Mars Reconnaissance Orbiter

Pro startovní okno v roce 2005 připravila NASA další misi určenou k systematickému zkoumání Marsu. Úkolem stanice na oběžné dráze, vybavené výkonným kamerovým systémem, je pořizovat velmi podrobné snímky povrchu. Start se uskutečnil 2005-08-12 a 2006-03-10 byla sonda navedena na dráhu kolem Marsu.

Mise Mars Reconnaissance Orbiter {=Průzkumná družice Marsu} byla vyvíjena za účelem získání detailních informací o mnoha vybraných místech na Marsu, kombinujících perspektivní pohled z dráhy umělé družice s úrovní zobrazení místních podrobností dosažitelnou dříve pouze z aparátů, které přistály na povrchu. Televizní kamera ve spojení s teleskopem má být schopna zobrazovat krajinu na Marsu s rozlišením umožňujícím rozeznat detaily o velikosti několika decimetrů. Pomocí získaných snímků bude možné sestavit mapy povrchových útvarů - a to i z pohledu mineralogického - u tisícovek budoucích potenciálních přistávacích ploch.

Vědci budou pokračovat v hledání zvláštních typů hornin formovaných ve vlhkém prostředí. Radar umístěný na družici bude mít schopnost sondovat podpovrchové vrstvy až do hloubky stovky metrů, kde mohou být detekovány oblasti zmrzlé vody nebo dokonce vody v tekutém stavu. Samozřejmě mohou být zjišťovány i vrstvy o jiných geologických vlastnostech.

Další přístroj má zaznamenávat atmosférické procesy při střídání ročních dob a studovat odpařování vody, pohyb vody v atmosféře a registrovat vodní molekuly opouštějící atmosféru.

Konstrukce

Sondu vyrábí firma Lockheed Martin Space Systems, Denver, Colorado (USA), na přístrojovém vybavení participují University of Arizona, Tucson, John Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Italian Space Agency, Roma (Itálie) a Jet propulsion Laboratory, Pasadena. Koordinaci prací a provoz sondy zajišťuje Jet Propulsion Laboratory (JPL), Division of the California Institute of Technology, Pasadena.

Základní těleso (bus) nepravidelného tvaru o výšce 6.5 m je vyrobeno z titanu, uhlíkových kompozitů a aluminiové voštiny. K tělesu jsou připojena dvě křídla solárních panelů 5.35 x 2.53 m o rozpětí 13.6 m a parabola vysokoziskové antény o průměru 3 m. V základním tělese jsou umístěny pohonný systém, telekomunikační zařízení, povelový a řídící systém a vědecké přístroje. Maximální hmotnost sondy na startu obnáší 2180 kg, přičemž 1149 kg tvoří pohonné látky a 139 kg vědecké přístroje.

Sonda je vybavena celkem 20 raketovými motory. 6 hlavních motorů o tahu 170 N na jednosložkové KPL (hydrazin) se používá pro navedení na oběžnou dráhu kolem Marsu. Pro tento manévr je rezervováno 70% celkového množství paliva. Se stejnými motory se počítá i pro větší korekce na přeletové fázi. Dalších 6 motorů o tahu 22 N se používá pro běžné korekce dráhy a pro úpravy dráhy během aerobrakingu. Zbývajících 8 motorků o tahu 0.9 N slouží ke změnám orientace. Všechny motory jsou zásobovány ze společné nádrže, schopné pojmout 1220 kg paliva, instalované přibližně uprostřed základního tělesa sondy. Kromě toho je zde umístěna ještě jedna nádrž se stlačeným heliem, sloužícím k dopravě paliva do motoru. Kromě polohových motorků se používá k udržování orientace rovněž silových setrvačníků. Navigace a řízení orientace používá 16 čidel Slunce, dvě kamery sledovače hvězd a dvě inerciální jednotky, které jsou vybaveny akcelerometry a gyroskopy.

Komunikační systém používá přednostně pásmo X (8 GHz) a směrovanou parabolickou anténu o průměru 3 m. Parabola je uložena pomocí kloubu, který umožňuje zaměření antény k Zemi, aniž by se musela měnit orientace celé sondy. Na parabole jsou instalovány dvě nízkoziskové antény pracující v pásmu Ka, které slouží jak pro vysílání, tak pro příjem signálů. Jedna anténa míří dopředu a druhá dozadu. Sonda je vybavena dvěma vysílači a třemi zesilovači. Dva zesilovače mají výkon 100 W, třetí je záložní s výkonem 35 W. Toto zařízení umožňuje maximální rychlost přenosu 6 Mb/s, prakticky se počítá s rychlostí 3.5 Mb/s.

Elektrická energie se generuje ve dvou panelech solárních článků instalovaných na bocích základního tělesa. Panely jsou upevněny v otočném závěsu, který umožňuje natáčení křídel baterií do optimální polohy ke Slunci. Každý z panelů má plochu 9.5 m² a je tvořen 3744 fotovoltaickými články, které jsou schopny konvertovat 26% dopadajícího slunečního záření na elektrickou energii. Sluneční baterie produkují 600 W u Země a 2000 W ve vzdálenosti Marsu od Slunce. Přístroje a systémy sondy jsou napájeny buď přímo nebo přes dvě NiMH akumulátorové baterie o kapacitě 50 Ah a napětí 32 V.

Jádrem povelového systému a systému zpracování dat je palubní počítač a datový záznamník SSM [=Solid-state Memory]. Počítač je postaven na základě mikroprocesoru X2000 Rad 750, který vychází z běžného 133 MHz procesoru, ale má zvýšenou odolnost proti radiaci. Záznamník SSM má kapacitu 160 Gb uložených dat. Počítač dále obsahuje 160 MB vysokorychlostní paměti RAM.

Řídící a navigační systém využívá dvojice sledovačů hvězd (star trackers), což jsou kamery snímající obraz hvězdné oblohy, která je pak srovnávána se sadou obrazů uložených v palubní paměti. Touto metodou se určuje směr, do kterého je čidlo zaměřeno a tím zároveň, jak je sonda orientována. Údaje o aktuální orientaci mohou být aktualizovány několikrát za sekundu. Sonda je vybavena 16 slunečními čidly (8 čidel je záložních), rozmístěných na různých místech povrchu. Tato čidla podávají hrubou informaci o orientaci tělesa sondy a v nouzovém případě dovolí zamířit solární baterie ke Slunci. Zdvojená inerciální měřící jednotka obsahuje akcelerometry a laserové gyroskopy.
Změna orientace sondy se primárně provádí pomocí sady 10 kg silových setrvačníků (3 kusy + 1 záložní). Kromě toho lze sondu natáčet prostřednictvím malých reaktivních motorků. Motorické změny jsou rychlejší, ale provoz motorků je omezen zásobou paliva. Raketových motorků se používá rovněž ke změně orientace, je-li zapotřebí provést po určité době desaturaci silových gyroskopů.

Tepelná regulace používá kombinace radiátorů, povrchového stínění, izolace a topných článků.

