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火星偵察オービター（MRO）は、NASAの火星探査計画の一環として、火星における水の存在を探査し、火星探査ミッションを支援するために設計された宇宙船です。2005年8月12日11時43分（協定世界時）にケープカナベラルから打ち上げられ、2006年3月10日21時24分（協定世界時）に火星に到達しました。2006年11月、6ヶ月間のエアロブレーキの後、最終科学軌道に入り、主要科学フェーズを開始しました。
ミッションの目的には、火星の気候観測、地質学的力の調査、将来の着陸地点の偵察、および地表ミッションからのデータの地球への中継が含まれます。これらの目的を支援するため、MROには3台のカメラ、2台の分光計、および地中レーダーを含むさまざまな科学機器が搭載されています。2023年7月29日現在 MROは450テラビットを超えるデータを送信し、NASAの火星着陸機の安全な着陸地点の選定に役立ち、新しいクレーターで純粋な水の氷を発見し、かつて火星の表面に水が流れていたというさらなる証拠を発見した。[ 3 ]
この宇宙船は、設計寿命をはるかに超えて火星で運用を続けています。地上ミッションの高速データ中継という重要な役割を担っているため、NASAは少なくとも2020年代後半まで、可能な限り長くミッションを継続する予定です。2026年7月27日現在、MROは火星で7245火星日（20年4ヶ月17日）にわたって稼働しており、 2001マーズ・オデッセイとマーズ・エクスプレスに次いで、火星を周回する宇宙船としては3番目に長く稼働しています。
1999年の火星気候探査機と火星極地着陸機のミッションの失敗後、 NASAは火星探査プログラムを再編成し、再計画しました。2000年10月、NASAは再編成された火星計画を発表し、計画されているミッションの数を減らし、「水を追え」という新しいテーマを導入しました。この計画には、2005年に打ち上げ予定の火星偵察オービター（MRO ）が含まれていました。 [ 4 ]
2001年10月3日、NASAは宇宙船の製造における主契約業者としてロッキード・マーティン社を選定した。 [ 5 ] 2001年末までに、ミッションに必要なすべての機器が選定された。MRO （整備・修理・オーバーホール）期間中に大きな問題は発生しなかった。の建造が完了し、宇宙船は打ち上げ準備のため2005年4月30日にジョン・F・ケネディ宇宙センターに到着した。 [ 6 ] [ 7 ]
MROには、ミッションの各フェーズで実施された科学的目標と「ミッション支援」目標の両方がありました。主要科学フェーズは2008年11月まで続き、その時点でNASAはミッションの成功を宣言しました。[ 8 ] : 18 2008年から2010年まで続いた拡張科学フェーズは、当初フェニックス着陸機と火星科学研究所を支援するために計画されていましたが、それぞれ連絡が取れなくなったり、遅延したりしたため、MROは火星の研究をさらに進めることができました。[ 8 ] : 19-20 2010年以降、ミッションは拡張ミッション（EM）フェーズで構成され、EM4までは各フェーズが2年間、それ以降は3年間続きました。[ 8 ] : 28 2024年現在、MROは6回目の拡張ミッション中です。[ 8 ] : 13
MROの正式な科学的目標は、現在の気候、特に大気循環と季節変動を観測すること、過去と現在の水の痕跡を探し、それが地球の表面をどのように変化させたかを理解すること、表面を形成した地質学的力をマッピングして特徴づけることである。[ 9 ]
火星への他のミッションを支援するため、MROにはミッション支援目標も設定されている。それらは、地上ミッションから地球へのデータ中継サービスの提供、将来の着陸地点や火星探査車の走行経路の安全性と実現可能性の評価、探査車の突入、降下、着陸段階からのデータ取得である。[ 9 ] [ 8 ]： 12
MROは、2008年のフェニックス着陸機、 2012年のマーズ・サイエンス・ラボラトリー／キュリオシティ・ローバー、 2018年のインサイト着陸機、2021年のマーズ2020／パーセベランス・ローバーの安全な着陸地点の選定において重要な役割を果たした。 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
2005年8月12日、MROはケープカナベラル空軍基地のスペース・ローンチ・コンプレックス41からアトラスV-401ロケットに搭載されて打ち上げられた。[ 13 ]ロケットのセントール上段は56分間の燃焼を完了し、 MROを火星に向かう惑星間遷移軌道に乗せた。[ 14 ]
