Présentation
Instruments
Arrivée
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La caméra est un télescope astigmatique à 3 miroirs avec des optiques légères en Zerodur (verre céramique très homogène dont les caractéristiques mécanique et thermique sont très stables sur une large gamme de température) monté sur une structure composite en graphite. L'objectif Cassegrain avec relais optiques et 2 miroirs de repliement est optimisé pour limiter la diffraction. Il est à champ étroit pour être compatible avec le principe d'acquisition de type "push-broom". Le détecteur est équipé de filtres fournissant des images sur 3 longueurs d'ondes : rouge (550 à 850 nm), bleu-vert (400 à 600 nm) et proche infra-rouge (800 à 1000 nm).
Les capteurs CCD sont montés en quinconce pour couvrir toute la largeur du couloir balayé sans trous de couverture. Les bandes bleu-vert et proche infrarouge sont équipées de deux jeux de capteurs CCD permettant d'obtenir des lignes de 4 048 pixels. Le canal rouge est équipé de 10 capteurs CCD fournissant 20 264 pixels par ligne. Chaque ligne couvrira environ 6 kilomètres à 300 kilomètres d'altitude, ce qui se traduira par une résolution de 30 centimètres par pixel.
 Capteur avec filtres installé au plan focal |
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| Le miroir primaire à un diamètre de 50 centimètres | |
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Pour obtenir à la fois une très haute résolution et bon rapport signal sur bruit, chaque capteur est en fait équipé de 128 lignes de pixels. Les charges des CCD de la ligne 1 sont transférées aux lignes suivantes de manière synchrone avec la vitesse sol du satellite. Le capteur accumule donc la lumière émise par chaque portion de sol martien correspondant à 1 pixel sur 128 pixels. La caméra peut adapter l'intégration de la lumière d'un pixel sur 8, 32, 64 ou 128 étapes pour utiliser la capacité maximale des capteurs en fonction de la luminosité de la scène.
Une image nominale en haute résolution est constituée de 40 000 lignes de 20 000 pixels. En fonction de la distance Terre-Mars et du taux de compression, il faudra entre 4 et 48 heures pour transmettre une image.
La caméra de contexte ou CTX travaillera de concert avec la caméra haute résolution et le spectromètre de détection de minéraux. Comme son nom le suggère, les prises de vue de cette caméra permettront de situer le contexte des images et des données transmises par les 2 autres instruments. L'ensemble des 3 instruments constituera un outil très puissant pour analyser en détail les terrains stratifiés observés par Mars Global Surveyor. Les stratifications peuvent en effet être d'origine sédimentaire, volcanique (cendre ou lave) ou éolienne. En combinant les informations recueillies par la caméra haute résolution, la caméra de contexte et les données minéralogiques du spectromètre, il devrait être possible de déterminer laquelle des 3 précédentes hypothèses est la bonne.
D'une altitude de 400 kilomètres, les images de la CTX couvriront une surface de 40 kilomètres de large avec une résolution de 8 mètres par pixel.
MARCI permettra de suivre l'évolution journalière, saisonnière et annuelle des changements climatiques martiens. Elle fournira également un bulletin météorologique quotidien.
MARCI observera aussi les tempêtes de poussière et les variations de la calotte polaire sur 5 bandes de fréquences visibles différentes. Les variations d'ozone, de poussière et de dioxyde de carbone atmosphérique seront détectées par des observations dans l'ultraviolet sur 2 longueurs d'onde différentes.
CRISM est un spectromètre conçu pour étudier les résidus de minéraux qui se forment en présence d'eau lorsque cette dernière existait sous forme liquide sur Mars.
CRISM décompose la lumière réfléchie par la surface de Mars en un spectre dans lequel il est capable d'identifier 560 couleurs couvrant les longueurs d'ondes du visible et de l'infrarouge. La séparation de ce grand nombre de couleurs permettra de détecter les minéraux les plus courants en se basant sur leur caractéristique d'absorber de préférence une certaine longueur d'onde. Voici un exemple d'image obtenu par le spectromètre de Pathfinder qui n'était capable de détecter que 3 couleurs (vert, rouge et infrarouge) et qui montre que les roches sont recouvertes d'une pellicule d'oxyde de fer.
Avec une résolution de 18m/pixel à 300 kilomètres d'altitude, le spectromètre pourra analyser des formations rocheuses de la taille d'une maison. Il sera ainsi possible de déterminer avec précision la minéralogie de la surface. Le champ couvert par l'instrument est d'environ 18 mètres de large et 10,5 kilomètres de long lorsque l'orbiteur passe à 300 kilomètre de la surface de Mars.
Pour contrôler les coûts et les risques, CRISM s'appuie largement sur des technologies développées pour la sonde cométaire CONTOUR et l'orbiteur de Mercure, MESSENGER.