Vědecké vybavení

Na palubě je umístěno 6 vědeckých experimentů:

• stereoskopická vysokorozlišující kamera HiRISE [=High Resolution Imaging Science Experiment] určená k detailnímu snímkování povrchu Marsu;
• kompaktní zobrazovací spektrometr CRISM [=Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars] pracující ve viditelném a blízkém infračerveném oboru;
• infračervený radiometr pro studium atmosféry MCS [=Mars Climate Sounder];
• sondážní radar SHARAD [=Shallow Radar] umožňující zkoumat strukturu podpovrchových vrstev terénu;
• kontextová kamera CTX [=Context Imager] sloužící k informativnímu snímkování větších území;
• barevný zobrazovač MARCI [=Mars Color Imager] má za úkol monitorovat oblačnost a prachové bouře;

Kromě těchto vědeckých přístrojů pro průzkum Marsu se na sondě ještě provádějí tři technologické zkoušky:

• komunikační a navigační soubor Electra je určen jako retranslátor mezi Zemí a budoucími marsovskými sondami v pásmu UHF;
• optická navigační kamera je testována pro případné navigační účely budoucích planetárních sond;
• experimentální telekomunikační soustava v pásmu Ka se zkouší jako perspektivní vysokovýkonný systém.

Celkové náklady na misi činí 720 mil. USD, přičemž přibližně 450 mil. USD tvoří cena sondy a vědeckého vybavení, 90 mil. USD stojí nosná raketa a start sondy a 180 mil. USD představují náklady na letové operace, zpracování výsledků a retranslační provoz sondy po dobu 5.5 roků.

Přípravy ke startu a průběh letu

2003-09-23 oznámil manažer projektu James Graf z JPL, že během měsíce má být dokončena základní konstrukce stanice. Má hmotnost 220 kg a je vysoká 3 m. Startovní hmotnost, ve které je zahrnuta i hmotnost pohonných látek a veškerého vybavení má dosáhnout 2 tun. V říjnu má být také sestavena zkušební aparatura a bude zahájeno testování letového softwaru.

Podle situační zprávy ze srpna 2004 vstoupila montáž do závěrečného stadia. Letový software je hotov na 96%. Zároveň byla zahájena výroba nosné rakety Atlas V. Pro nosič Atlas má být tento start první meziplanetární misí od roku 1973. Na projektu MRO v současné době pracuje 175 zaměstnanců Lockheedu a 110 odborníků v JPL [=Jet Propulsion Laboratory].
Jak uvádí manažer programu ve firmě Lockheed, Kevin McNeill, byla dokončena montáž a zkoušky většiny subsystémů stanice. Několik dalších měsíců se budou instalovat a testovat vědecké přístroje. Na začátku příštího roku dojde na zkoušky odolnosti proti kosmickým podmínkám. Na jaře by měla být sonda a raketa převezeny na Cape Canaveral a měla by zde proběhnout jejich integrace.
Šest vědeckých experimentů se nachází v závěrečné etapě montáže, zkoušek a kalibrace a do místa montáže v Denveru by měly dorazit během příštích týdnů. Komunikační zařízení Electra bylo namontována již v červenci. Dalším instalovaným zařízením má být sondážní zařízení atmosféry a kompaktní průzkumný zobrazovací spektrometr.

V lednu 2005 sonda MRO podstoupila testy odolnosti vůči kosmickému prostředí ve zkušebních střediscích firmy Lockheed Martin Space Systems v Denveru, Colorado. Na stejném místě rovněž pokračovaly zkoušky nosné raketa Atlas V s výrobním číslem AV-007. Po skončené montáži a zkouškách měla být raketa dopravena v březnu na kosmodrom.

Nosná raketa Atlas V dorazila na Mysu Canaveral až 2005-03-31. Na místo ji dopravil obří letoun Antonov. V květnu byla umístěna do haly u startovního komplexu číslo SLC-41 a zde ji čekala montáž.

Kosmický aparát MRO, vyrobený v závodech Lockheed Martin Space Systems v Denveru, Colorado, dorazil do Kennedyho kosmického střediska na Floridě teprve dne 2005-04-30 na palubě nákladního letounu C-17. Byl umístěn do dílen, které jsou vybaveny pro zacházení s nebezpečným zařízením (Payload Hazardous Servicing Facility), a byly připraveny úvodní testy. V květnu bylo na řadě ověření schopnosti komunikace přes stanice Deep Space Network. V červnu se plánovaly zkoušky rozkládání vysokoziskové antény a panelů solárních baterií.

Dne 2005-06-06 byly instalovány a aktivovány letové baterie. Autonomní zkoušky byly dokončeny 2005-06-14. Pokračovala instalace tepelně izolačních fólií.

Urychlovací stupeň Centaur, který doplní sestavu nosné rakety Atlas V dorazil na kosmodrom rovněž 2005-06-06. Dne 2005-06-17 byl přemístěn do montážní haly VIF [=Vertical Integration Facility] u rampy SLC-41 a upevněn na vrcholek Atlasu. Okamžitě se začalo se zkouškami.

2005-07-21 proběhla poslední inspekce systémů. Ještě před tím byly nádrže sondy naplněny 1196 kg vysoce čistého hydrazinu, který je určen pro raketový motor. Hmotnost sondy se tím zvýšila na letovou úroveň 2180 kg.

2005-07-28 v časných ranních hodinách byla sonda uložená pod aerodynamickým krytem převezena na startovní rampu číslo 41 na Mysu Canaveral. Zde byla vyzvednuta a upevněna na spojovací adaptér na vrcholku nosné rakety Atlas V. Po mechanickém připojení následovalo propojení elektrických kabelů a nezbytné zkoušky.

2005-08-01 se uskutečnila zkouška integrace systémů MRO a rakety Atlas V. Test potvrdil možnost komunikace se sondou upevněnou na vrcholku rakety. 2005-08-04 proběhl simulovaný countdown.

Startovní okno pro vypuštění k Marsu se otevíralo 2005-08-10 a trvalo do 2005-08-30. Každého dne byla příležitost ke startu v intervalu nejméně půl hodiny. Odpočítávání bylo směřováno pochopitelně k první příležitosti, další dny byly v záloze pro případ nečekaných těžkostí s technikou, počasím atp.

Start prvního dne startovního okna (2005-08-10) musel být zrušen. Příčinou byla porucha řídícího gyroskopu RRGU [=Redundant Rate Gyro Unit] u výrobce nosné rakety. Protože Atlas V přichystaný pro vynesení MRO byl vybaven dvěma identickými jednotkami, bylo rozhodnuto vzlet odložit minimálně o jeden den, během něhož měla být identifikována příčina závady a posouzeno, zda gyroskopy instalované na nosné raketě nejsou rovněž ohroženy.

2005-08-11 vypadala situace po technické stránce zpočátku velmi dobře. Problémy mohlo přinést jen počasí, protože v okolí startovního komplexu hrozily bouřky.
Do obou stupňů nosné rakety byl v pořádku načerpán kapalný kyslík (LOx) a mělo následovat automaticky čerpání kapalného vodíku do stupně Centaur. V tomto okamžiku došlo ale k nečekanému problému. Část senzorů v palivové trase a v nádržích signalizovala přítomnost média, druhá část hlásila neustále "suchý" stav. Příčina rozdílného měření nebyla v první chvíli zřejmá, nicméně za takovéto situace zbývalo příliš málo času k odhalení zdroje potíží a odpočítávání bylo pro tento den zrušeno. Kapalný kyslík ze stupně Atlas i Centaur byl opět odčerpán. Raketa byla ponechána na startovní rampě a nový termín startu byl, pokud bude závada odstraněna, stanoven na další den v 07:43 místního času, tj. 11:43 UT.
Problém se signalizací byl oficiálně vysvětlen až příštího dne. Primární příčinou bylo bouřkové počasí na Floridě. Ve vzdálenosti asi 1 km od startovací rampy uhodil blesk a protože bylo podezření, že atmosférické napětí mohlo způsobit nějakou závadu na systémech čekajícího nosiče, rozběhla se série dodatečných zkoušek. Během těchto zkoušek se rovněž simulovalo, že jsou nádrže plné, i když ve skutečnosti k čerpání KPL zatím nedošlo. Tzn. čidla přítomnosti kapalného vodíku v nádrži Centaur byla uměle "ošizena". Bohužel si této údaj zapamatovala a v okamžiku, kdy mělo dojít ke skutečnému čerpání vodíku, signalizovala plnou nádrž a nepustila palivo do nádrže. Závada byla odstraněna jednoduchým resetováním počítače.