MROは火星に到達するまで7か月半の間、惑星間空間を航行した。航行中、ほとんどの科学機器と実験装置のテストと校正が行われた。火星到着時の適切な軌道投入を確実にするため、4回の軌道修正マニューバが計画され、5回目の緊急マニューバも検討された。[ 15 ]しかし、実際に必要となった軌道修正マニューバは3回のみであったため、[ 16 ] MROで使用可能な燃料27キログラム（60ポンド）を節約することができた。 の拡大された任務。[ 17 ]
MROは2006年3月10日に火星に接近し、高度370～400キロメートル（230～250マイル）で火星の南半球上空を通過することで軌道投入を開始した。MROの6機すべてが探査機のメインエンジンは27分間燃焼し、探査機の速度を毎秒1,000メートル（毎秒3,300フィート）減速させた。この燃焼は驚くほど正確で、挿入ルートは3か月以上前に設計されており、達成された速度変化は設計値からわずか0.01%しかずれていなかったため、さらに35秒間の燃焼時間が必要となった。[ 18 ]
軌道投入の完了により、探査機は周期約35.5時間の非常に楕円形の極軌道に入った。 [ 19 ]投入直後、近点（軌道上で火星に最も近い点）は地表から426 km（265 mi）（惑星の中心から3,806 km（2,365 mi） ）であった。 [ 19 ]遠点（軌道上で火星から最も遠い点）は地表から44,500 km（27,700 mi） （惑星の中心から47,972 km（29,808 mi））であった。[ 20 ]
MROが軌道に入ったとき、軌道上または惑星表面にある他の5つの稼働中の宇宙船、すなわちマーズ・グローバル・サーベイヤー、マーズ・エクスプレス、2001マーズ・オデッセイ、および2つのマーズ・エクスプロレーション・ローバー（スピリットとオポチュニティ）に加わった。これにより、火星のすぐ近くで稼働中の宇宙船の数の新記録が樹立された。[ 21 ]
2006年3月30日、MROはエアロブレーキングを開始しました。これは、より低く、より円に近い、周期の短い軌道を実現するために必要な燃料を半減させる3段階の手順です。まず、惑星を5周する間（地球時間で1週間）、MROはスラスタを使用して軌道の近点高度をエアロブレーキング高度まで下げました。次に、スラスタを使用して近点高度を微調整しながら、MROは445回の惑星周回（地球時間で約5ヶ月）の間エアロブレーキング高度を維持し、軌道の遠点高度を450キロメートル（280マイル）まで下げました。これは、宇宙船が過度に加熱されないようにしつつ、宇宙船を減速させるのに十分な高度まで大気圏に突入するように行われました。第三に、プロセスが完了した後、MROは2006年8月30日にスラスタを使用して近点を大気圏の端から移動させた。[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
2006 年 9 月、MRO はスラスタをさらに 2 回噴射し、最終的なほぼ円形の軌道を地表から約250 ～ 316 km (155 ～ 196マイル)に調整した。周期は約 112 分、極傾斜角は約 93° であった。 [ 25 ] [ 26 ] [ 8 ] : 6 SHARADレーダーアンテナは 9 月 16 日に展開された。すべての科学機器はテストされ、2006 年 10 月 7 日から 11 月 6 日にかけて発生した太陽合の前にほとんどがオフにされた。これは、太陽からの荷電粒子が信号に干渉し、宇宙船を危険にさらす可能性を防ぐためであった。[ 27 ]合が終わると、「主要科学フェーズ」が始まった。[ 28 ]
2006年9月29日（火星日402日目 ）、MROは科学軌道から最初の高解像度画像を撮影した。この画像は直径90cm（3フィート）ほどの物体を識別できると言われている。10月6日、NASAはMROからビクトリア・クレーターとその上の縁にいるオポチュニティ・ローバーの詳細な画像を公開した。 [ 29 ] 11月には、 MROの2つの宇宙船機器の動作に問題が表面化し始めた。火星気候サウンダー（MCS）のステップ機構が複数回スキップし、視野がわずかにずれた。12月までに、機器の通常の動作は停止されたが、緩和策により、機器は予定されていた観測のほとんどを継続することができた。[ 30 ]また、高解像度撮像科学実験（HiRISE）のいくつかのCCDでノイズの増加とそれに伴う不良ピクセルが観測された。このカメラをウォームアップ時間を長くして動作させることで[ a ]、この問題は軽減された。しかし、原因はまだ不明であり、再発する可能性がある。[ 32 ]
2006年11月17日、NASAはMROを軌道通信中継器として試験することに成功したと発表した。NASAの探査車スピリットを送信の起点として、MROは地球へのデータ送信の中継器として機能した。[ 33 ] HiRISEは、2008年5月25日（火星日990日目）にフェニックス着陸機がパラシュート降下中に撮影することに成功した。 [ 34 ]