Le sondeur climatique martien mesurera la température, l'humidité et la quantité de poussière présente dans l'atmosphère martienne. Ces données sont nécessaires pour mieux comprendre le climat et la météorologie martienne et les variations potentielles futures. Elles permettront également d'expliquer pourquoi et comment les calottes polaires varient en fonction des conditions atmosphériques et de l'énergie reçue du soleil.
En analysant le spectre électromagnétique du visible à l'infrarouge sur 9 canaux différents, il sera possible de générer quotidiennement une carte météo globale tridimensionnelle de jour comme de nuit. Ces cartes montreront la température, la pression, l'humidité et la poussière présente à différentes altitudes. Ce sont exactement les mêmes types de données que les météorologistes utilisent pour comprendre et prévoir le temps et le climat sur Terre.
SHARAD est un radar travaillant dans la bande 15-25 MHz, conçu pour détecter les variations des caractéristiques électriques du sous-sol. Ces caractéristiques dépendent de la nature des matériaux rencontrés. L'eau et les roches de forte densité sont très conducteurs et réfléchissent fortement les ondes radar. Des changements dans la structure géologique du sol en profondeur reliés à l'histoire de la planète seront également visibles.
SHARAD est un instrument complémentaire à MARSIS de Mars Express. La profondeur de sondage de MARSIS est de plusieurs kilomètres alors que SHARAD ne sondera que sur un kilomètre de profondeur. La résolution verticale de SHARAD est par contre très supérieure à celle de MARSIS et devrait atteindre une quinzaine de mètres. Ces caractéristiques permettront de vérifier s'il existe des réservoirs d'eau à faible profondeur et de repérer d'éventuelles cibles pour de futures missions de forage.
Bien que conçu sur la même base que MARSIS, la conception de SHARAD n'a pas pu bénéficier des données recueillies par MARSIS à cause des lancements rapprochés. En conséquence les risques associés aux incertitudes concernant l'environnement martien (ionosphère, atténuation de la croûte et nature des interfaces géologiques) s'appliquent à la fois à MARSIS et à SHARAD.
Tout comme MARSIS, SHARAD est une contribution de l'agence spatiale italienne.
Electra est un ensemble de télécommunication qui permettra à Mars Reconnaissance Orbiter de servir de relais de communication et d'aide à la navigation pour les futures sondes martiennes. Lorsqu'une nouvelle sonde, également équipée d'un ensemble Electra, s'approchera de Mars, elle recevra les signaux UHF émis par MRO et pourra déterminer avec plus de précision sa distance et sa vitesse par rapport à la planète.
Electra permettra également de localiser avec précision les futurs atterrisseurs et relaiera les données recueillies par ces derniers, vers la Terre.
Cette caméra est une expérience qui devrait permettre d'améliorer la précision d'atterrissage des futurs atterrisseurs. Entre 30 et 2 jours avant son insertion sur orbite martienne, la caméra de navigation prendra des photos de Phobos et Deimos, les deux lunes de Mars. En comparant les positions de ces lunes par rapport aux positions théoriques vis-à-vis du fond étoilé, les responsables de cette expérience détermineront avec précision la position de la sonde par rapport à Mars.
Cette caméra n'est pas nécessaire à la mise sur orbite martienne de MRO. Les données de cette expérience seront utilisées pour démontrer que cette technique est valide pour garantir une arrivée précise des futures sondes. Cette précision sera surtout utile aux futurs atterrisseurs afin de les guider avec plus de sécurité jusqu'à leurs zones d'atterrissage.
Mars Reconnaissance Orbiter testera une nouvelle bande de fréquence pour les communications radio.
Aujourd'hui les sondes spatiales utilisent la bande X (8 gigahertz) pour communiquer avec la Terre. L'objectif de cette expérience est de tester les communications en bande Ka (32 gigahertz). Cette bande de fréquence permettra d'augmenter de manière significative le taux de transmission (bits/seconde) des données. L'émetteur bande Ka ne servira que pour expérimenter ce nouveau canal de transmission pour les missions futures.
Cet instrument va étudier le décalage Doppler des signaux radios pour déterminer le champ gravitationnel. Ces observations permettront d'étudier la structure profonde de Mars sur plusieurs centaines de kilomètres et de mesurer la rigidité de la planète dans son ensemble.
Le champ gravitationnel donnera également des indications sur la densité de l'atmosphère à l'altitude de la sonde et sur les changements saisonniers des lieux de déposition du dioxyde de carbone.
Les données de cet instrument seront utilisées pour déterminer la densité de l'atmosphère à l'altitude de la sonde. Ces informations permettront de déterminer les relations qui existent entre la basse et la haute atmosphère, et les effets des variations saisonnières des vents et des tempêtes de poussière sur la densité de l'atmosphère.
© Images NASA