Po vyřešení záhadného chování senzorů z minulého dne byl 2005-08-12 podniknut třetí pokus o start k Marsu. Krátce po půlnoci místního času (06:23 UT) byla dokončena prověrka systému dopravy kapalného kyslíku na stupni Centaur a asi 20 min poté i podobného systému na prvním stupni Atlas. Okamžitě bylo zahájeno podchlazování skladovacího zařízení LOx. V 09:00 UT oznámila siréna, že startovní stanoviště musí opustit veškerý personál.
V 09:03 UT došlo v čase T-120 min k prvnímu plánovanému půlhodinovému přerušení countdownu. Startovní okno tohoto dne se rozprostíralo od 11:43 UT do 13:43 UT. V tomto intervalu přesto existovaly dva okamžiky, kdy byl vzlet zakázán. Pokud by se raketa odpoutala od země mezi 11:57 UT až 12:02 UT a potom mezi 13:33 UT a 13:38 UT, procházela by její dráha příliš blízko od jiných umělých kosmických těles a hrozila by srážka. V žargonu raketových techniků se tyto zakázané časové intervaly nazývají COLA [=Collision Avoidance] black-out.
Povětrnostní podmínky na mysu byly vynikající, což bylo v ostrém kontrastu se situací ze včerejška, kdy v oblasti řádily bouřky. Těsně před rozedněním spočívala raketa pod hvězdným nebem s výhledem na vrcholící meteorický roj Perseid.
V 09:33 UT (05:33 EDT) bylo obnoveno odpočítávání. Hodiny se rozběhly v čase T-120 min. Druhé poslední plánované přerušení bylo rezervováno pro čas T-4 min a mělo trvat 10 min, v nichž by byla ještě šance zvládnout případný menší problém. V této chvíli bylo zahájeno chlazení mobilní startovní plošiny, na níž stála raketa. Smyslem bylo snížit tepelný šok, až přes zařízení začnou proudit kryogenické pohonné látky.
Po úpravě tepelných podmínek v dopravním potrubí začalo v 09:47 UT plnění stupně Centaur kapalným kyslíkem o teplotě -183°C. Správná teplota v potrubí LOx do prvního stupně byla dosažena v 10:02 UT a i pro stupeň Atlas byl vydán souhlas s plněním. Potrubí kapalného vodíku stupně Centaur se začalo chladit v 10:08 UT. První stupeň používá jako paliva kerosen (jinak označovaný jako raketové palivo RP-1), který nepotřebuje nízké skladovací teploty a nádrže byly naplněny již dávno před plánovaným startem.
S východem slunce nad Floridou v 10:21 UT dosáhl objem kyslíku ve stupni Centaur letové úrovně. V tu dobu bylo do nádrží prvního stupně napumpováno již asi 40% LOx. V 10:30 UT bylo dokončeno vychlazování dopravní cesty kapalného vodíku a mohlo být zahájeno čerpání. V tomto okamžiku došlo včera k přerušení předstartovních operací a start byl posléze zrušen.
V 10:43 UT zbývala do plánovaného startu 1 hodina a vše probíhalo podle očekávání. Zásoba kapalného kyslíku v prvním stupni dosáhla 80% a nádrže Centauru obsahovaly již 60% kapalného vodíku ochlazeného na -253°C. Plného stavu na stupni Centaur bylo dosaženo v 10:49 UT a u stupně Atlas v 10:52 UT. Dál už probíhalo jen průběžné doplňování odpařovaných látek.
V 10:53 UT se rozběhla zkouška samodestrukčního systému rakety, který by měl zničit startující nosič, pokud by se vymknul kontrole. V 11:22 UT byly do řídícího počítače rakety nahrány poslední aktuální údaje vycházející ze změřené rychlosti větru ve velkých výškách.
V 11:29 UT došlo k avizovanému desetiminutovému přerušení odpočítávání na hodnotě T-4 min. Hodiny se rozběhly opět v 11:39 UT. O půl minuty později přešlo napájení sondy MRO na interní baterie. V čase T-3 min bylo uzavřeno odvětrávání kapalného kyslíku stupně Atlas a nádrž byla natlakována na letovou úroveň. Rovněž u nádrží s kerosenem byl zvýšen tlak.
V 11:40 UT (T-2 min 45 s) byl bezpečnostní systém rakety přepojen na vlastní zdroje. V T-2 min byly na vlastní elektrické napájení přepojeny i stupně Atlas a Centaur. V T-90 s byl aktivován řídící systém startu a odjištěno samodestrukční zařízení rakety.

V čase T-20 s padlo konečné "Go" a v 11:43 UT (07:43 EDT) se zažehl motor RD-180 prvního stupně rakety Atlas V-401 (výrobní číslo AV-007). Nosič se sondou Mars Reconnaissance Orbiter vyrazil na cestu vedoucí k rudé planetě.
V čase T+15 s Atlas V s motorem RD-180 běžícím na plný výkon minul vrcholek startovní rampy, za dalších 15 s dokončil náklon a pokračoval v koridoru minimalizujícím aerodynamické namáhání. V 11:46 UT (T+3 min 35 s) pokračoval let bez problémů a výkon motoru byl regulován tak, aby se udržovalo konstantní zrychlení 5g. V 11:47 UT (T+4 min 5 s) byl dvoukomorový motor ruské výroby RD-180 na prvním stupni po skvělé práci vypojen a za dalších 10 s byl stupeň odhozen.
V T+4 min 22 s se zažehl motor RL10 na druhém stupni Centaur. Za 23 s poté byl oddělen již nepotřebný aerodynamický kryt chránící MRO v prvních fázích letu. V čase T+7 min se letící těleso pohybovalo stále hnáno raketovým motorem se zrychlením 4.8g.
V 11:53 UT zachytila signál letící rakety sledovací stanice na ostrově Antigua. V čase T+12 min (11:55 UT) bylo oznámeno, že satelit TDRS přijímá telemetrii stupně Centaur.
V 11:56 UT (T+13 min 50 s) byla dosažena parkovací dráha a motor Centauru se poprvé vypojil. Tlak v nádržích stupně a napětí baterií stále hlásily normální stav. Ve 12:20 UT (T+37 min) prolétla sestava nad mysem Dobré naděje na jižním cípu Afriky.
V 12:27 UT (T+44 min) se stupeň Centaur samočinně zorientoval a zaujal polohu před druhým zážehem motoru. V 12:32 UT (T+49 min 37 s) nad Indickým oceánem opět nastartoval motor RL10 a zahájil urychlování na meziplanetární trajektorii. Zrychlení v čase T+52 min 30 s dosáhlo 1.2g. Podle výpočtů skončil motor stupně Centaur práci ve 12:38 UT (T+55 min 6 s). Ve 12:40 UT se začal Centaur otáčet kolem podélné osy a v T+57 min 54 s se oddělila sonda od nosiče a zahájila samostatnou cestu. Tím úspěšně skončil úkol nosné rakety Atlas V. Řada nosičů Atlas firmy Lockheed Martin tak završila již 77 úspěšný start od roku 1993.
Ve 12:44 UT (T+61 min 26 s) navázala kontakt se sondou sledovací stanice v Japonsku. Potvrdila, že MRO funguje. Ve 12:48 UT začalo rozkládání panelů fotovoltaických článků. Již ve 12:53 UT bylo oznámeno, že sluneční baterie dodávají energii. Rozložení solárních panelů skončilo ve 12:57 UT (T+74 min 45 s) a podle informací byl jejich výkon dobrý.

