Mars Reconnaissance Orbiter: Das Auge des Luchses, das die Geheimnisse des Mars enthüllt

MRO: Eine beispiellose Vision zur Kartierung des Roten Planeten

Der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ist eine Mehrzweck-Orbitalplattform zur geophysikalischen, mineralogischen und klimatischen Beobachtung des Mars. MRO wurde am 12. August 2005 gestartet und am 10. März 2006 in die Marsumlaufbahn gebracht. Es kombiniert eine Reihe von Instrumenten mit hoher räumlicher und spektraler Auflösung mit Datenweiterleitungsfunktionen für Lander und Rover. Die Startmasse beträgt ca. 2.180 kg und die Sonde operiert auf einer niedrigen quasi-kreisförmigen Umlaufbahn (variable Steigung ca. 250–320 km), optimiert für die HiRISE-Kamera und das SHARAD-Radar.

Orbitale Architektur und physikalische Einschränkungen

Aus orbitaler Sicht wurde MRO in einer niedrigen quasi-kreisförmigen polaren Umlaufbahn platziert, um die räumliche Auflösung und Wiederholbarkeit der Beobachtungen zu optimieren. Die typische Nadirhöhe für HiRISE liegt zwischen ~255 und 320 km, was einen Bodenmaßstab von etwa 0,25–0,32 m/Pixel für vertikale Aufnahmen ergibt. Dieser Maßstab ist ein direktes Ergebnis der optischen Geometrie: Für ein Teleskop mit Durchmesser \(D\) und Brennweite \(f\) folgt die theoretische beugungsbegrenzte Winkelauflösung ungefähr \(\theta \ca. 1,22 \frac{\lambda}{D}\), die erreichte Auflösung (∼0,3 m/Pixel) resultiert jedoch aus einem Kompromiss zwischen Optik, Lagestabilität, Beobachtungshöhe und Detektorgröße.

HiRISE – optomechanische Details und Leistung

HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) ist das Flaggschiff-MRO-Instrument. Es handelt sich um ein Teleskop mit einem Durchmesser von 0,5 m, das Licht auf einen 20.000 Pixel breiten CCD-Detektor fokussiert. Diese Konfiguration ermöglicht es, Bilder zu erhalten, bei denen jedes Pixel weniger als einen Quadratmeter der Marsoberfläche abdeckt. Einschränkungen hinsichtlich der optischen Ausrichtung und der thermischen Stabilität sind von entscheidender Bedeutung: Ein Versatz von einigen Mikrorad reicht aus, um die Schärfe der Bilder zu beeinträchtigen.

Wichtige wissenschaftliche Beiträge

In fast zwei Jahrzehnten der Beobachtung hat MRO unser Wissen über den Mars verändert:

• Detaillierte Kartierung: Mehr als 400.000 HiRISE-Bilder ermöglichten es, Landeplätze zu kartieren, Ziele für Curiosity und Perseverance zu identifizieren und neue Einschlagskrater nahezu in Echtzeit zu entdecken.
• Hinweise auf aktuelle Ströme: Hochauflösende Bilder zeigten saisonale dunkle Streifen (Wiederkehrende Steigungslinien) als mögliche Soleflüsse interpretiert.
• Interne Struktur: Das SHARAD-Radar ermöglichte die Erkennung dicker Wassereisschichten in geringer Tiefe, die möglicherweise für zukünftige bemannte Missionen genutzt werden könnten.
• Klimaüberwachung: MRO hat die Entwicklung globaler Staubstürme gemessen und dabei geholfen, deren Entstehung und Ausbreitung zu verstehen.
• Kommunikationsrelais: Zusätzlich zu seinen Beobachtungen hat MRO seit 2006 den Großteil der von Marsrovern zur Erde gesendeten Daten übertragen.

Vergleichstabelle der Hauptinstrumente

Quelle :NASA Mars Reconnaissance OrbiterUndHiRISE Universität von Arizona.