マーズ・グローバル・サーベイヤー

2006年11月2日、NASAは太陽電池パネルの調整を指示した後、宇宙船との通信を失った。数日後、宇宙船がセーフモードに入り、さらなる指示を待っていることを示す微弱な信号が受信された。^{[ 3 ]}

2006年11月21日と22日、MGSは火星表面のオポチュニティ探査車との通信を中継できなかった。この事態を受けて、火星探査プログラムマネージャーのフク・リーは、「現実的に、通信を再開するための最も可能性の高い可能性をすべて検討しましたが、マーズ・グローバル・サーベイヤーからの驚くべき科学的観測データの流れが途絶える可能性に直面しています」と述べた。^{[ 6 ]}

2007年4月13日、NASAは、宇宙船のシステムソフトウェアのパラメータ更新の欠陥が宇宙船の喪失の原因であると発表した。^{[ 3 ]}宇宙船は、冗長性とエラーチェックのために、システムソフトウェアの同一のコピーを2つ保持するように設計されていた。その後のソフトウェアの更新で、2人の独立したオペレーターが異なるパラメータで別々のコピーを更新した際に人為的ミスが発生した。その後、修正更新が行われたが、その更新には知らず知らずのうちにメモリの欠陥が含まれており、宇宙船の喪失につながった。

当初、この宇宙船は火星を1火星年（地球の約2年）観測する予定でした。しかし、貴重なデータが得られたため、NASAはミッションを3回延長しました。MGSは高度約450kmの安定した準極円軌道に留まっており 、当初の打ち上げ時である2047年頃以降、火星の表面に墜落すると予想されていました。その時点で、火星を50年間周回しています。これは、宇宙船に付着している可能性のある細菌による火星表面の汚染を防ぐためです。^{[ 4 ]}

MGSには5つの科学機器が搭載された： ^{[ 8 ]}

• マリン・スペース・サイエンス・システムズが運用する火星周回カメラ（MOC）は、当初は火星観測カメラとして知られていましたが、[ ^{9 ] [ 10 ] 3}つの機器を使用しました。狭角カメラは高解像度画像（通常1ピクセルあたり1.5～12m）を撮影する白黒カメラで、赤と青の広角カメラはコンテキスト（1ピクセルあたり240m）と毎日の全球画像（1ピクセルあたり7.5km）を撮影します。MOCは、1997年9月から2006年11月までの4.8火星年にわたる24万枚以上の画像を送信しました。^{[ 11 ]} 
• 火星周回レーザー高度計（MOLA） – MOLAは火星の全球地形を測定するために設計されました。レーザーの一部が2001年6月に寿命を迎えるまで高度計として機能し、その後2006年10月まで放射計として機能しました。^{[ 12 ]}

• 熱放射分光計（TES） – この装置は、熱放射をスキャンすることによって表面の鉱物組成をマッピングしました。^{[ 13 ]}
• 磁力計と電子反射計（MAG/ER） – この装置は惑星の磁場を調査するために使用され^{[ 14 ]}、火星にはグローバルな磁場はなく、むしろ多くの小さな局所的な磁場があることがわかった。
• 超安定発振器（USO/RS） – この装置からの精密な時計測定は、重力場の変動をマッピングするために使用されました。^{[ 15 ]}
• 火星リレー（MR） – 火星リレーアンテナは、火星探査ローバーが火星周回カメラの12MBメモリバッファと連携して地球へデータを中継するのをサポートした。^{[ 8 ] [ 16 ]}

探査機は平均高度378 km (235 mi)で117.65分ごとに火星を一周した。ほぼ完全な円形のほぼ極軌道 (軌道傾斜角 = 93°) は、1時間弱で南極から北極まで移動した。この高度は、軌道を太陽同期軌道にするために選択されたため、探査機が異なる日に同じ地表の特徴を撮影したすべての画像は、同一の照明条件下で撮影された。各周回後、火星が探査機の下を回転したため、探査機は惑星を西に28.62°見た。事実上、MGSは太陽と全く同じ速度であるタイムゾーンから次のタイムゾーンに移動したため、MGSにとっては常に14:00だった。7火星日と88周回後、探査機は59 km東にずれた以前の経路をほぼたどった。これにより、最終的に地表全体を完全にカバーすることが保証された。 ^{[ 8 ]}   