Odlétající sondu se zcela náhodně podařilo vyfotografovat ještě 2005-08-12 na japonské observatoři Kumamoto. Na snímcích z 41cm teleskopu byla objevena na hvězdném poli stopa pohybujícího se tělesa. V první chvíli se astronomové domnívali, že se jedná o kometu či jiný podobný objekt. Teprve později bylo prokázáno, že byla vyfotografována sonda MRO, která se v tuto chvíli nacházela v souhvězdí Pegasus. Podrobnější analýza dále řekla, že sonda MRO byla stále ještě připojena k poslednímu raketovému stupni.

Jedním z prvních úkolů po přechodu ze startovního na přeletový mód bylo provést oživení a vyzkoušení přístrojů. Nejdříve přišla na řadu kamera MARCI [=Mars Color Imager], u které byla 2005-08-15 provedena kalibrace. Kvůli kalibraci byla sonda natočena asi o 15° a kamera MARCI provedla skanování pozice Země a Měsíce. Pak se MRO znovu vrátila k orientaci, kterou měla udržovat po většinu cesty k Marsu. Data se správně zaznamenala na palubě, byla odvysílána k Zemi a dorazila k týmu MARCI společnosti Malin Space Science Systems v San Diegu. V době snímkování se nacházela sonda přibližně 1 mil. km od Země. Obraz Země a Měsíce zabíraly na snímku jen několik bodů a nebylo možné rozlišit žádné podrobnosti. Nicméně i takový výsledek poskytuje dostatek informací o tom, jak zařízení pracuje ve všech sedmi barevných pásmech, včetně dvou ultrafialových.

Dne 2005-08-27 byly úspěšně vyzkoušeny hlavní raketové motory při příležitosti úpravy dráhy. Sonda nastartovala šest hlavních motorů na dobu 15 s. Před tím se uskutečnil 30sekundový zážeh šestice menších motorků. Vyvozené zrychlení přemístilo palivo ke dnu nádrže kapalných pohonných látek a doprava k motorům proběhla potom bez problémů. Sonda byla během manévru orientována do vypočítaného směru a po skončení práce motorů se opět reorientovala po přeletové polohy.
Manévr splnil dva úkoly naráz. V první řadě doladil trajektorii sondy ale zároveň představoval cennou prověrku motorů, které mají za úkol navést MRO na oběžnou dráhu kolem Marsu. První analýza navigačních dat ukázala, že korekce proběhla podle plánu. Bylo dosaženo změny rychlosti o Δv=7.8 m/s. Heliocentrická rychlost sondy činila v tomto okamžiku 32.856 km/s. Šest hlavních motorů mělo být znovu použito až po dosažení Marsu.

Ve dnech 2005-08-30 a 2005-08-31 se rozběhly naplno úvodní prověrky přístrojů. Zařízení byla postupně zapnuta a byly sejmuty údaje o interním stavu. Většina zkoušek dopadla úspěšně, nicméně hlavní kamera HiRISE a spektrometr CRISM ukončily práci předčasně kvůli tomu, že prověrka vnitřní teploty vykázala neregulérní stav. V případě HiRISE se řídící tým rozhodl přestavit teplotní podmínky (analogie snížení teploty jiným nastavením termostatu u klimatizačního zařízení). Poté už zkouška kamery proběhla bez problémů.
Podobný zásah u přístroje CRISM se nezdařil. Přístroj se přepnul do bezpečnostního módu, protože čidlo ohlásilo příliš nízkou teplotu. Znamená to, že CRISM bude muset být znovu zkoušen při další příležitosti v prosinci. Další přístroje - MARCI a kontextová kamera pořídily po jednom snímku (prázdného vesmíru), který byl úspěšně předán na Zemi.

Tři kamery pořídily zkušební snímky 2005-09-08. Testovány byly kontextová kamera a optická navigační kamera a především hlavní kamera HiRISE. Současně byla ověřena vysokozisková anténa a systémy zpracování a distribuce dat těchto přístrojů. Všechny zkoušky dopadly úspěšně. Za necelých 24 hodin bylo na Zemi přijato 75 Gb dat, což je nový denní rekord v případě meziplanetárních misí.
MRO se v okamžiku prověrek nacházela 10 mil. km od Země. Sonda byla nejprve orientována tak, aby se do zorného pole kamery dostal Měsíc. Z takovéto vzdálenosti by se Měsíc pro neozbrojené oko jevil jako obyčejná hvězda. Na snímku HiRISE se však objevil objekt o průměru 340 pixelů. Z měsíce byl vidět srpek o šířce 60 pixelů. Během zkoušky byla rovněž vyfotografovaná hvězdokupa ωCen. Snímek posloužil ke kalibraci přístroje. Zkoušky všech kamer dopadly velice úspěšně.

Začátkem září přichystalo Slunce řídícímu týmu trochu vzrušení. Dne 2005-09-07 byla na Slunci pozorována obrovská erupce, jedna z největší za posledních 15 let. Sonda se pohybovala ve vzdálenosti přibližně 160 mil. km od Slunce a stále se od něho vzdalovala. Hlavní výron hmoty nastal naštěstí nad odvrácenou sluneční stranou. Když se centrum sluneční aktivity přesunulo do přímé viditelnosti, zbylé částice již neměly takovou sílu, aby poškodily elektronické okruhy sondy, které byly ostatně na výskyt takovýchto událostí dimenzovány.

Dne 2005-11-18 se uskutečnila druhá korekce dráhy. Na přeletovou fázi jsou přitom rezervovány čtyři termíny možné úpravy trajektorie. Šest malých raketových motorků o tahu 18 N pracovalo po dobu t=20 s. Požadovaná změna rychlosti činila Δv=0.75 m/s. Sonda měla v tu chvíli už za sebou přibližně 60% cesty k Marsu a do cíle, kam by měla dorazit 2006-03-10, jí zbývalo zdolat přibližně 40 mil. km. Stanice mezitím vytvořila nový rekord v rychlosti přenosu dat na meziplanetární trase. Během vysílání snímků Měsíce, které pořídila v září, se zdařilo uskutečnit spojení rychlostí 6 Mb/s - pro ilustraci, za takovýchto podmínek by se dokázal naplnit běžný CD za 16 min.

Po sedmi měsících cesty vesmírem, 2006-03-10 se sonda MRO konečně přiblížila k cíli své cesty - planetě Mars. V průběhu několika vzrušujících hodin se mělo rozhodnout, zda veškeré úsilí pracovníků a dodavatelů NASA a přibližně 600 mil. dosud vynaložených amerických dolarů (celkové náklady by měly dosáhnout 720 mil. USD) nepřijde vniveč. Vše záviselo na tom, jestli se podaří kritický manévr MOI [=Mars Orbit Insertion], čili navedení na oběžnou dráhu kolem planety. Časy uvedené v následujícím textu znamenají okamžik, kdy měla být nebo kdy by mohla být (v případě, že není signál ze sondy k dispozici) událost zaznamenána na Zemi - jedná se o tzv. čas ERT [=Earth Receiving Time]. Ve skutečnosti byl každý úkon proveden o něco dříve, což odpovídá době letu rádiového signálu k Zemi.

