Nel marzo 2016, l'Agenzia spaziale europea (ESA) ha lanciato il ExoMars (Exobiology on Mars) missione nello spazio. Un progetto congiunto tra l'ESA e Roscosmos, questa missione in due parti consisteva nel Traccia Gas Orbiter (TGO) e il Schiaparelli lander, entrambi arrivati in orbita attorno a Marte nell'ottobre 2016. Mentre Schiaparelli si è schiantato mentre tentava di atterrare, il TGO ha continuato a compiere talenti impressionanti.
Ad esempio, nel marzo del 2017, l'orbiter ha iniziato una serie di manovre di frenata aerodinamica, dove ha iniziato a ridurre la sua orbita per entrare nella sottile atmosfera di Marte e rallentarsi. Secondo Armelle Hubault, l'ingegnere delle operazioni di veicoli spaziali sul TGO team di controllo del volo, la missione ExoMars ha compiuto enormi progressi ed è sulla buona strada per stabilire la sua orbita finale attorno al Pianeta Rosso.
TGO di la missione è stata quella di studiare la superficie di Marte, caratterizzare la distribuzione di acqua e sostanze chimiche sotto la superficie, studiare l'evoluzione geologica del pianeta, identificare i futuri siti di sbarco e cercare possibili biosignature della vita marziana passata. Una volta stabilita la sua orbita finale attorno a Marte - 400 km (248,5 mi) dalla superficie - il TGO sarà idealmente posizionato per condurre questi studi.
L'ESA ha anche pubblicato un grafico (mostrato sopra) che mostra le orbite successive TGO ha fatto da quando ha iniziato l'aerobraking - e continuerà a fare fino a marzo del 2018. Mentre il punto rosso indica l'orbiter (e la linea blu la sua orbita attuale), le linee grigie mostrano riduzioni successive nella TGO di periodo orbitale. Le linee in grassetto indicano una riduzione di 1 ora mentre le linee sottili indicano una riduzione di 30 minuti.
In sostanza, una singola manovra di frenata aerodinamica consiste nel fatto che l'orbita passa nell'atmosfera superiore di Marte e si affida ai suoi array solari per generare minuscole quantità di resistenza. Nel tempo, questo processo rallenta l'imbarcazione e gradualmente abbassa l'orbita attorno a Marte. Come Armelle Hubault ha recentemente pubblicato sul blog di scienza missilistica dell'ESA:
“Abbiamo iniziato l'orbita più grande con un apocentro (la distanza più lontana da Marte durante ogni orbita) di 33.200 km e un'orbita di 24 ore a marzo 2017, ma abbiamo dovuto fare una pausa l'estate scorsa a causa della congiunzione di Marte. Abbiamo ricominciato l'aerobraking nell'agosto 2017 e siamo sulla buona strada per finire nell'orbita scientifica finale a metà marzo 2018. Ad oggi, 30 gennaio 2018, abbiamo rallentato il TGO di ExoMars di 781,5 m / s. Per fare un confronto, questa velocità è più del doppio rispetto a quella di un tipico aereo a lungo raggio. "
All'inizio di questa settimana, l'orbiter ha attraversato il punto in cui ha avvicinato di più la superficie nella sua orbita (il passaggio del pericentro, rappresentato dalla linea rossa). Durante questo approccio, l'imbarcazione si immerse bene nell'atmosfera più alta di Marte, che trascinò l'aereo e lo rallentò ulteriormente. Nella sua attuale orbita ellittica, raggiunge una distanza massima di 2700 km (1677 mi) da Marte (è un apocentro).
Nonostante sia una pratica vecchia di decenni, l'aerobraking rimane una sfida tecnica significativa per i team di missione. Ogni volta che un veicolo spaziale attraversa l'atmosfera di un pianeta, i suoi controllori di volo devono assicurarsi che il suo orientamento sia giusto per rallentare e garantire che l'imbarcazione rimanga stabile. Se i loro calcoli venissero interrotti anche di poco, la navicella spaziale potrebbe iniziare a girare fuori controllo e virare fuori rotta. Come spiegato Hubault:
"Dobbiamo regolare regolarmente l'altezza del nostro pericentro, perché da un lato l'atmosfera marziana varia in densità (quindi a volte freniamo di più e talvolta freniamo di meno) e, d'altra parte, la gravità marziana non è la stessa ovunque (quindi a volte il pianeta ci tira giù e talvolta ci allontaniamo un po '). Cerchiamo di rimanere a circa 110 km di altitudine per un effetto frenante ottimale. Per mantenere il veicolo spaziale in pista, ogni giorno cariciamo un nuovo set di comandi, quindi per noi, per le dinamiche di volo e per i team delle stazioni di terra, è un momento molto impegnativo! "
Il prossimo passo per il team di controllo del volo è usare i propulsori del veicolo spaziale per manovrare il veicolo spaziale nella sua orbita finale (rappresentata dalla linea verde sul diagramma). A questo punto, il veicolo spaziale si troverà nella sua orbita finale di inoltro dei dati scientifici e operativi, dove si troverà in un'orbita approssimativamente circolare a circa 400 km (248,5 miglia) dalla superficie di Marte. Come ha scritto Hubault, il processo di portare la TGO nella sua orbita finale rimane impegnativo.
"La sfida principale al momento è che, dal momento che non sappiamo mai in anticipo di quanto rallenterà il veicolo spaziale durante ogni passaggio del pericentro, non sappiamo nemmeno esattamente quando ristabilirà il contatto con le nostre stazioni di terra dopo aver indicato Terra ", ha detto. "Stiamo lavorando con una" finestra "di 20 minuti per l'acquisizione del segnale (AOS), quando la stazione di terra rileva per la prima volta il segnale TGO durante una data visibilità della stazione, mentre normalmente per le missioni interplanetarie abbiamo un tempo AOS fisso programmato in anticipo."
Con il periodo orbitale del veicolo spaziale ora ridotto a meno di 3 ore, il team di controllo di volo deve eseguire questo esercizio 8 volte al giorno. Una volta che la TGO avrà raggiunto la sua orbita finale (entro marzo 2018), l'orbiter rimarrà lì fino al 2022, fungendo da satellite di trasmissione per le missioni future. Uno dei suoi compiti sarà quello di inoltrare dati dall'ESA ExoMars 2020 missione, che consisterà in un rover europeo e una piattaforma di superficie russa dispiegata sulla superficie di Marte nella primavera del 2021.
Insieme alla NASA Marte 2020 rover, questa coppia rover / lander sarà l'ultima di una lunga serie di missioni robotiche che vogliono svelare i segreti del passato di Marte. Inoltre, queste missioni condurranno indagini cruciali che spianeranno la strada a eventuali missioni di ritorno del campione sulla Terra, per non parlare dell'equipaggio in superficie!