オービターは2009年も繰り返し問題が発生し、4回の自発的なリセットが発生し、8月から12月までの4か月間、宇宙船が停止する事態となった。[ 35 ]技術者たちは繰り返し発生するリセットの原因を特定できなかったものの、電子機器の一部が放射線の影響を受けたのではないかと疑った。調査中に、技術者たちはMROに搭載されているすべての重要な情報が削除される可能性のある欠陥を発見し、修正した。[ 8 ] : 7 2010年9月にも別の自発的なリセットが発生した。 [ 36 ]
2010年3月3日、MROは地球に100テラビットを超えるデータを送信し、地球から送られた他のすべての惑星間探査機を合わせた量を上回るという、もう一つの重要な節目を迎えた。[ 37 ]
2010年12月、最初の延長ミッションが開始されました。目標には、季節的なプロセスの調査、表面変化の探索、および他の火星探査機への支援が含まれていました。これは2012年10月まで続き、その後NASAはMROを開始しました。2014年10月まで続いた2回目の延長ミッション。[ 36 ] 2023年現在、MROは5回のミッションを完了しており、現在6回目のミッション中です。[ 38 ]
2012年8月6日（火星日2483日目）、探査機はEDLフェーズ中に、火星科学研究所ミッションの着陸地点であるゲール・クレーター上空を通過した。探査機はHiRISEカメラで、バックシェルと超音速パラシュートで降下するキュリオシティ・ローバーの画像を撮影した。[ 39 ] 2014年12月と2015年4月には、ゲール・クレーター内で再びHiRISEによってキュリオシティが撮影された。[ 40 ]
2014年3月9日には、 MROが予定外のコンピュータの切り替え後にセーフモードに入ったという別のコンピュータ異常が発生した。MROは4日後に通常の科学運用を再開した。これは2015年4月11日にも再び発生し、その後1週間後にMROは完全な運用能力に戻った。[ 36 ]
NASAは、MRO [ 41 ]、火星探査機マーズ・オデッセイ[ 42 ]、MAVEN探査機[ 43 ]が2014年10月19日にサイディング・スプリング彗星のフライバイを観測する機会を得たと報告した[ 44 ] [ 45 ]。彗星から放出された物質による損傷のリスクを最小限に抑えるため、MROは2014年7月2日と2014年8月27日に軌道調整を行った。フライバイ中、MROはオールトの雲から彗星のこれまでで最高の写真を撮影し、損傷を受けなかった[ 40 ] 。
2015年1月、MROは、2003年に着陸段階で行方不明となり墜落したと思われていたイギリスのビーグル2号の残骸を発見し、特定した。画像から、ビーグル2号は実際には安全に着陸していたが、太陽電池パネルの1枚か2枚が完全に展開されず、無線アンテナが遮られていたことが明らかになった。[ 40 ] [ 46 ] 2016年10月、MROは、CTXカメラとHiRISEカメラの両方を使用して、別の行方不明の宇宙船、スキアパレッリEDMの墜落現場を撮影した。 [ 40 ]
2015年7月29日、MROは2016年9月に予定されていたインサイト火星着陸機の到着時に通信支援を提供するため、新たな軌道に投入された。 [ 47 ]この軌道変更のエンジン噴射は75秒間続いた。[ 48 ]インサイトは延期され、2016年の打ち上げ機会を逃したが、次の打ち上げ機会である2018年5月5日に打ち上げに成功し、2018年11月26日に着陸した。[ 49 ]
ミッションの長期化に伴い、 MROの多くのコンポーネントに劣化が見られるようになった。2005年のミッション開始から2017年まで、MROは高度と姿勢制御に小型慣性計測装置（MIMU）を使用していた。58,000時間の使用後、動作不良の兆候が見られたため、オービターはバックアップ装置に切り替えた。このバックアップ装置は2018年時点で52,000時間使用されている。バックアップ装置の寿命を延ばすため、NASAは2018年に日常運用においてMIMUから「全恒星」モードに切り替えた。「全恒星」モードでは、カメラとパターン認識ソフトウェアを用いて恒星の位置を特定し、それに基づいてMROを識別する。の向き。[ 50 ] HiRISE の写真のぼやけやバッテリーの劣化の問題も 2017 年に発生したが、その後解決された。[ 51 ] 2023 年 8 月には、HiRISE の CCD RED4 センサー内の電子ユニットも故障し始め、撮影された写真に視覚的なアーティファクトを引き起こしている。[ 52 ]
