I mars 2016 lanserte European Space Agency (ESA) ExoMars (Exobiology on Mars) oppdrag i verdensrommet. Dette todelte oppdraget bestod av et felles prosjekt mellom ESA og Roscosmos Spore gass Orbiter (TGO) og Schiaparelli lander, som begge ankom bane rundt Mars i oktober 2016. Mens Schiaparelli krasjet mens du forsøkte å lande, the TGO har videreført noen imponerende bragder.
For eksempel startet banen i mars 2017 en serie aerobraking-manøvrer, der den begynte å senke bane for å komme inn i Mars 'tynne atmosfære og bremse seg. I følge Armelle Hubault, romfartøyets ingeniør på TGO flight control team, ExoMars-oppdraget har gjort enorme fremskritt og er på god vei til å etablere sin endelige bane rundt den røde planeten.
TGO s Oppdraget har vært å studere overflaten til Mars, karakterisere fordelingen av vann og kjemikalier under overflaten, studere planetens geologiske evolusjon, identifisere fremtidige landingssteder og å søke etter mulige biosignaturer fra det tidligere Mars-livet. Når den først har etablert sin endelige bane rundt Mars - 400 km fra overflaten - TGO vil være ideelt posisjonert for å gjennomføre disse studiene.
ESA ga også ut en grafikk (vist over) som demonstrerer de påfølgende bane rundt TGO har gjort siden den begynte å aerobraking - og vil fortsette å lage til mars 2018. Mens den røde prikken indikerer orbiteren (og den blå linjen sin nåværende bane), viser de grå linjene suksessive reduksjoner i TGO s omløpstid. De dristige linjene betegner en reduksjon på 1 time, mens de tynne linjene angir en reduksjon på 30 minutter.
I hovedsak består en enkelt aerobraking manøver av omløperen som går inn i Mars 'øvre atmosfære og er avhengig av solcellearrangiene for å generere små mengder dra. Over tid bremser denne prosessen fartøyet og senker gradvis bane rundt Mars. Som Armelle Hubault nylig postet på ESAs rakettvitenskapelig blogg:
“Vi startet på den største bane med et apocentre (lengst avstand fra Mars under hver bane) på 33 200 km og en bane på 24 timer i mars 2017, men måtte ta pause i fjor sommer på grunn av at Mars var i forbindelse. Vi startet på aerobraking i august 2017, og er i rute for å havne i den endelige vitenskapelige bane i midten av mars 2018. Per i dag, 30. januar 2018, har vi bremset ExoMars TGO med 781,5 m / s. Til sammenligning er denne hastigheten mer enn dobbelt så rask som hastigheten til et typisk langdistansjetfly. ”
Tidligere denne uken passerte orbiteren gjennom punktet der den kom nærmest til overflaten i sin bane (pericenterpassasjen, representert av den røde linjen). Under denne tilnærmingen dyppet fartøyet godt inn i Mars 'øverste atmosfære, som trakk flyet og bremset det ytterligere. I sin nåværende elliptiske bane når den en maksimal avstand på 2700 km (1677 mi) fra Mars (det er apocenter).
Til tross for at det var en tiår gammel praksis, er aerobraking fortsatt en betydelig teknisk utfordring for oppdragsteamene. Hver gang et romfartøy passerer gjennom en planetens atmosfære, må flykontrollene sørge for at dets orientering er riktig for å bremse og sikre at fartøyet forblir stabilt. Hvis beregningene deres er slått av med litt, kan romskipet begynne å snurre seg ut av kontroll og snu av banen. Som Hubault forklarte:
"Vi må justere høyden på vårt sentrum regelmessig, fordi på den ene siden den martiske atmosfæren varierer i tetthet (så noen ganger bremser vi mer og noen ganger bremser vi mindre), og på den annen side er martian tyngdekraften ikke den samme overalt (så noen ganger planeten trekker oss ned og noen ganger driver vi litt ut). Vi prøver å holde oss i omtrent 110 km høyde for optimal bremseeffekt. For å holde romskipet på sporet, laster vi opp et nytt sett med kommandoer hver dag - så for oss, for flydynamikk og for bakkestasjonsteamene, er det en veldig krevende tid! "
Det neste trinnet for flykontrollteamet er å bruke romfartøyets thrustere for å manøvrere romfartøyet inn i dets endelige bane (representert av den grønne linjen på diagrammet). På dette tidspunktet vil romfartøyet befinne seg i sin endelige bane for vitenskap og operasjonsdata, hvor det vil være i en omtrent sirkulær bane rundt 400 km (248,5 mi) fra overflaten til Mars. Som Hubault skrev, prosessen med å bringe TGO inn i sin endelige bane er fortsatt en utfordrende.
“Hovedutfordringen for øyeblikket er at siden vi aldri vet på forhånd hvor mye romfartøyet kommer til å bli bremset under hver passasje i sentrum, vet vi heller aldri nøyaktig når det skal gjenopprette kontakten med bakkestasjonene etter å ha pekt tilbake til Jorden, ”sa hun. "Vi jobber med et 20-minutts" vindu "for anskaffelse av signal (AOS), når bakkestasjonen først fanger TGOs signal under en gitt stasjonssynlighet, mens vi normalt har en fast AOS-tid programmert på forhånd for interplanetære oppdrag."
Når romskipets omløpsperiode nå er forkortet til under 3 timer, må flykontrollteamet gjennomgå denne øvelsen 8 ganger om dagen nå. Når TGO har nådd sin endelige bane (innen mars 2018), vil orbiteren forbli der til 2022, og tjene som en telekommunikasjonsrelé-satellitt for fremtidige oppdrag. En av oppgavene vil være å videresende data fra ESAs ExoMars 2020 oppdrag, som vil bestå av en europeisk rover og en russisk overflateplattform som blir utplassert overflaten på Mars våren 2021.
Sammen med NASA-er Mars 2020 rover, dette rover / lander-paret vil være det siste i en lang rekke robotoppdrag som ønsker å låse opp hemmelighetene til Mars fortid. I tillegg vil disse oppdragene gjennomføre viktige undersøkelser som vil bane vei for eventuelle prøveoppdragsoppdrag til Jorden, for ikke å nevne besetningen til overflaten!
