Der Mars Reconnaissance Orbiter untersucht den Roten Planeten in einer bisher nicht gekannten Detailgenauigkeit und startete am 12. August 2005 vom Kennedy Space Center aus. Der Orbiter ist die schwerste Sonde seit dem Viking Programm, die zu unserem nächsten Nachbarn geschickt wurde, und ist Amerikas Antwort auf die europäische Mars Express Sonde. Seit November 2006 hat die von Lockheed Martin gebaute Sonde ihre Primärmission begonnen, obwohl sie den Mars schon am 10. März 2006 erreichte, benötigte die Sonde die Zeit, um durch ein aerobraking Manöver ihren Zielorbit zu erreichen.

Die technischen Daten der Sonde sind sehr beeindruckend und nach Angaben der NASA wurde sowohl die Auflösung der Kameras als auch die Sendeleistung der Antenne um ein Vielfaches gegenüber den vorherigen Marsmissionen gesteigert.

Untersucht werden soll der Planet Mars von der oberen Atmosphäre bis hin zu den unterirdischen Bodenschichten. Dazu wollen die Forscher auch die Geschichte und Verteilung des marsianischen Wassers studieren. Des weiteren soll der Orbiter nach zukünftigen Landeplätzen suchen und als Hochgeschwindigkeitskommunikationsrelay dienen.

Gestartet wurde die Sonde mit einer 57,4 m großen Atlas V-401 Rakete, der kleinsten Rakete der Atlas V Familie und allein die Sonde wog über 2 t. Die Gesamtstartmasse wurde mit stolzen 333.000 kg angegeben, wovon alleine 305.000 kg auf den Treibstoff der Rakete entfielen. Dieser war notwendig um die Sonde auf 11.000 m/s (39.600 km/h) zu beschleunigen.

Die Kosten für diese Mission werden auf $ 720 Millionen beziffert. ($ 450 Millionen für die Entwicklung der Sonde und der wissenschaftlichen Ausrüstung; $ 90 Millionen für den Start und $ 180 Millionen für den laufenden Betrieb).

Instrumente

Optical Navigation Camera  (ONC) – Diese Navigationskamera, die eigentlich für einen Flug zum Mars nicht notwendig ist, soll auf dieser Mission ausgiebig getestet werden und bei Erfolg auch bei zukünftigen Mission verwendet werden. So wird die Kamera zahlreiche Bilder von den beiden Marsmonden Phobos und Deimos aufzeichnen.

Mars Climate Sounder (MCS) – Dieses Instrument wird die Temperatur, Luftfeuchtigkeit und den Staubgehalt der marsianischen Atmosphäre untersuchen und so zum Verständnis des Marswetters beitragen. Insbesondere soll auch geklärt werden, warum die Polarkappen des Mars in Verbindung mit der Atmosphäre und der Sonneneinstrahlung so stark variieren.

Das Instrument ist in der Lage auf neun Kanälen zu „sehen“, vom sichtbaren – (0.3-3.0 Mikrometer) bis hin zum Infrarotbereich (12-50 Mikrometer) des Elektromagnetischen Spektrums. Außerdem wird es eine 3-dimensionale globale Wetterkarte der Tag- und Nachtseite erstellen.

High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) – Diese Kamera wird verschiedene Regionen des Mars in einer bisher unerreichten Detailgenauigkeit und Auflösung ablichten und ist in der Lage selbst 1 Meter große Objekte zu identifizieren. Für mineralogische Untersuchungen kann die Kamera auch im nahen Infrarotbereich arbeiten und aus einer Höhe von 200-400 Kilometern selbst basketballgroße (30-60 Zentimeter) Objekte darstellen.

Mars Color Imager (MARCI) – Wird eine globale Karte der saisonalen Änderungen auf dem Mars erstellen und Daten für einen täglichen Wetterbericht liefern. Des weiteren wird dieses Instrument nach Staubstürmen Ausschau halten und die Polarkappen des Planeten untersuchen. Außerdem wird es Untersuchungen im Ultravioletten Bereich durchführen, um Änderungen des Ozon-, Staub- und Kohlenstoffdioxidgehaltes der Atmosphäre aufzuzeichnen.

Des weiteren sollen auch neue Radiofrequenzen zur Kommunikation getestet werden, das so genannte Ka-band (32 Ghz), soll für eine 4-mal höhere Datenübertragungsrate sorgen. Bisher verwendete die NASA bei ihren Missionen das X-band (8 Ghz).

Daneben gibt es noch folgende Instrumente:

Compact Reconnaissance Imaging Spectrometers for Mars (CRISM)
Shallow Subsurface Radar (SHARAD)
Gravity Field Investigation Package
Context Camera (CTX)

Antriebssystem

Die Sonde benutzt einen Einkomponententreibstoff (Hydrazin) und ist deshalb auf keinen Oxidator angewiesen. Der Treibstofftank fasst 1187 kg und reicht aus um die Geschwindigkeit der Sonde um 1,4 km/s (5.040 km/h) zu verändern und allein 70 % wurden gebraucht, um in einen Marsorbit einschwenken zu können. 

Außerdem befinden sich insgesamt 20 Raketentriebwerke als so genannte „thrusters“ an Bord. Davon sind 6 größere thrusters, welche jeweils eine Schubkraft von 170 Newton und zusammengeschaltet immerhin 1020 Newton Schubkraft liefern. Daneben gibt es noch 6 mittlere thrusters mit jeweils 22 Newton Schubkraft für Kurskorrekturen an Bord und 8 kleinere thrusters mit jeweils 0,9 Newton Schubkraft, die zum Einsatz kommen, wenn sich die Sonde in einer Umlaufbahn um den Planeten befindet.

Energieversorgung

Die Stromversorgung des Orbiters erfolgt allein durch zwei jeweils 5,35 m lange und 2,53 m breite Solarpaneele, die aus 3.744 einzelnen Solarzellen mit einer Oberfläche von etwa 10 m² bestehen. Die sehr effizienten Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von 26% und sind so angeschlossen, dass sie eine konstante Spannung von 32 V liefern, auf welche die Instrumente der Sonde ausgelegt sind. Die gesamte Energieausbeute der beiden Solarpanels im Mars-Orbit beträgt rund 2.000 Watt (im Erdorbit läge die Energieausbeute bei 6.000 Watt). Da die Solarpaneele während des Aerobraking Manövers als eine Art „Fallschirme“ agieren und durch Reibung mit der Marsatmosphäre entsprechend erwärmt werden, wurden sie speziell für diesen Fall ausgelegt.

Außerdem führt der Orbiter zwei wiederaufladbare Nickelmetallhydridbatterien mit, die zur Stromversorgung während der Flugphasen genutzt werden, in welchen die Solarpanels keine Sonnenenergie liefern. Dies geschieht beispielsweise, wenn die Sonde in den Marsschatten eintritt. Jede Batterie hat eine Kapazität von 50 Amperestunden. Da die zur Verfügung stehende Spannung mit dem fortschreitenden Entladen der Batterie fällt und bei einem Absenken der Spannung auf etwa 20 V der Bordcomputer sich abgeschaltet, kann die Sonde nur etwa 40% der Batteriekapazität nutzen.

Zukunft

Die nächsten Marsmissionen der NASA sind allesamt Lander. So ist 2007 der Phoenix Mars Scout gestartet und soll in der Nähe der eisigen nördlichen Polarkappe landen. Dort soll die stationäre Sonde für 3 Monate nach organischen Verbindungen Ausschau halten und das Polarklima untersuchen.

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