火星偵察オービター: 火星の秘密を明らかにするオオヤマネコの目

MRO: 赤い惑星の地図作成に対する比類のないビジョン

マーズ・リコネッサンス・オービター（MRO）は、火星の地球物理学、鉱物学、気候観測を目的とした多目的軌道プラットフォームです。 2005 年 8 月 12 日に打ち上げられ、2006 年 3 月 10 日に火星の軌道に投入された MRO は、一連の高空間分解能およびスペクトル分解能の機器と着陸船および探査車のデータ中継機能を組み合わせています。打ち上げ質量は約 2,180 kg で、探査機は低準円軌道 (約 250 ～ 320 km の可変傾斜) で動作し、HiRISE カメラと SARAD レーダー用に最適化されています。

軌道構造と物理的制約

軌道の観点から見ると、空間分解能と観測の再現性を最適化するために、MRO は低準円極軌道に配置されました。 HiRISE の典型的な天底高度は約 255 ～ 320 km であり、垂直ショットの地上スケールは 0.25 ～ 0.32 m/ピクセルに近くなります。このスケールは光学幾何学構造の直接的な結果です。直径 \(D\) と焦点距離 \(f\) の望遠鏡の場合、理論的な回折限界の角度分解能は約 \(\theta \およそ 1.22 \frac{\lambda}{D}\) に従いますが、達成される分解能 (〜0.3 m/ピクセル) は、 光学系、姿勢安定性、観測高度、検出器サイズの間で妥協します。

HiRISE - 光学機械の詳細とパフォーマンス

HiRISE (高解像度イメージング科学実験) は、主力の MRO 装置です。これは直径 0.5 m の望遠鏡で、光を 20,000 ピクセル幅の CCD 検出器に集束します。この構成により、各ピクセルが火星の表面の 1 平方メートル未満をカバーする画像を取得することが可能になります。光学的位置合わせと熱安定性の制約は非常に重要です。数マイクロラジアンのオフセットでも画像の鮮明度が低下するのに十分です。

主な科学的貢献

20 年近くにわたる観察の中で、MRO は火星に関する私たちの知識を一変させました。

• 詳細なマッピング: 400,000 枚を超える HiRISE 画像により、ほぼリアルタイムで着陸地点のマッピング、好奇心と忍耐力のターゲットの特定、新しい衝突クレーターの検出が可能になりました。
• 最近の流れの証拠: 高解像度の画像により、季節的な暗い縞模様が明らかになりました (反復傾斜線) 塩水の流れの可能性があると解釈されます。
• 内部構造: SARAD レーダーにより、浅い深さにある水の氷の厚い層を検出できるようになり、将来の有人ミッションに利用できる可能性があります。
• 気候監視: MRO は地球規模の砂嵐の進化を測定し、その発生と伝播を理解するのに役立ちました。
• 通信中継器: 観測に加えて、MRO は 2006 年以来、火星探査機によって送信されたデータの大部分を地球に転送してきました。

主要機器比較表

ソース ：NASA 火星偵察探査機そしてHiRISE アリゾナ大学。