2017年、 CRISMで使用されていた極低温冷却器が耐用年数を終え、機器の機能は全波長範囲ではなく可視波長に限定されました。2022年、NASAはCRISMの全面的な停止を発表し、極低温冷却器を必要としない限定的な第2分光器と以前のデータを使用して2つの最終的なほぼ地球規模のマップを作成した後、2023年4月3日に正式に機器は廃止されました。[ 40 ] [ 53 ] [ 54 ]
2024年1月現在 MROには約132kg の燃料が残っており、2035年まで運用を維持するのに十分な量である。[ 8 ]： 3
軌道周回機には、3台のカメラ、2台の分光計、レーダーに加え、3台の工学機器と、工学サブシステムからのデータを使用して科学データを収集する2つの「科学施設実験」が搭載されています。工学機器のうち2つは、将来のミッション用の新しい機器のテストと実証に使用されています。[ 55 ] MROは年間約29,000枚の画像を撮影します。[ 56 ]
高解像度撮像科学実験（HiRISE）カメラは、0.5 m（1フィート 8インチ）の反射望遠鏡で、深宇宙ミッションに搭載されたものとしてはこれまでで最大であり、高度300 km（190マイル）から1マイクロラジアン、つまり0.3 m（1フィート 0インチ）の解像度を持つ。比較すると、地球の衛星画像は一般的に0.5 m（1フィート 8インチ）の解像度で入手可能である。[ 57 ] HiRISE は、400 ～ 600 nm（青緑または B-G）、550 ～ 850 nm（赤）、800 ～ 1,000 nm（近赤外線）の 3 つのカラー バンドで画像を収集する。[ 58 ]
赤色の画像は横幅20,264ピクセル（6 km（3.7 mi））、B-GおよびNIR画像は横幅4,048ピクセル（1.2 km（0.75 mi） ）です。HiRISEの搭載コンピュータは、軌道上の速度に合わせてこれらのラインを読み取り、画像の長さは理論上無制限です。ただし、実際には、コンピュータの28 Gbのメモリ容量によって長さが制限され、公称最大サイズは、B-G画像で20,000 × 40,000ピクセル（800メガピクセル）、NIR画像で4,000 × 40,000ピクセル（160メガピクセル）です。各16.4 Gbの画像は、送信前に5 Gbに圧縮され、HiRISEのWebサイトでJPEG 2000形式で一般公開されます。[ 26 ] [ 59 ]着陸候補地のマッピングを容易にするため、HiRISEはステレオペア画像を生成し、そこから地形を0.25m （9.8インチ）の精度で計算することができる。[ 60 ] HiRISEはBall Aerospace & Technologies Corp.によって製造された。[ 61 ]
コンテキストカメラ（CTX）は、最大約6メートル（20フィート）のピクセル解像度でグレースケール画像（500～800 nm）を提供します。CTXは、HiRISEおよびCRISMのターゲット観測のコンテキストマップを提供するように設計されており、火星の広い領域をモザイク処理したり、時間の経過に伴う変化を多数の場所で監視したり、主要な領域や将来の着陸候補地のステレオ（3D）カバレッジを取得したりするためにも使用されます。[ 62 ] [ 63 ] CTXの光学系は、焦点距離350 mm（14インチ）のマクストフカセグレン望遠鏡と5,064ピクセル幅のラインアレイCCDで構成されています。この装置は30 km（19マイル）幅の画像を撮影し、メインコンピュータに読み込む前に160 km（99マイル）の長さの画像を保存するのに十分な内部メモリを備えています。[ 64 ]このカメラは、 Malin Space Science Systemsによって製造され、運用されています。 CTXは2017年3月までに火星の99%以上をマッピングし、2023年には火星のインタラクティブマップの作成に貢献した。[ 65 ] [ 66 ]
火星カラーイメージャー（MARCI）は、広角で比較的低解像度のカメラで、可視光5バンドと紫外線2バンドで火星の表面を観測します。MARCIは毎日約84枚の画像を収集し、1～10 km（0.62～6.21マイル）のピクセル解像度の全球マップを作成します。このマップは火星の週ごとの天気予報を提供し、季節や年間の変動を特徴づけるのに役立ち、大気中の水蒸気とオゾンの存在をマッピングします。[ 67 ]このカメラはMalin Space Science Systemsによって製造され、運用されています。180度の魚眼レンズを備え、7つのカラーフィルターが単一のCCDセンサーに直接接着されています。 [ 68 ] [ 69 ]同じMARCIカメラは、1998年に打ち上げられた火星気候探査機にも搭載されていました。[ 70 ]
