Добавление в прошлом году двух новых космических аппаратов на орбите Марса увеличило количество активных орбитальных аппаратов Марса до пяти, что является самым большим показателем за всю историю. Миссия НАСА «Атмосфера и летучая эволюция Марса» (MAVEN) и индийская орбитальная миссия на Марс присоединились к Марсианскому экспрессу 2003 г. от ЕКА (Европейское космическое агентство) и к двум от НАСА: «Марс-одиссей» 2001 г. и орбитальный аппарат разведки Марса 2006 г. (MRO). Недавно усовершенствованный процесс предотвращения столкновений также отслеживает приблизительное местоположение NASA Mars Global Surveyor, орбитального аппарата 1997 года, который больше не работает.Важно не только общее количество, но и типы орбит, которые миссии используют для достижения своих научных целей.
MAVEN, достигший Марса 21 сентября 2014 года, изучает верхние слои атмосферы. Он летит по вытянутой орбите, иногда дальше от Марса, чем другие орбитальные аппараты НАСА, а иногда ближе к Марсу, поэтому он пересекает высоты, занятые этими орбитальными аппаратами. В целях безопасности НАСА также отслеживает положение орбитальных аппаратов ЕКА и Индии, которые летают по вытянутым орбитам.«Раньше предотвращение столкновений координировалось навигационными группами Odyssey и MRO», — сказал Роберт Шотвелл, главный инженер Марсианской программы Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния. «Вероятность возникновения проблемы была меньше.
Высокоэллиптическая орбита MAVEN, пересекающая высоты других орбит, изменяет вероятность того, что кому-то понадобится выполнить маневр для предотвращения столкновений. Теперь мы гораздо более внимательно отслеживаем все орбитальные аппараты. низкая вероятность того, что потребуется маневр, но это то, чем мы должны управлять ».
Управление движением на Марсе намного проще, чем на околоземной орбите, где более 1000 активных орбитальных аппаратов плюс дополнительное неактивное оборудование добавляют опасности. Однако по мере того, как исследование Марса усиливается и будет продолжаться в будущих миссиях, меры предосторожности усиливаются.
Новый процесс был создан для управления этим ростом, поскольку в ближайшие годы к орбитальному сообществу Марса добавляются новые члены.Все пять активных орбитальных аппаратов Марса используют службы связи и слежения, предоставляемые Сетью дальнего космоса НАСА, которой управляет Лаборатория реактивного движения. Это сводит воедино информацию о траекториях, и инженеры могут выполнять компьютерные прогнозы будущих траекторий с точностью до нескольких недель для сравнения.
«Это функция мониторинга, позволяющая предвидеть, когда будет интенсивное движение», — сказал Джозеф Гуинн, менеджер отдела проектирования миссий и навигации JPL. «Когда прогнозируется, что два космических корабля подойдут слишком близко друг к другу, мы заранее предупреждаем людей, чтобы проектные группы могли начать согласовывать необходимость каких-либо маневров».Степень неопределенности в предсказании местоположения орбитального аппарата Марса на несколько дней вперед составляет более мили (более двух километров).
Расчет прогнозов на несколько недель вперед увеличивает неопределенность до десятков миль или километров. В большинстве случаев, когда столкновение нельзя исключить из прогнозов на две недели вперед, повышение точности прогнозов по мере приближения даты исключает столкновение без необходимости принятия мер по предотвращению. Команды миссий для соответствующих орбитальных аппаратов уведомляются заранее, когда прогнозы указывают на возможность столкновения, даже если такая возможность, вероятно, исчезнет в последующих прогнозах.
Такая ситуация произошла в новогодние выходные 2015 года.3 января автоматический мониторинг определил, что две недели спустя MAVEN и MRO могут подойти на расстояние около двух миль (трех километров) друг от друга, с большой неопределенностью в отношении точного расстояния прохождения. Хотя это была суббота, команды, управляющие орбитальными аппаратами, получили автоматические сообщения.«В этом случае, прежде чем сроки стали достаточно короткими, чтобы потребовалось спланировать маневр уклонения, неопределенность уменьшилась, и это исключило вероятность того, что два космических корабля подойдут слишком близко друг к другу», — сказал Гуинн.
Ожидается, что это будет обычная схема с предварительным предупреждением о начале мониторинга на более высоком уровне и начальных обсуждениях вариантов.Если бы потребовалась подготовка к маневру уклонения, команды космического корабля были бы написаны, проверены и одобрены для готовности, но такие команды не будут отправлены космическому кораблю, если прогнозы на день или два вперед не покажут вероятность опасного соединения. Степень неопределенности точного местоположения каждого космического корабля варьируется, поэтому близость, считающаяся небезопасной, также варьируется.
В некоторых ситуациях проекция на день вперед двух летательных аппаратов, приближающихся друг к другу на расстоянии около 100 ярдов (100 метров), может вызвать маневр.Новый формальный процесс предотвращения столкновений на Марсе является частью автоматизированного процесса оценки соединения дальнего космоса, проводимого НАСА.
Дополнительным преимуществом этого является то, что информация о том, когда два орбитальных аппарата будут находиться рядом друг с другом — хотя и на безопасном расстоянии друг от друга — может использоваться для планирования координированных научных наблюдений. Пара могла смотреть на какую-то часть Марса или его атмосферу практически с одной и той же точки зрения одновременно с дополнительными инструментами.
Odyssey, MRO и MAVEN — вместе с двумя активными марсоходами НАСА, Opportunity и Curiosity — являются частью роботизированного исследования Марса НАСА, которое готовит путь для миссий с участием людей в 2030-х годах и позже, в Путешествии НАСА на Марс. стратегия.Центр космических полетов имени Годдарда НАСА руководит проектом MAVEN для Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне. Главный исследователь MAVEN работает в Лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо. JPL, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, управляет программой NASA по исследованию Марса и проектами Odyssey и MRO для Управления научных миссий.
Lockheed Martin Space Systems, Денвер, построила все три марсианских орбитальных аппарата НАСА.