Na 15:24:31 UT dne 2006-03-10 byla naplánována poslední korekce dráhy TCM-5B [=Trajectory Correction Meneuvre] před příletem. Motory měly být zapnuty jen v tom případě, pokud by trajektorie neodpovídala plánované geometrii. MRO se pohyboval naštěstí po velmi přesné dráze a proto nebylo nutno korekci TCM-5B ani TCM-5A, která se měla uskutečnit o den dříve, provádět.

Jednu hodinu před zážehem v 20:24 UT bylo zahájeno nahřívání motorů z aktuální teploty kolem 2°C na požadovaných 60°C.

Ve 20:50:19 UT se rozeběhla příprava k hlavnímu motorickému manévru. V první řadě musel být zvýšen tlak v palivového sytému raketových brzdících motorů. Elektrickým impulsem byly zažehnuty dvě malé pyrotechnické nálože, jenž otevřely ventily v potrubí spojujícím zásobník s tlakovým héliem a palivovou nádrž obsahující hydrazin. Tlak, který od startu poklesl na hodnotu asi 1.3 MPa, se ustálil na konečných 1.6 MPa. Jelikož k tlakování pohonného systému se provádělo poprvé, panovala během operace, trvající dvě minuty, v řídícím sále značná nervozita. Obavy ale nebyly na místě, vše proběhlo bez problémů. Podle informace JPL bylo během přeletu spotřebováno na opravy dráhy pouze 10 kg pohonných látek a precizní prací navigátorů a spolehlivou funkcí systémů sondy se podařilo ušetřit 60 kg plánovaných pro tuto etapu cesty. Uspořený hydrazin představuje teoreticky dalších sedm měsíců vědecké činnosti na oběžné dráze kolem Marsu.

V další etapě, která se rozeběhla od 21:03 UT byla přepojena komunikace z vysokoziskové na nízkoziskovou anténu. Nízkozisková anténa má mnohem nižší výkon ale nevyžaduje přesné zamíření k Zemi. Je schopna vysílat telemetrická data rychlostí 160 bit/s. V těchto chvílích došlo k předání služby v řídícím středisku a před monitory počítačů zasedly čerstvé síly. O několik minut později - v 21:10 UT - se sonda začala v prostoru otáčet, aby tah motorů směřoval proti směru letu. Dokončení změny orientace bylo potvrzeno ve 21:20 UT. Aby nic nebylo ponecháno náhodě, několik minut před zahájením MOI obešla jednotlivá pracoviště tradiční nádobka s buráky. Jak je vidět i vysoce vzdělaní lidé ovládající techniku milióny kilometrů od Země, v kritickém okamžiku nepohrdnou vzít si na pomoc jistý druh talismanu, či iracionálního rituálu. To ostatně neplatí jen pro Američany v JPL.

Ve 21:24:31 UT se podle plánu rozběhl vlastní brzdící manévr. Elektricky ovládaný ventil uvolnil cestu v potrubí, aby mohlo palivo proudit do šestice raketových motorků o tahu 170 N. Jednosložkové palivo vstoupilo do katalyzátoru, v němž za vysoké teploty "explodovalo" a okamžitě expandovalo tryskami do prostoru. Sonda se nacházela ve vzdálenosti asi 2100 km od Marsu. Zahájení práce motorů a změnu rychlosti tělesa bylo možno zřetelně pozorovat na základě dopplerovských měření rádiového signálu. Tah motorů vyvodil zrychlení (přesněji "zpoždění") o velikosti přibližně 1/12 G (pozemského gravitačního zrychlení). Motory měly za úkol pracovat skoro 27 min a snížit rychlost sondy o téměř 1 km/s. Na sondě se nachází řada pružných závěsů, např. úchyty solárních panelů, které se dynamickým účinkem startu motorů lehce rozkmitaly. Jelikož není možné na 100% zajistit, aby tah motorů ležel po celou dobu činnosti přesně v těžišti tělesa, bylo nutno udržovat správnou orientaci sondy občasnými zážehy malých korekčních motorků, rozmístěných na obvodu tělesa.

Ve 21:45 UT vstoupil MRO do slunečního stínu za planetou. Sluneční články byly rázem mimo provoz a elektrická energie musela být odebírána z akumulátorových baterií NiMH. Ve 21:46:09 UT se stále pracujícími motory zmizel MRO pro pozemského pozorovatele za diskem Marsu a ve stejném okamžiku bylo na půl hodiny přerušeno rádiové spojení se Zemí. V této chvíli měly motory za sebou již 60% plánované změny rychlosti a zatím vypadalo vše skvěle. Pokud by let probíhal podle plánu, což se samozřejmě nedalo prozatím ověřit, vystoupil by MRO ve 21:49 UT opět ze stínu.

Brzdící motory měly být vypnuty v 21:51 UT. V tomto okamžiku se sonda stále ještě pohybovala schovaná za planetou. Pokud nic neselhalo, nacházel se od této chvíle MRO na protáhlé eliptické dráze kolem Marsu s periodou oběhu 35 h. Technici prozatím vyhodnotili dosud známý úsek práce motorů. Jejich tah měl být údajně o 1% nižší. Příčina patrně byla v mírném podchlazení vnitřku sondy, odchylka nicméně stále zdaleka nedosahovala přípustné tolerance.

Po skončení motorických manévrů se opět začala sonda automaticky natáčet za pomocí silových gyroskopů tak, aby hlavní parabolická anténa v okamžiku výstupu ze zákrytu za planetou mířila k Zemi.

Ve 22:16 UT, přesně ve vypočteném okamžiku, se MRO opět objevil za diskem Marsu a antény sítě DSN [=Deep Space network] zachytily rádiový signál. Sonda nadále pokračovala ve vysílání rychlostí 160 bit/s, dokud stanice DSN v Madridu a Goldstone nenavázaly spolehlivé spojení. První minuty po obnovení rádiového kontaktu byly věnovány kontrole stavu všech systémů. Ve 22:25 UT bylo konečně oficiálně potvrzeno, že operace MOI proběhla úspěšně a Mars Reconnaissance Orbiter krouží po počáteční dráze kolem rudé planety. Podle telemetrických dat pracovaly motory 1641 s (plán 1608 s). V palivovém systému byl udržován konstantní tlak a nebyla indikována žádná netěsnost. I další subsystémy hlásily nominální funkci. Po tomto zjištění bylo možno přepojit komunikaci opět na směrovou parabolickou anténu s vyšší přenosovou rychlostí.

Po několika dnech prověrek systémů sondy přišla na řadu zkouška hlavních vědeckých přístrojů. Obzvlášť první snímky z hlavní kamery HiRISE se očekávaly s největším napětím. O tom, zda nejdůležitější přístroj mise pracuje podle předpokladů, se měli vědci přesvědčit dne 2006-03-24.

V 04:36 UT 2006-03-24 se na Mars zaměřily tři kamery a začalo vůbec první snímkování rudé planety sondou MRO. Zmíněnými třemi kamerami byly: kamera s vysokým rozlišením HiRISE [=High Resolution Imaging Science Experiment], kontextová kamera CTX [=Context Imager] a barevná přehledová kamera MARCI [=Mars Color Imager]. Na Zemi nedlouho poté dorazilo více než 25 Gb dat. Hlavním účelem zkušebních snímků bylo poskytnout dodatečné údaje, podle kterých by vědecký tým doladil procedury kalibrace a zpracování obrázků. Sonda se pochopitelně ještě nacházela na úvodní oběžné dráze, zcela odlišné od plánované definitivní orbity, ze které se dá očekávat maximum výsledků. Výška nad terénem 2489 km byla např. devětkrát větší než optimální. Přesto se podařilo získat záběry, které se v podrobnostech vyrovnají prozatím nejlepším obrázkům z družic Marsu. Rozlišení dosáhlo prvního snímku hodnoty 2.49 m/pixel. Kvalita byla vynikající, bez náznaků neostrostí. Vysoký odstup úrovně signálu od šumu dovolil dokonce zachytit jemné detaily v zastíněných místech. Tohoto dne byly kamerou HiRISE dodány celkem čtyři snímky.