火星探査用小型偵察撮像分光計（CRISM）は、火星の表面鉱物の詳細な地図を作成するために使用される可視光および近赤外線分光計です。 [ 71 ] 362～3920 nm の範囲で動作し、544チャンネル（各チャンネル幅 6.55 nm）でスペクトルを測定し、高度300 km（190 mi）で18 m（59 ft）の解像度があります。[ 71 ] [ 72 ] CRISM は、火星の表面に過去または現在水が存在していたことを示す鉱物や化学物質を特定するために使用されています。これらの物質には、可視光から赤外線エネルギーに特徴的なパターンを持つ酸化鉄、フィロケイ酸塩、炭酸塩が含まれます。[ 73 ] CRISM 装置は 2023 年 4 月 3 日に停止されました。[ 53 ]
火星気候サウンダー（MCS ）は、大気の垂直方向の変化を定量化するために、大気を上下方向と水平方向の両方から観測する放射計です。この装置には、可視光/近赤外線チャンネル（0.3～3.0μm ）が1つと、遠赤外線チャンネル（12～ 50μm）が8つ、この目的に合わせて選択されています。MCSは、火星の地平線（MROから見た場合）の大気を垂直方向にスライスに分割し、各スライス内で5km （3.1マイル）間隔で測定を行うことで観測します。これらの測定値は、火星の気象の基本変数である温度、気圧、湿度、塵の密度を示す日々の全球気象図にまとめられます。[ 74 ] MCS の重量は約9 kg (20ポンド)で、2006 年 11 月に運用を開始しました。[ 75 ] [ 76 ]運用開始以来、中間圏雲の地図の作成、[ 77 ]砂嵐の研究と分類、[ 78 ]火星の二酸化炭素雪の直接的な証拠の提供に役立っています。 [ 79 ]
NASAのジェット推進研究所（JPL）が提供したこの機器は、もともとJPLで1992年のマーズ・オブザーバーと1998年のマーズ・クライメート・オービターのミッション用に開発された、より重く大きな機器の改良版である[ 80 ]。これらのミッションはどちらも失敗に終わった[ 81 ] 。
MROに搭載された浅層レーダー（SHARAD）探査機は、火星の極冠の内部構造を調査するように設計されています。また、地表からアクセス可能な地下のレゴリス、岩石、氷の層に関する惑星全体の情報も収集します。SHARADは15～ 25MHzのHF電波を発信し、この周波数帯により、最大3kmの深さまで7m （23フィート）の薄い層を分解できます。水平方向の分解能は0.3～3km （0.2～1.9マイル）です。[ 82 ] SHARADは、分解能は低いものの、はるかに深いところまで探査できるマーズ・エクスプレスのMARSIS機器を補完するように設計されています。SHARADとMARSISはどちらもイタリア宇宙機関によって製造されました。[ 83 ]
MROは、画像機器に加えて、3つのエンジニアリング機器を搭載しています。Electra通信パッケージは、進化する中継機能のための柔軟なプラットフォームを提供するUHFソフトウェア無線機です。[ 84 ]これは、火星に接近、着陸、運用する他の宇宙船と通信するように設計されています。Electraは、1 kbit/sから2 Mbit/sのプロトコル制御された宇宙船間データリンクに加えて、ドップラーデータ収集、オープンループ記録、超安定発振器に基づく高精度タイミングサービスも提供します。[ 85 ] [ 86 ]接近する車両のドップラー情報は、最終降下目標設定または降下および着陸軌道の再現に使用できます。着陸した車両のドップラー情報により、科学者は火星着陸機と探査車の地表位置を正確に特定できます。2機の火星探査ローバー（MER）宇宙船は、火星オデッセイ周回機を介して同様の機能を提供する、より古い世代のUHF中継無線機を使用しました。エレクトラ無線機はMER宇宙船、フェニックス着陸機、キュリオシティ探査車との間で情報を中継した。[ 87 ]
巡航段階では、MROはK aバンド通信実験パッケージを使用して、地球との通信においてより電力消費の少ない方法を実証した。[ 89 ]
光学航法カメラは、背景の星々を背景に火星の衛星フォボスとダイモスを撮影し、 MROを正確に決定します。の軌道。これは重要ではないが、将来の宇宙船の周回および着陸のための技術テストとして含まれていた。[ 90 ]光学航法カメラは2006年2月と3月にテストされ、成功した。[ 91 ]その後、電源が切られたが、NASAとESAによる火星サンプルリターンミッションの可能性のためのデータ収集のため、2022年に再び電源が入れられた。[ 8 ] : 11
さらに、探査機には2つの科学調査装置も搭載されている。重力場調査パッケージは、探査機の速度変化を通して火星の重力場の変化を測定する。速度変化は、 MRO（火星回転光学センサー）のドップラーシフトを測定することで検出される。地球で受信された電波信号。この調査データは、火星の地下地質を理解し、大気の密度を決定し、表面に堆積した二酸化炭素の位置の季節変化を追跡するために使用できます。[ 92 ]予算削減のため、データ収集は2022年に終了しました。[ 8 ] : 8
