Le Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA a commencé à observer des étoiles supplémentaires pour aider l'agence spatiale à réaliser des progrès dans l'exploration de Mars au cours de la prochaine décennie.

Le vaisseau spatial a déjà plus que doublé sa durée de vie prévue depuis son lancement en 2005. La NASA prévoit de continuer à l'utiliser au-delà du milieu des années 2020. Dépendance accrue envers un traqueur d'étoiles, et moins sur les gyroscopes vieillissants, est une façon dont la mission s'adapte pour prolonger sa longévité. Une autre étape consiste à essorer la durée de vie utile des batteries. Le service étendu de la mission fournit un relais de données à partir d'actifs à la surface de Mars et d'observations avec ses instruments scientifiques, malgré une certaine dégradation des capacités.

"Nous savons que nous sommes un élément essentiel du programme Mars pour soutenir d'autres missions sur le long terme, nous trouvons donc des moyens de prolonger la durée de vie du vaisseau spatial, " a déclaré Dan Johnston, chef de projet MRO du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadéna, Californie. « Dans les opérations aériennes, notre accent est mis sur la minimisation des risques pour le vaisseau spatial tout en réalisant un plan scientifique et programmatique ambitieux." JPL s'associe à Lockheed Martin Space, Denver, dans l'exploitation de l'engin spatial.

Début février, MRO a terminé son dernier test de permutation complète en utilisant uniquement la navigation stellaire pour détecter et maintenir l'orientation du vaisseau spatial, sans gyroscopes ni accéléromètres. Le projet évalue le test récent et prévoit de passer indéfiniment à ce mode "tout stellaire" en mars.

Depuis le lancement de MRO en 2005 jusqu'à ce que la capacité "tout stellaire" ait été téléchargée en tant que correctif logiciel l'année dernière, le vaisseau spatial utilisait toujours une unité de mesure inertielle contenant des gyroscopes et des accéléromètres pour le contrôle d'attitude. Sur Mars, l'attitude de l'orbiteur change presque continuellement, par rapport au Soleil et aux autres étoiles, car il tourne une fois par orbite pour garder ses instruments scientifiques pointés vers Mars.

Le vaisseau spatial transporte une unité de mesure inertielle de rechange. La mission est passée de l'unité principale à l'unité de secours après environ 58, 000 heures d'utilisation, lorsque le primaire a commencé à montrer des signes de vie limitée il y a plusieurs années. La réserve montre une progression de vie normale après 52 ans, 000 heures, mais doit maintenant être conservé pour le moment où il sera le plus nécessaire, tandis que le star tracker gère la détermination de l'attitude pour les opérations de routine.

Le traqueur d'étoiles, qui a aussi une sauvegarde à bord, utilise une caméra pour imager le ciel et un logiciel de reconnaissance de motifs pour discerner quelles étoiles brillantes se trouvent dans le champ de vision. Cela permet au système d'identifier l'orientation de l'engin spatial à ce moment-là. La répétition des observations jusqu'à plusieurs fois par seconde fournit de manière très précise le taux et la direction du changement d'attitude.

"En mode tout stellaire, nous pouvons faire de la science normale et un relais normal, " a déclaré Johnston. " L'unité de mesure inertielle ne se rallume que lorsque cela est nécessaire, comme en mode sans échec, manœuvres d'assiette orbitale, ou la couverture des communications lors d'événements critiques autour d'un atterrissage sur Mars. " Le mode sans échec est un état de précaution dans lequel le vaisseau spatial entre lorsqu'il détecte des conditions inattendues. Un contrôle d'attitude précis est alors essentiel pour maintenir les communications avec la Terre et maintenir le panneau solaire face au Soleil pour l'alimentation.

Pour prolonger la durée de vie de la batterie, le projet conditionne les deux batteries pour qu'elles conservent plus de charge, réduire la demande sur les batteries, et prévoit de réduire le temps que l'orbiteur passe dans l'ombre de Mars, lorsque la lumière du soleil ne peut pas atteindre les panneaux solaires. Le vaisseau spatial utilise ses batteries uniquement lorsqu'il est dans l'ombre, actuellement pendant environ 40 minutes de chaque orbite de deux heures.

Les batteries sont rechargées par les deux grands panneaux solaires de l'orbiteur. La mission charge maintenant les batteries plus haut qu'avant, augmenter leur capacité et leur durée de vie. Il a réduit le tirage sur eux, en partie en ajustant les températures de chauffage avant que le vaisseau spatial n'entre dans l'ombre. Le réglage préchauffe les pièces vitales pendant que l'énergie solaire est disponible afin que les radiateurs épuisent les batteries, tandis que dans l'ombre, peut être réduit.

