自2006年发射以来，NASA的火星侦察轨道器（Mars Reconnaissance Orbiter，简称MRO）一直是人类探测火星的重要“眼睛”。经过近20年的不懈努力，MRO近期迎来了令人瞩目的技术升级：它学会了执行前所未有的大幅度“翻滚”动作，极大提升了对火星地下资源的探测能力。这一创新操作不仅使MRO能够以崭新的视角观察火星表面以下的秘密，更为科学家们勾勒出更详尽的火星冰层和水源分布图，成为火星未来探索的重要里程碑。 MRO最初设计时，其姿态调整能力允许轨道器滚转至最多30度，以便不同科学仪器能准确对准火星表面的目标区域，如潜在着陆点和撞击陨坑等。然而，今年的技术团队打破了这一限制，开发出能够使MRO滚转达120度的“超大翻滚”操作，这不仅前所未有，也带来了巨大的科学回报。 这种大角度翻滚动作尤其有利于其关键雷达仪——浅层雷达（Shallow Radar，简称SHARAD）。
SHARAD主要用于探测火星地下0.5至2公里范围内的不同物质层，包括岩石、沙土以及冰层。通过发射并接收返回的无线电波，SHARAD能够揭示火星表面之下的地质结构。然而过去，因SHARAD天线置于轨道器背部，其发射信号在穿透火星表面时往往会被轨道器本体结构遮挡，导致信号干扰，成像模糊。大翻滚的操作则有效规避了这一障碍，使雷达信号增强达10倍以上，探测深度和图像质量均获得突破性提升。 当然，执行如此大角度的滚转并非易事。轨道器上的其他五个科学仪器对姿态方向都有严格要求；此外，翻滚会导致太阳能电池板无法正常跟踪太阳光，通信天线也不能对准地球。
为此，工程师们进行了详细的功率和安全分析，确保轨道器能够在有限的电池储能内完成任务并顺利恢复正常姿态。鉴于执行大翻滚的风险和资源消耗，每年仅安排一到两次此类动作，但团队计划通过优化流程，使其成为常规操作，为更多科学探索打开大门。 在传统滚转动作中，另一关键仪器——火星气候探测器（Mars Climate Sounder，简称MCS）也得到了便利。MCS为火星大气的温度变化、尘暴及云层动态提供宝贵数据。该仪器原先依赖能够旋转的万向节来调整视角，但自2024年该机械部件老化受限后，MCS开始依赖轨道器本身的滚转实现方位调整，依然保持前沿的观测能力。 通过拓展轨道器的操作极限，NASA不仅提升了MRO的科学产能，更揭示了老旧航天器“学新技术”的无限潜能。
正如作者之一、行星科学研究院的Gareth Morgan所言，“老的航天器也能教会我们新的科学技能，并打开探测火星全新区域的大门。” 这项突破对于未来火星探索意义重大。火星地下的液态水和冰是人类未来登陆火星、实现长期居住的关键资源。冰不仅可用于饮用和农作供水，更是制造火箭燃料的重要原料，有望支持火星返回地球任务。SHARAD强化后的探测能力，能帮助科学家更准确地识别和定位这些资源，极大地推动载人火星任务的实施。 MRO由美国加州喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，简称JPL）负责管理，SHARAD仪器由意大利航天局提供并与多所科研机构联合操作。
这种国际合作同样彰显了火星探测的全球意义。作为人类最成功的火星侦察轨道器，MRO不仅见证并参与了火星科学研究的诸多重大突破，也在持续突破自身极限，焕发新生命力。 浅层雷达成像的提升使我们能够以更加清晰、生动的方式揭示火星地壳的秘密，这些信息对于揭示火星过去的气候变化史、地质活动及潜在生命迹象至关重要。而火星气候探测器提供的大气动态数据，则助力科学家深入理解火星极端环境下的气候过程，比如尘暴形成和风蚀现象，这些均直接影响火星表面环境和未来人类活动的安全。 未来，相信MRO的大翻滚技能将与其他轨道器和地面探测器的数据相结合，构建起火星多维综合研究体系。通过不断优化轨道器的姿态控制与能源管理技术，科学团队或许能实现更频繁、更多样的高难度探测动作，从而不断刷新我们对火星的认知。
近20年来，火星侦察轨道器几乎持续不间断地传回引人入胜的数据，深入描绘火星复杂的地貌与气候系统。如今，随着此次大角度翻滚动作的成功应用，MRO正在焕发新生，推动火星探测跨入更加深远和细致的阶段。 从初次登陆火星的遥远梦想，到如今能够观察火星地下超过一公里深处的岩石和冰层，人类与火星的距离正不断缩短。正是凭借像MRO这样坚韧不拔且不断自我革新的探测器，我们才得以一步步揭开这颗红色星球的神秘面纱。展望未来，MRO的新技能不仅彰显技术的力量，更是人类探索未知、追寻答案的坚定信念的体现。