Druhá série čtyř snímků byla zhotovena o den později. Tentokrát se zkoušelo fotografování souběžně s prací jiných palubních přístrojů. Jelikož některá další zařízení mají pohyblivé části, panovala jisté riziko, že by při jejich činnosti mohlo dojít k přenosu vibrací ke kamerám a k rozmazání snímků. Úkolem nové zkoušky bylo tyto obavy vyvrátit.

Po provedených prověrkách přístrojů přistoupilo řídící středisko k postupnému snižování oběžné dráhy metodou opatrného a řízeného brždění o atmosféru planety. Na dráze, na které se sonda ocitla po motorickém snížení přeletové rychlosti, ležící ve výšce 426 až 43000 km, trval jeden oběh 35 h. Po půlročním pravidelném škrtání o horní vrstvu atmosféry se měla oběžná perioda snížit na dvě hodiny, a tvar dráhy se měl více přiblížit kružnici. Bylo vypočítáno, že na úpravu dráhy bude potřeba asi 550 dotyků s plynným obalem Marsu. Na brždění se nejvíce podílejí nejrozměrnější komponenty konstrukce - panely solárních baterií a parabola vysokoziskové antény.

2006-03-30 byly v nejvzdálenějším bodě oběžné dráhy spuštěny na dobu 58 s motorky o středním tahu. Změna rychlosti nepatrně snížila výšku dráhy. Další průlet pericentrem nastal 2006-03-31 ve 14:46 UT, tentokrát už ve výšce jen 333 km. Ani v této výšce ještě nedošlo k dotyku s atmosférou, ale byl to první nesmělý krok k riskantní operaci. Nebezpečí spočívá především v nedokonalé znalosti stavu atmosféry, která, jak je tomu běžné i u ostatních planet, vlivem "počasí v kosmickém prostoru" dýchá, jednou je hustší, podruhé se rozpíná do větší vzdálenosti od povrchu. Na palubě se rovněž pro tento účel nachází přístroj Mars Climate Sounder, který je schopen registrovat teplotu atmosféry. Teplota má rozhodující vliv na rozpínání vzdušného obalu.

Pro vědce má metoda aerobrakingu zřejmou nevýhodu. Dlouhá doba, která je k ní potřeba se nedá využít k smysluplné vědecké činnosti. Vědci a s nimi i veřejnost byla namlsaná prvními úchvatnými zkušebními snímky, na další dávku si však musela počkat zmíněných šest měsíců. Tým HiRISE měl na druhou stranu dostatek času, aby si s prvními obrázky důkladně pohrál. Kromě toho, že byly postupně publikovány i další snímky, došlo i na poskládání obrázků pořízených v různých vlnových pásmech a výsledkem byl barevný portrét zveřejněný začátkem dubna 2006.

Se začátkem úpravy oběžné dráhy metodou aerobrakingu mohl být řídící tým navýsost spokojen. Už 2006-05-10 bylo oznámeno, že se podařilo zkrátit oběžnou dobu o 10 hodin oproti orbitě, na kterou přešla sonda prvního dne u Marsu. Perioda oběhu nyní činila přibližně 25 h, což znamenalo, že MRO obkrouží planetu za jeden marsovský den (sol), trvající 24 h 39 min. Periapsida - bod dráhy ležící nejblíže k povrchu - se nacházela ve výšce 106 km a ležela nad 75° j.š. "Dnes v noci (2006-05-10) provede sonda malý manévr, kterým se sníží periapsida na 104 km," řekl manažer mise Dan Johnston. "To nám dovolí udržovat rychlost snižování oběžné doby podle plánu. Kosmické plavidlo po dobu letmých dotyků s atmosférou pokračuje ve velmi dobré funkci."

V polovině června 2006 už dokázala MRO redukovat původní oběžnou dobu o více než polovinu. Stalo se tak po 11 týdnech opatrného brždění o řídkou atmosféru planety.
Když sonda MRO poprvé zavadila o horní vrstvy atmosféry, nacházela se na dráze, jejíž nejvzdálenější bod ležel asi 45 tis. km od planety. Nyní se tato výška zredukovala na přibližně 20 tis. km. Na každém oběhu vstupovala MRO krátce do atmosféry a sestupovala až do výšky kolem 105 km. Hlavním problémem pro řídící tým byla proměnlivá hustota atmosféry. Hustota se mění v průběhu dne i v závislosti na roční době a situaci v meziplanetárním prostředí. Není nezvyklé, že se účinnost brždění mění mezi jednotlivými oběhy až o 35%. Bylo proto zcela nezbytné každý manévr pečlivě vyhodnocovat a propočítávat následující.
Pokud prolétá sonda atmosférou, není možné udržovat obvyklou orientaci, při níž směřuje parabola antény k Zemi a panely slunečních baterií ke Slunci. Před každým vstupem do atmosféry se tedy automat natáčí zády proti směru pohybu - ovzduší planety působí na zadní stranu panelů a antény. Pro tyto účely byl vyvinut nový software, který počítá přímo na palubě správný čas, kdy se má reorientace provést. Tento program, nazvaný "periapsis-timing estimator" byl spuštěn v květnu. Dříve se okamžik změny orientace počítal na Zemi a následně vysílal k Marsu. Nyní si ho sonda počítala sama. Výhoda tohoto programu se měla projevit hlavně na konci aerobrakingu, kdy se budou okamžiky brždění opakovat několikrát denně.

Ke dni 2006-08-25 měla sonda MRO za sebou již více než 400 sestupů do atmosféry a výška apocentra (nejvzdálenějšího bod dráhy od planety) se snížila na 1100 km. Jeden oběh se zkrátil na 2 h 7 min. Původní dráha, na kterou uvedl sondu brzdící motor 2006-03-10, se přitom vzdalovala od Marsu až na 43000 km a jeden oběh trval přibližně 35 h. Použití aerobrakingu představuje úsporu 600 kg pohonných látek, které by musely být na palubě a sérií manévrů spotřebovány, aby bylo možno dosáhnout požadovaných parametrů dráhy.

Sonda sestupovala na každém oběhu až do výšky kolem 100 km. Tato výška nebyla vždy stejná a mírně kolísala v důsledku nepravidelností v gravitačním poli a především kvůli variacím v hustotě atmosféry. Sonda musela reagovat na měnící se podmínky, aby ohřev konstrukce a dynamické účinky, způsobené aerodynamickým odporem, zůstaly v přiměřených mezích.
Při každém ponoření do atmosféry se registrovala hustota atmosféry v určitém intervalu před a po dosažení nejnižšího bodu. Tento údaj se okamžitě vyhodnocoval a podle něho se plánovalo následující brždění. Zároveň se již jednalo o skutečné vědecké měření, pomocí něhož se zjišťovala struktura a cirkulace horní atmosféry.
Zatímco sonda přecházela na definitivní dráhu, technici studovali zablokovaný přepínač v komunikačním systému v pásmu X. Přepínač umožňuje zvolit vysílání přes anténu s nízkým ziskem nebo přes vysokoziskovou anténu jednomu ze dvou zesilovačů v pásmu X. Současná orientace sondy bya stabilní a bylo možno vysílat k Zemi plný objem dat. Problematický přepínač prozatím jen snižoval flexibilitu ve výběru zesilovače.