大気構造調査では、高感度な搭載加速度計を使用して、エアロブレーキ中の火星の大気密度をその場で推定しました。これらの測定は、季節的な風の変化、砂嵐の影響、大気の構造についての理解を深めるのに役立ちました。[ 93 ]
デンバーのロッキード・マーティン・スペース・システムズの作業員が宇宙船の構造を組み立て、機器を取り付けた。機器は、ジェット推進研究所、アリゾナ州ツーソンのアリゾナ大学月惑星研究所、メリーランド州ローレルのジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所、ローマのイタリア宇宙機関、サンディエゴのマリン・スペース・サイエンス・システムズで製造された。[ 94 ]
構造は主に炭素複合材とアルミニウムハニカムプレートでできています。チタン製の燃料タンクが宇宙船の体積と質量の大部分を占め、構造的完全性の大部分を担っています。[ 95 ]宇宙船の総質量は2,180 kg (4,810 lb)未満で、燃料なしの乾燥質量は1,031 kg (2,273 lb)未満です。[ 96 ]
MROは、2枚のソーラーパネルからすべての電力を得ており、それぞれのパネルは上下左右の2軸を中心に独立して動くことができます。各ソーラーパネルは5.35m × 2.53m （17.6フィート× 8.3フィート）の大きさで、9.5m2（102平方フィート）の面積に3,744個の個々の太陽電池が配置されています。[ 97 ] [ 85 ]高効率の太陽電池は、太陽から受け取るエネルギーの26%以上を直接電気に変換することができ、接続されて合計32ボルトの出力を生成します。火星を周回している間、パネルは合わせて600～2000ワットの電力を生成します。 [ 98 ] [ 85 ] [ 9 ]対照的に、地球の同等の軌道では、太陽により近いため、パネルは6,000ワットを生成します。[ 97 ] [ 85 ]
MROには、太陽に面していないときに宇宙船に電力を供給するために使用される充電式ニッケル水素電池が2個搭載されています。各電池のエネルギー貯蔵容量は50アンペア時（180kC ）です。宇宙船の電圧制限のため、電池の全容量を使用することはできませんが、電池寿命を延ばすことができます。電池の消耗は衛星の長期的な故障の最も一般的な原因の1つであるため、これは貴重な機能です。計画担当者は、宇宙船の寿命中に電池容量の40%しか必要とされないと予想しています。[ 97 ]
MROのメインコンピュータは、133 MHz、1040 万トランジスタ、32ビットのRAD750プロセッサで、専用のマザーボードを備えたPowerPC 750またはG3プロセッサの耐放射線バージョンです。[ 99 ]オペレーティングシステムソフトウェアはVxWorksで、広範な障害保護プロトコルと監視機能を備えています。[ 100 ]
データは、それぞれ256 Mbit の容量を持つ700個以上のメモリチップで構成される160 Gbit（20 GB）のフラッシュメモリモジュールに保存されます。取得するデータ量を考えると、このメモリ容量は実際にはそれほど大きくありません。たとえば、HiRISEカメラからの1枚の画像は28 Gbにもなることがあります。[ 100 ]
MROに搭載された通信サブシステムは、打ち上げ当時、深宇宙に送られた最高のデジタル通信システムであり、初めて容量に迫るターボ符号を使用しました。これは、これまでのどの深宇宙ミッションよりも強力で、これまでの火星ミッションよりも10倍以上速くデータを送信できます。[ 101 ]エレクトラ通信パッケージとともに、このシステムは非常に大きな（3 m（9.8 ft））高利得アンテナで構成されており、 8.41 GHzのXバンド周波数を介して地球の深宇宙ネットワークにデータを送信するために使用されます。また、より高いデータレートのために32 GHzのK aバンドの使用も実証しています。[ 102 ]火星からの最大伝送速度は最大6 Mbit/sですが、平均は0.5～4 Mbit/sです。[ 101 ]宇宙船には、100 ワットの X バンド進行波管増幅器 (TWTA)が 2 台(うち 1 台はバックアップ)、35 ワットの K aバンド増幅器が1 台、小型深宇宙トランスポンダ(SDST) が 2 台搭載されている。[ 103 ] [ 104 ]
緊急時や特別なイベント時の低速通信用に、2 つの小型低利得アンテナも設置されています。これらのアンテナには集束アンテナがなく、どの方向からでも送受信できます。これらは、メインアンテナが地球から離れた方向を向いていても、MRO に常にアクセスできることを保証するための重要なバックアップ システムです。 [ 105 ] [ 106 ]
