Setelah hampir 20 tahun beroperasi, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) NASA terus berjalan, melakukan manuver baru untuk mengekstrak lebih banyak ilmu dari pesawat ruang angkasa yang sibuk ini saat mengorbit Planet Merah. Insinyur telah secara efektif mengajarkan probe untuk berguling sehingga hampir terbalik. Hal ini memungkinkan MRO untuk melihat lebih dalam ke bawah tanah saat mencari air cair dan beku, di antara hal lainnya.
Kemampuan baru adalah
<detailed>
dalam sebuah makalah yang baru-baru ini dipublikasikan di
Jurnal Ilmu Planetary
mendokumentasikan tiga ” gulungan besar “, seperti yang disebut misi tersebut, yang dilakukan antara tahun 2023 dan 2024.
“Tidak hanya bisa mengajarkan trik baru kepada pesawat ruang angkasa yang sudah tua, Anda juga dapat membuka area baru di bawah permukaan untuk dieksplorasi dengan melakukan hal itu,” kata salah satu penulis makalah tersebut, Gareth Morgan dari Institut Sains Planet di Tucson, Arizona.
Orbiternya awalnya dirancang untuk berguling hingga 30 derajat ke segala arah agar dapat menunjuk instrumennya pada target permukaan, termasuk situs pendaratan potensial, kawah dampak, dan lainnya.
“Kami unik karena pesawat ruang angkasa lengkap beserta perangkat lunaknya dirancang untuk memungkinkan kami melakukan pendaratan sepanjang waktu,” kata Reid Thomas, manajer proyek MRO di Laboratorium Propulsi Jet NASA di California Selatan.
Proses untuk melakukan gerakan roll tidaklah sederhana. Pesawat ruang angkasa membawa lima instrumen ilmu pengetahuan yang beroperasi dan memiliki persyaratan orientasi yang berbeda. Untuk menargetkan titik tertentu di permukaan dengan satu instrumen, pesawat orbit harus melakukan roll secara khusus, yang berarti instrumen lain mungkin memiliki pandangan yang kurang menguntungkan tentang Mars selama manuver tersebut.
Itulah sebabnya setiap roll rutin direncanakan beberapa minggu di muka, dengan tim instrumen bernegosiasi siapa yang melakukan ilmu pengetahuan dan kapan. Kemudian, sebuah algoritma memeriksa posisi MRO di atas Mars dan secara otomatis mengirim perintah kepada pesawat ruang angkasa untuk berguling sehingga instrumen yang sesuai mengarah ke titik yang benar di permukaan. Pada saat yang sama, algoritma tersebut mengirim perintah kepada array surya pesawat ruang angkasa untuk berputar dan melacak matahari serta antena gain tinggi untuk melacak Bumi untuk mempertahankan daya dan komunikasi.
Gulungan yang sangat besar, yang berukuran 120 derajat, memerlukan perencanaan yang lebih banyak lagi untuk menjaga keamanan pesawat ruang angkasa. Imbalannya adalah manuver baru ini memungkinkan instrumen tertentu yang disebut Radar dangkal (SHARAD) untuk memiliki pandangan yang lebih dalam tentang Mars daripada sebelumnya.
Dirancang untuk mengintai dari sekitar setengah mil hingga sedikit lebih dari satu mil (1 hingga 2 kilometer) di bawah permukaan tanah, SHARAD memungkinkan ilmuwan membedakan antara material seperti batu, pasir, dan es. Radar ini sangat berguna dalam menentukan di mana es dapat ditemukan cukup dekat dengan permukaan sehingga astronot masa depan suatu hari nanti mungkin dapat mengaksesnya. Es akan menjadi kunci untuk menghasilkan bahan bakar roket untuk perjalanan pulang dan penting untuk mempelajari lebih lanjut tentang iklim, geologi, dan potensi kehidupan di Mars.
Tetapi meskipun SHARAD luar biasa, tim tahu bahwa itu bisa menjadi lebih baik lagi.
Untuk memberikan kamera seperti High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) pandangan terbaik di depan MRO, dua segmen antena SHARAD dipasang di bagian belakang pengorbit. Meskipun pengaturan ini membantu kamera, hal ini juga berarti bahwa sinyal radio yang dikirim SHARAD ke permukaan di bawahnya akan bertemu dengan bagian-bagian pesawat ruang angkasa, mengganggu sinyal dan menghasilkan gambar yang kurang jelas.
Instrumen SHARAD dirancang untuk dekat permukaan bawah, dan ada beberapa area terpilih di Mars yang hanya di luar jangkauan kami,” kata Morgan, seorang peneliti bersama dalam tim SHARAD. “Banyak hal yang bisa dipelajari dengan melihat lebih dekat ke area-area tersebut.
Pada tahun 2023, tim memutuskan untuk mencoba mengembangkan gulungan sangat besar berukuran 120 derajat untuk memberikan jalur gelombang radio yang tidak terhalangi ke permukaan. Apa yang mereka temukan adalah bahwa manuver ini dapat memperkuat sinyal radar hingga 10 kali lebih banyak, memberikan gambaran yang jauh lebih jelas tentang bawah tanah Mars.
Tetapi gulungan terlalu besar sehingga antena komunikasi pesawat ruang angkasa tidak mengarah ke Bumi, dan array surya tidak dapat melacak matahari.
” Gulungan yang sangat besar memerlukan analisis khusus untuk memastikan kita akan memiliki cukup daya pada baterai kita agar kita dapat melakukan gulungan dengan aman, ” kata Thomas.
Mengingat waktu yang terlibat, misi ini membatasi dirinya pada satu atau dua gulungan besar dalam setahun. Tapi para insinyur berharap untuk menggunakan mereka lebih sering dengan menyederhanakan proses.
Sementara para ilmuwan SHARAD mendapatkan manfaat dari perubahan baru ini, tim yang bekerja dengan instrumen MRO lainnya, Klimatologi Mars Sounder, sedang memanfaatkan kemampuan gulung standar MRO.
Instrumen yang dibangun oleh JPL adalah sebuah radiometer yang berfungsi sebagai salah satu sumber informasi paling rinci tentang atmosfer Mars yang tersedia. Mengukur perubahan suhu yang halus sepanjang musim-musim yang banyak, Mars Climate Sounder mengungkapkan mekanisme internal dari badai debu dan pembentukan awan. Debu dan angin penting untuk dipahami: Mereka terus-menerus membentuk ulang permukaan Mars, dengan debu yang dibawa angin menutupi panel surya dan membahayakan kesehatan astronot masa depan.
Mars Climate Sounder dirancang untuk berputar pada gimbalku sehingga dapat mendapatkan pandangan terhadap horison dan permukaan Mars. Ini juga memberikan pandangan ke ruang angkasa, yang digunakan oleh para ilmuwan untuk mengkalibrasi instrumen tersebut. Namun pada tahun 2024, gimbalku yang sudah tua menjadi tidak dapat diandalkan. Kini Mars Climate Sounder bergantung pada gulungan standar MRO.
Guling-guling digunakan untuk membatasi ilmu kami,” kata Armin Kleinboehl, penyelidik utama sementara Mars Climate Sounder dari JPL, “tapi kami telah mengintegrasikannya ke dalam perencanaan rutin kami, baik untuk pandangan permukaan maupun kalibrasi.