延長されたミッションでは、MGEは直下の惑星を研究することに加えて、天底軌道から外れた画像を取得するためにロールとピッチを実行しました。ロール操作はROTO（Roll Only Targeting Opportunities）と呼ばれ、宇宙船を地上軌道から左右にロールさせて、天底から最大30°離れた画像を撮影しました。宇宙船と惑星間の相対運動を補償するためにピッチ操作を追加することも可能でした。これはCPROTO（Compensation Pitch Roll Targeting Opportunity）と呼ばれ、搭載されているMOC（Mars Orbiting Camera）による高解像度画像撮影を可能にしました。^{[ 19 ]}

さらに、MGSは他の宇宙船や火星の衛星など、他の軌道上の天体の写真を撮影することもできた。1998年には、後にフォボスのモノリスと呼ばれることになる物体を撮影し、MOC画像55103に写っていた。 ^{[ 20 ]}

探査機が撮影した火星表面の高解像度画像数百枚を分析した結果、研究チームは、火星の風化と風によって、地球の砂漠にあるような砂丘などの地形が形成されることを発見した。^{[ 21 ]}

このミッションで得られたその他の発見は以下のとおりです。

• 火星の地殻は、深さ10km以上にも及ぶ層状構造をしている 。これらの層を形成するには、大量の物質が風化し、運搬され、堆積する必要があった。

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  MGSがMOC公開ターゲットプログラムの下で撮影した、アラビアの古いクレーターに見られる地層。地層は火山活動、風、または水中での堆積によって形成される可能性がある。左側のクレーターは台座クレーターである。
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  MGSが撮影したスキアパレッリ・クレーター盆地内のクレーター層。画像はシヌス・サバエウス四角図より。
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  MGSから見た、アイオリス四角形のメサと地層。

• 北半球もおそらく南半球と同じくらいクレーターが多いだろうが、それらのクレーターのほとんどは地中に埋まっている。
• 衝突クレーターなど、多くの地形は埋没していたが、最近になって掘り出された。

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  火星探査機グローバルサーベイヤーがMOCパブリックターゲティングプログラムの一環として撮影した、かつて埋もれていたクレーターが、浸食によって露出しつつある様子。画像はノアキス四角形領域に位置する。
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  かつては溶岩流は覆い隠されていたが、今ではこれらの板状の溶岩流が露出している。
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  クレーターは埋没していたが、現在、浸食によって再び姿を現しつつある。画像はイスメニウス湖四角形エリアに位置する。
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  北半球は表面が滑らかに見えるが、クレーターは覆われている。ここでは、クレーター群が部分的に露出している。画像はセブレニア四角形に位置する。

• 火星の大部分はマントルに覆われており、ごく急な斜面を除いてほぼ全域を覆っている。マントルの表面は滑らかな場合もあれば、穴が開いている場合もある。穴は、地中に埋まっている氷が昇華（氷が直接水蒸気に変化する現象）によって水分が蒸発したためにできたものだと考える人もいる。

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  火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー」が、火星探査委員会（MOC）の公開観測プログラムの一環として撮影した、ファエトンティスの表面のクローズアップ画像。窪みは、地中に埋もれた氷がガス化することによってできたと考えられている。
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  地殻がこの地域の大部分を覆っている。崖面に巨岩がないことに注目してほしい。地殻の縁が見える領域を円で囲んでいる。画像はイスメニウス・ラクス四角形エリアにある。
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  MGSから見たマントル物質。
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  イスメニウス湖の四角形エリアにある、なめらかな岩肌で覆われた険しい崖。この写真はMOC（カナダ国防省）の公開撮影プログラムに基づいて撮影されたものです。

• 一部の地域は赤鉄鉱を豊富に含む物質で覆われている。赤鉄鉱は過去に液体の水によって運ばれた可能性がある。^{[ 22 ]}
• 暗い筋は巨大な塵旋風によって引き起こされたことが判明した。塵旋風の軌跡は頻繁に変化することが観察され、中にはわずか1ヶ月で変化したものもあった。^{[ 23 ]}

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  火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー」がMOCパブリック・ターゲティング・プログラムの下で撮影した、巨大な塵旋風によって作られた大小さまざまな軌跡のパターン。画像はエリダニア四角形領域に位置しています。
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  火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤーが撮影した、ダストデビルの痕跡が写ったケプラー（火星のクレーター） 。ケプラーはエリダニア四角形にある大きなクレーターです。
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  MGSに登場する砂塵旋風。
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  砂塵旋風が発生中で、右側に影が写っている。画像はセブレニア四角形エリアで撮影。

• 南極の残存キャップはスイスチーズのように見え、穴は一般的に数メートルの深さである。穴は毎年大きくなっているため、この地域または半球は温暖化している可能性がある。^{[ 24 ]}しかし、これが地球規模の傾向を表しているという主張は、惑星データセットではなく地域データだけを選別し、 MOCの結果とTESおよび電波科学の結果を比較している（下記参照）。