K aバンドサブシステムは、将来宇宙船でこのようなシステムがどのように使用されるかを示すために使用されました。 8.41 GHz X バンドのスペクトルが不足しているため、将来の高速深宇宙ミッションでは 32 GHz K aバンドが使用されます。 NASA 深宇宙ネットワーク (DSN) は、34 m ビーム導波管 (BWG) アンテナサブネットを介して、3 つの複合施設 (ゴールドストーン、キャンベラ、マドリード) すべてでK aバンド受信機能を実装しました。 [ 102 ]科学フェーズ中にもK aバンドのテストが計画されていましたが、エアロブレーキ中にスイッチが故障し、X バンド高利得アンテナが単一のアンプに制限されました。[ 107 ]このアンプが故障すると、すべての高速 X バンド通信が失われます。 K aダウンリンクは、この機能の唯一のバックアップ手段であり、SDST トランスポンダの 1 つのK aバンド機能がすでに故障しているため[ 108 ] (もう 1 つも同じ問題を抱えている可能性があるため)、JPL はすべての K aバンドのデモンストレーションを中止し、残りの機能を予備として保持することを決定しました。[ 109 ]
2013年11月までに、MROは200テラビットを超える科学データを返送した。このミッションによって返送されたデータは、NASAジェット推進研究所が過去10年間に管理した他のすべてのミッションでNASAディープスペースネットワークを通じて返送されたデータの総量の3倍以上である。[ 110 ]
この宇宙船は、1,175 L (258英ガロン、310米ガロン)の燃料タンクに1,187 kg (2,617ポンド)のヒドラジン単推進剤を充填して使用します。燃料圧力は、外部タンクから加圧ヘリウムガスを追加することで調整されます。推進剤の 70 % は軌道投入に使用され、[ 111 ] 2030 年代まで機能し続けるのに十分な推進剤が残っています。[ 112 ]
MROには20基のロケットエンジンスラスタが搭載されています。6基の大型スラスタはそれぞれ170 N (38 lb f )の推力を発生し、合計1,020 N (230 lb f )で、主に軌道投入に使用されます。これらのスラスタは元々、マーズ・サーベイヤー2001着陸機用に設計されたものです。6基の中型スラスタはそれぞれ22 N (4.9 lb f )の推力を発生し、軌道投入中の軌道修正操作と姿勢制御に使用されます。最後に、8基の小型スラスタはそれぞれ0.9 N (0.20 lb f )の推力を発生し、通常動作中の姿勢制御に使用されます。[ 111 ]
4つのリアクションホイールは、高解像度イメージングなど、わずかな動きでも画像がぼやける可能性がある、非常に安定したプラットフォームを必要とするアクティビティ中の精密な姿勢制御にも使用されます。各ホイールは1つの運動軸に使用されます。4番目のホイールは、他の3つのホイールのいずれかが故障した場合のバックアップです。各ホイールの重量は10 kg (22 lb)で、100 Hzまたは6,000 rpmの速度で回転できます。[ 111 ] [ 113 ]
宇宙船の軌道を決定し、操縦を容易にするために、16 個の太陽センサー (主センサー 8 個と予備センサー 8 個) が宇宙船の周囲に配置され、軌道船の座標系に対する太陽の方向を較正します。カタログ化された星の位置をマッピングするために使用されるデジタル カメラである 2 台のスタートラッカーにより、NASA は宇宙船の向きと姿勢に関する 3 軸の完全な情報を得ることができます。ハネウェル社が提供する主および予備の小型慣性計測装置 (MIMU)は、宇宙船の姿勢の変化と、重力以外の原因による線速度の変化を測定します。各 MIMU は、3 つの加速度計と 3 つのリング レーザージャイロスコープの組み合わせです。これらのシステムはすべてMROにとって非常に重要です。ミッションに必要な高品質の写真を撮影するためには、カメラを非常に高い精度で向ける必要があるからです。また、宇宙船の振動を最小限に抑えるように特別に設計されているため、機器は振動による歪みなしに画像を撮影できます。[ 114 ] [ 115 ] [ 116 ]
MROの主要ミッション終了までの総費用は7億1660万ドルでした。このうち、4億1660万ドルは宇宙船の開発に、約9000万ドルは打ち上げに、そして2億1000万ドルは5年間のミッション運用に費やされました。2011年以降、MROはインフレ調整後の年間運営コストは平均で年間3,100万ドルである。 [ 117 ] MRO他の長期ミッションと同様に、科学予算は減少傾向にあり、科学活動の縮小につながっている。[ 8 ]： 44