2006-08-30, během 445. oběhu, došlo k zážehu korekčních motorků o středním tahu a sonda se vzdálila do bezpečné výšky nad atmosférou. V této chvíli se už MRO prakticky nacházela na dráze blízké k požadované. Projektová dráha měla ležet ve výškách mezi 320 a 255 km s oběžnou dobou 1 h 53 min. Dráha by měla procházet nad póly planety, aby bylo možno spolehlivě pokrýt fotografickými snímky celý povrch.

Dne 2006-09-05 zážehem šesti manévrovacích motorků o středním tahu na dobu 210 s byla opět upravena oběžná dráha. Především se změnila výška pericentra z 216 km na 320 km a sklon se zredukoval asi o 1° na přibližně 92.5°. Oběžná doba byla nyní necelé 2 h.

2006-09-11 opět zažehl Mars Reconnaissance Orbiter na 12.5 min svých šest motorků o středním tahu, čímž se dráha dále cirkularizovala a pericentrum se přesunulo nad jižní pól Marsu. Sonda se pohybovala nad povrchem planety ve výšce 250 až 316 km. Manévr představoval největší motorickou operaci od brždění, které 2006-03-10 navedlo MRO na úvodní dráhu kolem Marsu. Tehdy pracovaly motory dokonce 27 min. Přesto se očekával ještě jeden malý zážeh sloužící k definitivnímu doladění trajektorie.

2006-09-16 rozložila sonda antény přístroje, který by měl být schopen zaregistrovat tekutou či zmrzlou vodu pod povrchem Marsu. Anténa (výrobce Northrop Grumman) přístroje SHARAD [=Shallow Radar] má hmotnost necelé tři kilogramy, ale dokázala se roztáhnout na délku 10 m. Tím bylo dosaženo konfigurace potřebné k zahájení vědecké činnosti.
S rozložením se čekalo na dosažení definitivní oběžné dráhy. Experiment SHARAD připravila Italská kosmická agentura. Anténa a celý experiment SHARAD využívá obdobné technologie jako přístroj MARSIS instalovaný na evropské sondě Mars Express, startující v roce 2003. Tam ovšem rozpětí antén dosáhlo 40 m a rozloženy byly po dlouhých odkladech až v roce 2005.

2006-09-27 byl odklopen kryt objektivu přístroje CRISM [=Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars], který je určen k mineralogickému mapování povrchu Marsu. Krytka chránila choulostivou součást přístroje po celou dobu letu i při brždění o atmosféru planety. Nyní se tedy mohla zahájit série provozních zkoušek a pak bylo možno počítat s prvními vědeckými výsledky.

Nejočekávanější vědecké výsledky ale měly přijít teprve z hlavního přístroje na palubě a tím byla vysokorozlišující kamera HiRISE. O jejích schopnostech se bylo možno přesvědčit už krátce po navedení na oběžnou dráhu, tenkrát ovšem byly získány snímky z velké výšky. Nyní tedy nastal okamžik vyzkoušet kameru z operační dráhy. První takovýto obrázek pořídila kamera HiRISE 2006-09-29. Objektem kosmického fotografa se stala jedna z nejatraktivnějších oblastí na rudé planetě - obří kaňon Valles Marineris. Kamera se v tuto chvíli nacházela 297 km nad povrchem. Sonda uložila obrázek do paměti v 15:16 UT a první části se dostaly do rukou řídícího týmu kolem 20:00 UT. Před nadšenými zraky se objevil obraz bočního údolí Ius Chasma s nevídaným rozlišením 0.297 m/pixel.

Plánovaný průběh letu

Úvodní polární dráha měla ležet ve výšce 300x45000 km s oběžnou dobou 35 h. Tato dráha bude postupně během dalších šesti měsíců snížena bržděním o atmosféru (aerobraking) až na hodnotu 255x320 km. Periapsis (nejnižší bod dráhy) bude ležet nad jižním pólem a apoapsis (nejvyšší bod dráhy) nad severním pólem. Orbita je zvolena tak, že oběžná doba odpovídá jedné dvanáctině denní rotace planety. Tím se dosáhne toho, že sonda bude přelétat nad stejným místem ve stejnou dobu, vždy v 15:00 místního času na rovníku.
Vědecké operace budou podle současných předpokladů probíhat od konce sluneční konjunkce v listopadu 2006 až do začátku příští konjunkce v listopadu 2008, což odpovídá přibližně jednomu roku na Marsu. Po skončení primární mise má být sonda využívána nejméně do konce roku 2010 jako retranslační stanice dalších expedic k Marsu. Pokračování vědecké činnosti i v tomto období není vyloučeno.

Experimenty a výsledky

Vysokorozlišující kamerový systém HiRISE
[=High Resolution Imaging Science Experiment]

Jedná se o stereoskopický zobrazovací systém určený k získávání snímků povrchu a atmosféry Marsu s vysokým rozlišením a v několika barevných vlnových pásmech. Hlavním vědeckým cílem je prozkoumat širokou škálu geologických a klimatických procesů se zaměřením na rozpoznání usazenin a krajinných prvků vzniklých navátím, vulkanickou nebo vodní činností. Z toho vyplývají následující hlavní oblasti výzkumu:

• charakteristika současného klimatu a mechanismu klimatických změn;
• stanovení původu vrstevnatého terénu;
• identifikace krajinných prvků související s činností vody;
• pátrání po místech vykazujících znaky vodní nebo hydrotermální aktivity;
• identifikace a charakteristika míst s největším významem pro budoucí přistání a pro sběr a návrat vzorků.

Těchto cílů bude dosaženo snímkováním povrchu s vysokým rozlišením, použitím stereoskopických snímků, ze kterých budou odvozována topografická data a digitální výškový model terénu a pořizováním trojbarevných snímků pro fotometrické studium.
Přístroj HiRISE se skládá z třízrcadlového astigmatického teleskopu Cassegrainova typu (f/24, ohnisková dálka 12 m), optiky Zerodur a kompozitní konstrukce vyztužené uhlíkovými vlákny. Světlo vstupující do teleskopu se odráží od primárního k sekundárnímu zrcadlu, dalším zrcadlem se mění směr paprsků a po dopadu na terciální zrcadlo a opětovné změně směru prochází sadou tří filtrů. Filtry jsou nastaveny na vlnovou délku 400-600 nm (modrozelená), 550-850 nm (červená) a 800-1000 nm (blízká infračervená) a jsou namontovány před sadou 14 detektorů DCA [=Detector-Chip-Assembly], jejichž hlavní částí je prvek CCD [=Charge-Coupled Device]. Každý CCD obsahuje 2048 pixelů o velikosti 12x12 µm v příčném směru skanování a zpožďovací a integrační element TDI [=Time Delay and Integration] v podélném směru. Rovnoměrně uspořádaných 14 detektorů se na každém konci překrývá o 48 pixelů. Modrozelené a infračervené pásmo má každé dvojici DCA, s celkovou šířkou záběru 4048 pixelů a na červený kanál připadá zbylých deset DCA s šířkou záběru 20264 pixelů.
Zorné pole má rozměr 1.14x0.18°, což představuje v nominální výšce 300 km nad povrchem rozlišení 30 cm/pixel a šířku záběru 1.2 km v modrozelené a blízké infračervené oblasti a 6 km v červeném pásmu. Maximální rozměr snímku je 20000x65000 pixelů a kapacita palubního záznamníku obnáší 28 Gb. Data mohou být komprimována a sdružována v reálném čase, což umožňuje lépe využít kapacity paměti a přenosové cesty anebo ukládat data o větším území s menším rozlišením. Poměr signál/šum by měl být 100:1. Jmenovitá oběžná dráha sondy se nachází ve výšce 255 až 320 km s nejnižším bodem nad jižním pólem. Rychlost pohybu nad planetou je kolem 3.4 km/s. Přístroj je pevně namontován na konstrukci sondy a při snímání dat se provádí oprava na rychlost pohybu.
Vedoucím vědeckým pracovníkem je Dr. Alfred S. McEwen. Odhadované náklady na experiment obnášejí 31 mil. USD.