Le cercle proche de l'orbite de MRO reste à peu près au même angle avec le Soleil, alors que Mars orbite autour du Soleil et tourne sous le vaisseau spatial. Intentionnellement, lorsque l'orbiteur passe au-dessus du côté ensoleillé de la planète pendant chaque orbite, le sol en dessous est à mi-chemin entre midi et le coucher du soleil. En déplaçant l'orbite plus tard dans l'après-midi, les chefs de mission pourraient réduire le temps que le vaisseau spatial passe dans l'ombre de Mars à chaque orbite. Le vaisseau spatial Mars Odyssey de la NASA, plus ancien que MRO, l'a fait avec succès il y a quelques années. Cette option pour prolonger la durée de vie de la batterie ne serait utilisée qu'après que MRO ait pris en charge les nouveaux atterrissages de missions sur Mars en 2018 et 2021 en recevant des transmissions lors des événements d'arrivée critiques des atterrisseurs.

"Nous comptons sur Mars Reconnaissance Orbiter qui restera en service encore de nombreuses années, " a déclaré Michael Meyer, scientifique principal du programme d'exploration de Mars de la NASA au siège de l'agence à Washington. "Il n'y a pas que le relais de communication que fournit le MRO, aussi important que cela soit. C'est aussi les observations scientifiques-instruments. Ceux-ci nous aident à comprendre les sites d'atterrissage potentiels avant qu'ils ne soient visités, et interpréter comment les découvertes à la surface se rapportent à la planète dans son ensemble."

MRO continue d'étudier Mars avec les six instruments scientifiques de l'orbiteur, une décennie après ce qui était initialement prévu comme une mission scientifique de deux ans, suivie d'une mission relais de deux ans. Plus de 1, 200 publications scientifiques ont été basées sur des observations MRO. Les équipes qui exploitent les deux instruments nommés le plus souvent dans les documents de recherche – la caméra High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) et le minéral-mapper CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) – font face à des défis mais sont prêtes à continuer à fournir des observations précieuses.

Par exemple, certaines images HiRISE prises en 2017 et début 2018 montrent un léger flou jamais vu plus tôt dans la mission. La cause est encore en cours d'investigation. Le pourcentage d'images pleine résolution avec flou a culminé à 70 % en octobre dernier, à peu près au moment où Mars était au point de son orbite le plus éloigné du Soleil. Le pourcentage est depuis tombé à moins de 20 pour cent. Avant même que les premières images floues ne soient vues, les observations avec HiRISE utilisaient couramment une technique qui couvre une plus grande surface au sol à la moitié de la résolution. Cela offre toujours une résolution plus élevée que toute autre caméra en orbite autour de Mars - environ 60 centimètres par pixel - et peu de flou est apparu dans les images résultantes.

A l'aide de deux spectromètres, CRISM peut détecter une large gamme de minéraux sur Mars. Le spectromètre à longueur d'onde plus longue nécessite un refroidissement pour détecter les signatures de nombreux minéraux, dont certains associés à l'eau, tels que les carbonates. Pour ce faire au cours de la mission scientifique principale de deux ans, CRISM a utilisé trois cryoréfrigérateurs, un à la fois, pour maintenir les détecteurs à moins 235 degrés Fahrenheit (moins 148 degrés Celsius) ou plus froid. Une décennie plus tard, deux des cryoréfrigérateurs ne fonctionnent plus. Le dernier est devenu peu fiable, mais est encore en évaluation après 34 ans, 000 heures de fonctionnement. Sans cryoréfrigérateur, CRISM peut encore observer de la lumière proche infrarouge à des longueurs d'onde utiles pour détecter les minéraux d'oxyde de fer et de sulfate qui indiquent des environnements humides passés sur Mars.

La caméra contextuelle (CTX) continue comme elle l'a fait tout au long de la mission, l'ajout à une couverture quasi mondiale et la recherche de changements à la surface. Le Shallow Radar (SHARAD) continue de sonder le sous-sol de Mars, à la recherche de stratification et de glace. Deux instruments d'étude de l'atmosphère - le Mars Color Imager (MARCI) et le Mars Climate Sounder (MCS) - continuent de s'appuyer sur près de six années martiennes (environ 12 années terrestres) d'enregistrement du temps et du climat.