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  火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤーが観測した、1999年から2001年にかけての南極の変化。スイスチーズのような穴がこの2年間で大きくなっていることに注目してください。
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  MGSが捉えた、スイスチーズのような地形。画像に写っている最大のメサは高さ4メートル。
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  スイスチーズのような地層構造。明るい上層と暗い下層がある。
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  スイスチーズ地形のクローズアップ画像。多角形の模様は、浅い溝によって形成されたと考えられる。

• 熱放射分光計は、大気研究と鉱物学のために赤外線で観測を行った。^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} TESは、バイキング計画以降、火星の惑星気候が冷え込んでいること、^{[ 28 ]}および火星の表面のほぼすべてが火山岩で覆われていることを発見した。

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  火星に存在する数多くの火山の一つ、ケラウニウス・トロス。
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  タルシス四角形地域には溶岩流が流れている。
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  この画像は、オリンポス山の麓から流れ出た、若い溶岩流と古い溶岩流の両方を示しています。平らな部分は新しい溶岩流です。古い溶岩流には、縁に沿って堤防のある水路が見られます。堤防の存在は、多くの溶岩流でよく見られる特徴です。
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  フェニキス・ラクス四角形にある小さな火山。画像は全長1.9マイル（3.1km ）を捉えている。  

• 一部の地域では、家ほどの大きさの巨石が数百個発見された。これは、一部の物質は斜面を下る際にも一体性を保つほど強いことを示している。巨石のほとんどは火山地帯で発見されたため、風化した溶岩流から形成された可能性が高い。^{[ 21 ]}

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  この画像には、家ほどの大きさの岩が点在している。
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  これらの巨岩は、火星の火山であるアスクラエウス・モンス付近にある。火星の火山は、おそらく玄武岩でできた硬い巨岩を形成しており、これは現在の火星の環境における浸食に強い。

• 数千もの暗い斜面の筋が観察された。ほとんどの科学者は、これらは塵の雪崩によって生じたと考えている。^{[ 21 ]}しかし、一部の研究者は水が関係している可能性があると考えている。^{[ 29 ]}

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  MGSが長年にわたり活動していた間、多くの系統樹は変化を遂げた。
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  火星グローバルサーベイヤーが撮影したティホンラヴォフ・クレーターの底面。画像をクリックすると、暗い斜面の筋や層が見えます。ティホンラヴォフ・クレーターはアラビア四角形領域にあります。
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  火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー」がMOC（火星海洋委員会）の公開観測プログラムの下で撮影した、ディアクリア四角形領域の暗い筋。

MGSのデータは、惑星などの中心回転質量の周りを運動する試験粒子の軌道面の小さな歳差運動からなる一般相対論的レンス・ティリング歳差運動のテストを実行するために使用されました。これらの結果の解釈については議論があります。^{[ 30 ] [ 31 ]}

数百もの溝が発見されたが、それらは液体の水から形成されたもので、おそらく比較的最近にできたものと思われる。^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

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  ニュートン・クレーター（南緯41.3047度、東経192.89度）の西に位置するクレーターの北壁にある溝群。火星グローバルサーベイヤー（MOCパブリックターゲティングプログラム）により撮影。画像はファエトンティス四角形領域内に位置する。
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  エリダニア四角形にあるクレーター内の溝。ケプラー大クレーターの北に位置する。また、古い氷河の痕跡と思われる地形も見られる。右側の溝は舌のような形をしている。この写真は、MOC（海洋保護区）の公開撮影プログラムに基づいて撮影された。
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  カイザー・クレーターの片側の壁に見られる溝。溝は通常、クレーターの片側の壁にのみ見られる。
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  ゴルゴナム・カオスの壁にある溝のフルカラー画像。画像はファエトンティス四角形エリアにあります。

火星のいくつかの水路には、持続的な流体の流れを示唆する内部水路が見られる。最もよく知られているのは、ナネディ峡谷にある水路である。ニルガル峡谷にも別の水路が発見されている。^{[ 21 ]}

2006年12月6日、NASAはテラ・シレヌムとケンタウリ・モンテスの2つのクレーターの写真を公開した。これらの写真は、1999年から2001年の間に火星に水が流れていたことを示しているように見える。これらの写真はマーズ・グローバル・サーベイヤーによって撮影されたもので、火星に関する我々の知識と、火星に水が存在するかどうかという問題に対する、この探査機の最後の貢献となる可能性が高い。^{[ 35 ]}