Орбитальный модуль MRO несет на борту шесть основных комплектов научной аппаратуры и два дополнительных комплекса, которые предназначены для выполнения отдельных экспериментов. Кроме того, имеется специализированный навигационный и ретрансляционный комплекс.
Научно-исследовательское оборудование предназначено для проведения в течение двух лет основного рабочего периода восьми различных программ исследований Марса. Последние сгруппированы по трем направлениям, соответствующим вышеупомянутой стратегии научных исследований: глобальное картографирование по верхности планеты, изучение отдельных регионов и подробное, высокоточное исследование нескольких районов на поверхности Красной планеты, представляющих наибольший интерес для ученых.
Для решения вышеописанных задач на орбитальном модуле установлены:
– оптическая камера высокого разрешения HiRISE;
– малогабаритный видовой спектрометр CRISM;
– контекстная фотокамера CTX (Context Camera);
– радиолокационная станция SHARAD;
– станция MCS для зондирования атмосферы планеты;
– цветная камера MARCI.
HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment – «научный эксперимент с выполнением съемки с высоким разрешением») считается основной научной аппаратурой MRO и предназначена для выполнения фотосъемки малых и сверхмалых объектов на поверхности планеты (наименьший размер различимого объекта составит всего 1 м), а также определения геологического состава каньонов, кратеров и выступов породы на поверхности Марса. Уникальность «эксперимента» заключается в том, что прибор подобного уровня никогда ранее на автоматических межпланетных станциях не устанавливался.
Для более красочного описания возможностей данной камеры специалисты НАСА используют такое сравнение: по их утверждению разрешение HiRISE настолько высоко, что позволит получить четкое изображение объекта размером с кухонный стол при выполнении фотосъемки участка поверхности Марса шириной 6 км. Говоря же техническим языком, съемка с 300-км высоты будет давать при полосе захвата шириной 6 км разрешение 30 см.
Диаметр основного зеркала входящего в состав камеры кассегреновского телескопа равен 50 см, а поле зрения составляет 1,15°. В фокальной плоскости камеры (ее масса – 66 кг) установлен комплект из 14 детекторов (по 2040х128 пикселей), имеющих разные светофильтры. Десять детекторов с красными светофильтрами (550-850 нм) образуют с малыми перекрытиями линию шириной 20 264 пикселей. Изображение формируется за счет интегрирования во времени 128 последовательных сигналов для каждой точки поверхности (шаг по времени соответствует скорости движения на орбите). Особенностью камеры является наличие еще и двух пар детекторов с сине-зелеными фильтрами (400-600 нм) и фильтром ближнего инфракрасного диапазона (800-1000 нм).
«Марсианский разведчик» над Красной планетой. Серебристый «круг» вверху – антенна направленного действия, основное средство связи с Землей и другими аппаратами. За ней, длинная узкая горизонтальная «черта» – это антенна станции SHARAD. По центру видна укрытая в черный защитный кожух камера высокого разрешения HiRISE. Слева от нее – желтого цвета ретрансляционный комплекс «Электра», а справа – контекстная камера CTX Слева: Станция MRO полностью собрана и установлена на ракету-носитель, стартовый комплекс №41, космодром на мысе Канаверал, штат Флорида
Получение конечного цветного изображения будет достигаться путем совмещения фотоизображений, выполненных с использованием трех разных фильтров. Кроме того, для получения трехмерных изображений наиболее важных объектов будет производиться фотосъемка последних под разным углом (на разных витках модуля на орбите). При этом разрешение таких «объемных» снимков по высоте составит около 25 см (!). По словам специалистов НАСА, данная фотокамера обеспечивает наилучшее с своем классе качество изображения благодаря достигнутому беспрецедентно высокому соотношению «сигнал-шум» (не менее 100) – результат применения новейших технологий в данной области. Объем запоминающего устройства камеры – 28 гигабайт. За два года работы (основной рабочий период) камера передаст на Землю до тысячи снимков с максимальным разрешением и около 9000 изображений более общего плана.
