bouwen voort op bijna zes Marsjaren (ongeveer 12 aardse jaren) van het opnemen van weer en klimaat.