Kompaktní průzkumný zobrazovací spektrometr CRISM
[=Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars]

Jedná se o hyperspektrální zobrazovací spektrometr určený k mapování povrchové mineralogie Marsu. Obzvláště má pátrat po známkách vodních a hydrotermálních sedimentů a jiných mineralogických indikátorů vody. Má být používán k vyhledávání vrstevnatých povrchových struktur a k monitorování charakteru a hustoty prachových oblaků a oblačnosti tvořené ledovými krystalky.
CRISM bude detekovat 560 jednotlivých vlnových délek slunečního světla reflektovaného povrchem Marsu v rozmezí 400 až 4050 nm (viditelná a krátkovlnná infračervená oblast). Šířka jednoho kanálu 6.55 nm. Ve jmenovité výšce 300 km má přístroj zorné pole o šířce 18 m a délce 10.8 km a prostorové rozlišení 18 m. V průběhu jednoroční základní mise má zmapovat celý povrch planety s rozlišením 100 až 200 m. Na základě těchto map budou vybírány cíle pro zobrazení s vysokým rozlišením.
Vedoucím vědeckým pracovníkem je Dr. Scott Murchie. Odhadované náklady na experiment obnášejí 17.6 mil. USD.

Kontextová kamera CTX
[=Context Imager]

Kontextová kamera má provádět záběry velkých oblastí s nízkým rozlišením, což má sloužit ke správnému prostorovému umístění detailů na snímcích s vysokým rozlišením, pořízených kamerami HiRISE a CRISM. CTX má zorné pole asi 5.7° a velikost snímku obnáší 5000 pixelů. Z normální výšky 300 km se předpokládá rozlišení zhruba 6 m/pixel a zobrazené pole představuje kvadrant o příčném rozměru 30 km.
Vedoucím vědeckým pracovníkem je Dr. Michael C. Malin.

Barevný zobrazovač MARCI
[=Mars Color Imager]

Zobrazovač je určen k monitorování atmosféry Marsu, což má posloužit ke zhodnocení změn počasí a klimatu v krátkodobých (denně) a střednědobých intervalech (sezónní) a odhadu dlouhotrvajících variací. Má rovněž detekovat změny v zastoupení ozónu, prachu a oxidu uhličitého, pozorovat prachové bouře a sledovat změny na polárních čepičkách. MARCI bude snímkovat Mars v pěti pásmech viditelného světla a ve dvou ultrafialových pásmech.
Vedoucím vědeckým pracovníkem je Dr. Michael C. Malin.

Sondážní radar SHARAD
[=Shallow Radar]

Radarový experiment používá sondovacího radaru se syntetickou aperturou mířícího dolů pod letící kosmické plavidlo. Je určen k průzkumu podpovrchových vrstev do hloubky až 1 km, kde má pátrat po zmrzlé vodě. SHARAD vysílá vlny o frekvenci 15 až 25 MHz se špičkovým vyzářeným výkonem 10 W směrem k povrchu Marsu. Odražené vlny od povrchu a podpovrchových vrstev jsou citlivé na změny elektrických vlastností a hustoty a tudíž umožňují rozlišit vodu a hranice geologických vrstev. Horizontální rozlišení přístroje obnáší 0.3 až 3 km, vertikální rozlišení dosahuje 15 m. Přístroj se skládá z antény tvaru dipólu, vysílače, přijímače, A/D převodníku a povelové a řídící jednotky.
Přístroj připravila Italská kosmická agentury ASI [=Italian Space Agency]. Vedoucím vědeckým pracovníkem je Dr. Roberto Seu.

Atmosférická sondáž MCS
[=Mars Climate Sounder]

Experiment je určen ke stanovení vertikálních variací teploty, tlaku, obsahu prachu a koncentrace vodních par marsovské atmosféry. MCS používá radiometrické metody k průběžnému mapování atmosféry v devíti spektrálních kanálech. Hlavním úkolem je zjištění trojrozměrné a časově závislé tepelné struktury atmosféry od povrchu planety do výšky 80 km, stanovení obsahu prachu v ovzduší a jeho vertikálního a časového rozložení, sezónní a prostorové variability atmosférického tlaku, prostorové a časově podmíněné variability zkondenzovaných částic a monitorování radiační rovnováhy.
MCS je namontován na stěně sondy směřující k povrchu Marsu. Může být namířen v čelním, zadním nebo bočních směrech od okraje atmosféry dolů k obzoru a zorné pole lze přesouvat 270° dolů k nadiru. Devět měřících kanálů je rozděleno do dvou teleskopů. Šest kanálů je soustředěno do teleskopu A - 0.3 až 3.0 µm (vididetlné a infračervené pásmo určené ke studiu tepelného vyzařování), 11.5 až 12.2 µm (extinkce prachu a kondenzátů, 0-80 km), 15.0 až 15.7 µm (teplota, 40-80 km, tlak), 15.5 až 16.3 µm (teplota, 40-80 km, tlak), 16.3 až 16.8 µm (teplota, 20-40 km) a 20 až 25 µm (teplota, 0-20 km). Teleskop B pracuje se zbývajícími třemi vlnovými délkami - 29.4 až 34.5 µm (teplota, 0-20 km), 38.5 až 45.5 µm (zastoupení vodních par, 0-40 km) a 40.8 až 43.5 µm (zastoupení vodních par, 0-40 km). Každý kanál využívá lineární sloupcový infračervený detektor o 21 elementech, kterým vytváří profil atmosféry s vertikálním rozlišením 5 km, což je využito při prostorovém mapování atmosféry až do přibližně 100 km výšky.
Vedoucím vědeckým pracovníkem je Dr. Daniel J. McCleese.

Akcelerometrický výzkum struktury atmosféry
[=Atmospheric Structure Investigatin Accelerometers]

Akcelerometry budou měřit odpor atmosféry v etapě aerobrakingu (brždění o atmosféru). Z tohoto údaje lze odvodit hustotu ovzduší v závislosti na výšce. Následně bude posuzována struktura horních vrstev atmosféry a vazba mezi horní a spodní atmosférou.
Vedoucím vědeckým pracovníkem je Dr. Gerald M. Keating.

Výzkum gravitačního pole
[Gravity Field Investigation]

Tento experiment využívá znalosti parametrů oběžné dráhy k upřesnění gravitačního pole Marsu. To lze následně aplikovat na studium geologie povrchových a těsně podpovrchových útvarů, změn hmotnosti polárních čepiček a rozložení hmot a dynamiky nitra Marsu.
Vedoucím vědeckým pracovníkem je Dr. Alexander S. Konopliv.

Literatura

1. Mars Reconnnaissance Orbiter Home Page -
   http://marsprogram.jpl.nasa.gov/mro/
2. Mars Reconnnaissance Orbiter Launch, Press Kit, August 2005
3. NSSDC Master Catalog: Spacecraft Mars Reconnaissance Orbiter -
   http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/sc-query.html