2009 年 9 月にScience誌に掲載された記事[ 118 ]では、火星の新しいクレーターのいくつかが比較的純粋な水の氷を掘り出したと報告されています。露出した後、氷は昇華して徐々に消えていきます。これらの新しいクレーターは CTX カメラによって発見され、年代が測定され、氷の識別は CRISM を使用して確認されました。氷は 5 つの場所で発見され、そのうち 3 つはセブレニア四角形にありました。これらの場所は、55°34′N 150°37′E / 55.57°N 150.62°E / 55.57; 150.62 ; 43°17′N 176°54′E / 43.28°N 176.9°E / 43.28; 176.9 ;および45°00′N 164°30′E / 45°N 164.5°E / 45; 164.5。他の 2 つはDiacria 四角形にあります: 46°42′N 176°48′E / 46.7°N 176.8°E / 46.7; 176.8および46°20′N 176°54′E / 46.33°N 176.9°E / 46.33; 176.9。[ 119 ] [ 120 ]
SHARADのレーダー結果によると、葉状デブリエプロン（LDA）と呼ばれる地形には大量の水氷が含まれていることが示唆されています。バイキングオービターの時代から注目されているこれらのLDAは、崖を取り囲む物質のエプロンです。凸状の地形と緩やかな傾斜があり、これは急な源の崖から流れ出ていることを示唆しています。さらに、葉状デブリエプロンは、地球上の岩石氷河と同様に、表面の線状構造を示すことがあります。[ 121 ] SHARADは、ヘラス平原のLDAが薄いデブリ層（岩石と塵）で覆われた氷河であるという強力な証拠を提供しました。LDAの上部と下部からの強い反射が観測され、純粋な水氷が（2つの反射の間）地形の大部分を構成していることが示唆されています。[ 122 ]フェニックス着陸機の実験とマーズ・オデッセイの軌道上からの研究に基づくと、火星の極北と極南（高緯度）の表面直下に水氷が存在することが知られている。[ 123 ] [ 124 ]
火星グローバルサーベイヤー、マーズオデッセイ、およびMROのデータを使用して、科学者たちは広範囲にわたる塩化物鉱物の堆積物を発見しました。証拠は、これらの堆積物が鉱物を豊富に含む水の蒸発によって形成されたことを示唆しています。この研究は、火星表面の広範囲に湖が点在していた可能性があることを示唆しています。通常、塩化物は溶液から最後に析出する鉱物です。炭酸塩、硫酸塩、シリカはそれらよりも先に析出するはずです。硫酸塩とシリカは、火星探査車によって表面で発見されています。塩化物鉱物のある場所には、かつてさまざまな生命体が生息していた可能性があります。さらに、そのような地域には古代の生命の痕跡が保存されている可能性があります。[ 125 ]
2009年、CRISMチームの科学者グループは、水が存在する環境で形成された9～10種類の鉱物クラスについて報告した。さまざまな種類の粘土（フィロケイ酸塩とも呼ばれる）が多くの場所で発見された。特定されたフィロケイ酸塩には、アルミニウムスメクタイト、鉄/マグネシウムスメクタイト、カオリナイト、プレナイト、および緑泥石が含まれる。炭酸塩を含む岩石は、イシディス盆地の周辺で発見された。炭酸塩は、生命が発達した可能性のあるクラスに属する。マリネリス峡谷周辺の地域では、含水シリカと含水硫酸塩が含まれていることがわかった。研究者らは、テラ・メリディアニとマリネリス峡谷で含水硫酸塩と鉄鉱物を特定した。火星で発見されたその他の鉱物には、ジャロサイト、明礬石、赤鉄鉱、オパール、および石膏がある。これらの鉱物クラスのうち2～5種類は、生命の成長を可能にする適切なpHと十分な水によって形成された。 [ 126 ]
2011年8月4日（火星日2125）、NASAはMROが斜面に暗い筋を発見したと発表した。これは火星の表面または地下を流れる塩水によって引き起こされたと思われる、繰り返し発生する斜面線状構造として知られている。 [ 127 ] 2015年9月28日、この発見はNASAの特別記者会見で確認された。 [ 128 ] [ 129 ]しかし、2017年のさらなる研究では、暗い筋は水が地面を暗くしたのではなく、斜面を滑り落ちる砂や塵の粒によって作られたものであることが示唆された。[ 130 ]
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この記事には、パブリックドメインにあるこの情報源からのテキストが含まれています。エイムズ研究センターの宇宙生物学者クリストファー・P・マッケイは、RSLは探査にはあまり有望な場所ではないと考えている。水が液体であるためには、塩分濃度が高すぎて何も生息できないはずだと彼は言う。「居住可能性について簡単に言えば、それは何の意味もない」と彼は言った。
