NASA nauczyła starą sondę marsjańską nowych sztuczek

Amerykańska sonda Mars Reconnaissance Orbiter zaczęła wykonywać nowe manewry, które są ryzykowne, ale pozwolą lepiej szukać wody pod powierzchnią Marsa. Sonda potrafi obracać się teraz o dużo większy kąt, niż zakładano na początku misji.

Bezzałogowa sonda kosmiczna Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) znajduje się na orbicie wokół Marsa od 2006 roku, czyli blisko 20 lat. Pomimo tego zaawansowanego wieku NASA nadal używa jej z powodzeniem do badań naukowych. Sonda bywa też używana jako przekaźnik telekomunikacyjny dla innych misji marsjańskich.

Najnowszym manewrem, którego inżynierowie nauczyli sondę Mars Reconnaissance Orbiter, jest obracanie się - tak, aby być ustawioną prawie do góry nogami. Takie usytuowanie sondy pozwala spojrzeć głębiej pod marsjański grunt w poszukiwaniu m.in. zamarzniętej wody.

Pierwotnie sonda była zaprojektowania do obracania się o maksymalnie 30 stopni w dowolną stronę, aby móc kierować instrumenty na różne cele na powierzchni Marsa. Takie manewry nie są proste. Sonda ma na pokładzie pięć instrumentów naukowych, które mają różne wymagania odnośnie kierowania ich na obiekty do obserwacji. Aby zobaczyć jakiś obszar na powierzchni Marsa jednym z instrumentów, sonda musi przekręcić się w odpowiedni sposób, a wtedy pozostałe instrumenty mają gorszy widok.

Dlatego każdy taki manewr jest planowany na wiele tygodni naprzód, ustalany pomiędzy zespołami naukowymi instrumentów. Potem algorytm sprawdza pozycję sondy nad Marsem i automatycznie wydaje polecenie obrócenia się w pożądany sposób. W tym samym czasie odpowiednio muszą obrócić się panele słoneczne, a także antena do komunikacji z Ziemią.

Obroty o 120 stopni nazywane są przez zespół misji "bardzo wielkim obrotami" i wymagają jeszcze staranniejszego planowania, aby zapewnić bezpieczeństwo sondzie.

Nauczenie sondy wykonywania bardzo dużych obrotów w bezpieczny sposób pozwoliło na polepszenie możliwości instrumentu o nazwie Shallow Radar (SHARAD). Radar ten według oryginalnych założeń projektowych może patrzeć na od 1 do 2 kilometrów poniżej gruntu. Pozwala na rozróżnienie pomiędzy skałami, piaskiem czy lodem. Jest w szczególności przydatny do ustalania, gdzie lód może znajdować się na tyle blisko powierzchni, że będzie potencjalnie użyteczny dla astronautów, gdy na Marsie powstania baza.

Dwa segmenty anten radaru SHARAD są zamontowane z tyłu sondy kosmicznej. Było to konieczne, aby kamera wysokiej rozdzielczości miała dobre pole widzenia. Ale jednocześnie oznacza to, że radarowi przeszkadzają elementy sondy, interferując z sygnałem.

W 2023 roku postanowiono opracować możliwość obrotów o 120 stopni, aby fale radiowe mogły docierać do powierzchni Marsa bez przeszkód. Taki manewr pozwala na wzmocnienie sygnału radarowego aż dziesięciokrotnie. Jednak obrót jest wtedy tak duży, że antena do komunikacji z Ziemią nie jest skierowana w stronę Ziemi, a panele słoneczne nie patrzą w stronę Słońca, co jest ryzykowne dla sondy. Sonda musi pozostawić sobie wystarczająco dużo energii, aby potem powrócić do standardowego położenia.

Nowe możliwości techniczne sondy zostały niedawno opisane w publikacji, która ukazała się w "Planetary Science Journal". Udokumentowano trzy duże manewry tego typu wykonane w latach 2023 i 2024.

Na zdjęciu głównym: Antena wystaje jak wąsy z Mars Reconnaissance Orbiter NASA w tej artystycznej koncepcji statku kosmicznego, który krąży wokół Czerwonej Planety od 2006 roku. Ta antena jest częścią SHARAD, radaru, który zagląda pod powierzchnię Marsa (fot. NASA, JPL-Caltech)