Pause i nedbremsingen av Mars Global Surveyor, med observasjoner av Mars

Av Erik Tronstad

NASA har nå tatt en pause i nedbremsingen av Mars Global Surveyor frem til september 1998. En motoravfyring klokken 09.57 norsk tid fredag 27. mars 1998 hevet banens laveste punkt over Mars til 170 km høyde, over Mars-atmosfæren. Frem til da hadde laveste punkt ligget knapt 120 km over Mars, i de øvre delene av atmosfæren.

Klokken 20.20 norsk tid samme dag begynte man å slå på de vitenskapelige instrumentene om bord i Mars Global Surveyor. De første observasjonene av Mars, etter at man tok pause i nedbremsingen, skulle vært gjort i dag, lørdag 28. mars 1998.

Da Mars Global Surveyor gikk inn i bane rundt Mars 12. september 1997, var banens laveste og høyeste punkter henholdsvis 263 km og 54 026 km. Omløpstiden var 44 timer og 59,5 minutter. Kort tid etter ble laveste punkt senket til 110 km. På hvert omløp passerte Mars Global Surveyor gjennom de øvre, tynne delene av Mars-atmosfæren. Gassmotstanden der bremset ned romfartøyet litt, og reduserte dermed største banehøyde. Planen var å fortsette med dette til nå i mars 1998. Da ville største banehøyde være blitt redusert til noen hundre kilometer, og banen skulle gjøres sirkulær. Problemer med det ene av Mars Global Surveyors to solcellepaneler i oktober 1997, gjorde at disse planene måtte endres betydelig. Laveste banehøyde ble økt og nedbremsingsprosessen gikk langsommere. Man bestemte seg også for å ta et halvt års pause fra nå av, mars 1998, og til september 1998.

Nedbremsingsprosessen har nå redusert største banehøyde fra de opprinnelige 54 026 km og til 17 864 km. Laveste punkt i banen er nå, som nevnt, 170 km. Omløpstiden er redusert fra knapt 45 timer og til 11,6 timer.

Fra nå og frem til kommende september skal Mars Global Surveyor brukes til vitenskapelige observasjoner av Mars. De viktigste målområdene for fotografiske observasjoner er i første omgang landingsstedene til Mars Pathfinder og begge Viking-landerne, samt de mye omtalte overflatestrukturene i Cydonia-området på Mars. Bilder Viking-romfartøyene tok fra bane av Cydonia-området viser strukturer som enkelte bestemt mener viser store «ansikter» på Mars. I visse kretser tolkes dette som kunstige strukturer reist på Mars av en eller annen tidligere sivilisasjon. Viking-bildene har for dårlig oppløsning til at man kategorisk kan avvise denne tolkningen.

Da Mars Global Surveyor ble skutt opp, annonserte NASA at man ville la romfartøyet ta nye bilder av Cydonia-området, når Mars Global Surveyor hadde passeringer over dette området på Mars. NASA uttalte også at man ville annonsere når disse passeringene fant sted og når bildene fra dem ville bli offentliggjort.

De nevnte problemene med ett av Mars Global Surveyors to solcellepaneler sist høst, førte til modifikasjoner i nedbremsingsplanene for romfartøyet. Endringene dette har medført i observasjonsplanene for Mars Global Surveyor, har gjort at man kan foreta disse observasjonene tidligere i programmet enn opprinnelig planlagt.

Banen til Mars Global Surveyor vil ikke passere rett over noen av disse målområdene, som har følgende beliggenhet:

Siden Mars Global Surveyor ikke vil passere rett over noen av målene, må man rotere romfartøyet. Dermed kan kameraene om bord sveipe over de interessante områdene når Mars Global Surveyor passerer sydover og kommer nærmere og nærmere Mars-overflaten. Alle observasjonene vil følgelig bli gjort på skrå, sett fra Mars Global Surveyor. (Når romfartøyet i mars 1999 starter to år med systematisk kartlegging av Mars, vil det hele tiden være vendt direkte ned mot overflaten rett under seg, aldri på skrå.) Banegeometrien gir flere gode anledninger til å fotografere de nevnte stedene i de kommende fem månedene.

Fra 400 km avstand har høyoppløsningskameraet om bord i Mars Global Surveyor et synsfelt på 3 km. Siden kameraet vil sveipe over overflaten mens Mars Global Surveyor beveger seg, vil lengden på hvert bildeopptak være flere kilometer. Oppløsningen, eller utstrekningen på de minste objektene som kan ses på 400 km avstand, er omtrent 1,4 m.

Både Mars Pathfinder og Viking-landerne har en utstrekning på omtrent 2 m, nær de minste gjenstandene Mars Global Surveyors kamera kan «se». Strukturene i Cydonia-området har derimot en utstrekning på 1-2 km. Følgelig vil de være svært godt synlige og nesten fylle hele bredden av kameraets opptaksfelt.

Etter at Mars Global Surveyors bane nå er hevet opp over Mars-atmosfæren, trenger man noen omløp rundt Mars for å få bestemt baneparametrene til den nye banen helt nøyaktig. Før man kjenner disse, kan man ikke si noe om den nøyaktige avstanden fra Mars Global Surveyor og til de forskjellige målene på de ulike passeringene. Avstanden kan dermed bli større enn de 400 km som er brukt som eksempel, eller mindre.

Sannsynligheten for at målene man er interessert i skal havne innenfor kameraets synsfelt, varierer mellom 30 % og 50 %. Grunnen til dette er at det er flere kilder til feil eller usikkerheter forbundet med innrettingen av romfartøy og kamera.

En feilkilde er hvor gode (eller dårlige) de nåværende kartene over Mars er. De siste månedene har man periodevis gjort noen observasjoner med Mars Global Surveyors laserhøydemåler og kameraer. De tyder på at posisjonene til observerte objekter på Mars-overflaten ligger 1-2 km fra de posisjonene de har på karter basert på observasjoner Viking-romfartøyene gjorde.

En annen feilkilde ligger i usikkerheten man har når det gjelder hvor godt Mars Global Surveyors fremtidige bane kan beregnes. En fjerde feilkilde skyldes at Mars' rotasjon gjør at usikkerheter i Mars Global Surveyors posisjon langs banen, gir en usikkerhet også på tvers av baneretningen. Den siste feilkilden ligger i hvor nøyaktig romfartøyet kan roteres og rettes inn i en bestemt retning.

Når alle disse feilkildene kombineres med de riktige statistiske metoder med avstanden fra Mars Global Surveyor og til de forskjellige målene, får man anslag for sannsynlighetene for at de havner innenfor kameraets synsfelt. Denne sannsynligheten varierer fra 70 % om avstanden er 1000 km, til 25 % når målene er 400 km fra romfartøyet.

Allerede i løpet av april 1998 vil Mars Global Surveyor passere nær hvert av de ovenfor omtalte målområdene. Er vi heldige, har vi om en måneds tid bilder av dem. Dog er det, som nevnt, en betydelig usikkerhet involvert i disse bildeopptakene.