Одними из потенциальных объектов для фотосъемки с использованием данной аппаратуры являются валуны и мелкая галька на дне образований, предположительно являющихся каналами, оставленными потоками воды. Наличие таких объектов, по мнению специалистов НАСА, может свидетельствовать о том, что данные «каналы» действительно являются следствием воздействия потока воды, а не сползающих ледников или потоков вулканической лавы.
С помощью данной камеры будет также выполнена подробная фотосъемка районов полярных «шапок» Марса. В первую очередь ученых интересуют особенности строения слоистой структуры этих шапок, которая предположительно является следствием циклических изменений марсианского климата, а толщина слоев может дать представление о длительности того или иного климатического цикла.
Любопытно, что в одном изображении (снимке) этой мощной камеры может содержаться до 800-1200 мегапикселей, и передача такой «фотки» на Землю займет от 4 до 48 часов (!).
Научным руководителем группы специалистов, закрепленных за данной аппаратурой, является доктор Альфред Мак-Ивен (Dr. Alfred McEwen) из расположенного в г. Тусон Университета штата Аризона (The University of Arizona). Сборка камеры, стоимость которой составляет около 40 млн долл., по заказу университета была выполнена специалистами компании «Болл Аэроспейс» (Ball Aerospace), расположенной в г. Боулдер (Колорадо).
Малогабаритный видовой спектрометр CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) установлен на борту орбитального модуля фактически с одной целью – осуществлять поиск объектов (минеральных образований – карбонатов, солей и т.п.), имеющих следы воздействия воды. Для этого будет проводиться спектральный анализ наиболее перспективных с данной точки зрения объектов. В американской специализированной печати утверждается, что в данном спектрометре разработчикам удалось достичь точности на порядок выше по сравнению с аналогичными приборами, устанавливавшимися на отправляемых к Марсу станциях ранее.
Спектрометр CRISM, в состав которого входит телескоп с апертурой 10 см и полем зрения 2° (соответствует полосе на поверхности Марса шириной 10 км), будет работать в двух режимах – наблюдения и «высокой точности» – сначала обследуется большой район и определяются наиболее перспективные места для высокоточного исследования, которое после этого и производится. В первом случае американцы хотят «отщелкать» всю планету с разрешением 100-200 м при задействовании 70 спектральных каналов и выявить несколько тысяч наиболее перспективных объектов. В отношении последних затем будет сделан спектральный портрет в высокоточном режиме – 18 м и 544 спектральных канала. Рабочий диапазон – от 370 (фиолетовый) до 3940 нм (ближний инфракрасный).
Спектрометр, который смонтирован на специальном универсальном шарнире, также планируется использовать для изучения сезонных изменений в составе частиц марсианских пыли и льда, находящихся во взвешенном состоянии в атмосфере Марса.
Руководитель группы – доктор Скотт Мерчи (Dr. Scott Murchie) из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Гопкинса (The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), г. Лорел (недалеко от Вашингтона, штат Мэриленд). Изготовлен спектрометр там же.
Панхроматическая контекстная камера CTX (Context Camera) предназначена для выполнения панорамной фотосъемки поверхности Марса с целью облегчения последующей привязки «точечных» фотографий, сделанных мощными камерами HiRISE и CRISM.
Утверждается, что камера позволит делать с высоты 400 км фотоснимки районов поверхности Марса до 40 км по диагонали. Разрешение камеры – 6 м/пикс. Предполагается, что данная аппаратура за время экспедиции сможет выполнить в наилучшем разрешении, достаточном для детального исследования морфологии и стратиграфии перспективных с научной точки зрения объектов, фотосъемку не менее 15% поверхности планеты. Фотокамера – панхроматическая, выдает черно-белые снимки, и имеет поле зрения 5,8°. Регистрирующее устройство представлено в виде линейки из 5000 элементов.