Eiropas Kosmosa aģentūra (EKA) 2016. gada martā uzsāka ExoMars (Eksobioloģija uz Marsa) misija kosmosā. Kopīgs EKA un Roscosmos projekts, šo divu daļu misiju veidoja Trace Gas Orbiter (TGO) un Šīparelli nolaišanās, kas abi ieradās orbītā ap Marsu 2016. gada oktobrī. Kamēr Šīparelli avarēja, mēģinot nolaisties, TGO turpināja paveikt dažus iespaidīgus varoņdarbus.
Piemēram, 2017. gada martā orbiters uzsāka aerobraktēšanas manevru sēriju, kur sāka samazināt orbītu, lai nonāktu Marsa plānā atmosfērā, un palēnināt sevi. Saskaņā ar Armelle Hubault, Kosmosa kuģa ekspluatācijas inženieri TGO lidojumu vadības komandā, ExoMars misija ir guvusi milzīgus panākumus un ir tālu, lai izveidotu savu galīgo orbītu ap Sarkano planētu.
TGO misija ir bijusi izpētīt Marsa virsmu, raksturot ūdens un ķīmisko vielu izplatību zem virsmas, izpētīt planētas ģeoloģisko evolūciju, noteikt turpmākās nosēšanās vietas un meklēt iespējamos biosarakstus par iepriekšējo Marsa dzīvi. Kad tā ir izveidojusi savu galīgo orbītu ap Marsu - 400 km (248,5 jūdzes) no virsmas - TGO būs ideāli piemēroti šo pētījumu veikšanai.
ESA izlaida arī grafiku (parādīts iepriekš), kas demonstrē secīgās orbītas TGO kopš tā laika, kad sākās aerobraking, un turpinās to darīt līdz 2018. gada martam. Tā kā sarkanais punkts norāda orbītu (un zilā līnija ir tās pašreizējā orbītā), pelēkās līnijas rāda secīgus samazinājumus TGO orbītas periods. Treknās līnijas apzīmē samazinājumu par 1 stundu, bet plānas līnijas apzīmē samazinājumu par 30 minūtēm.
Būtībā viens aerobraking manevrs sastāv no orbita, kas nonāk Marsa augšējā atmosfērā un paļaujas uz tā saules masīviem, lai radītu nelielu daudzumu vilkmes. Laika gaitā šis process palēnina kuģa darbību un pakāpeniski pazemina tā orbītu ap Marsu. Kā nesen Armelle Hubault ievietoja EKA raķešu zinātnes emuārā:
“Mēs sākām uz lielākās orbītas ar apocentru (vistālāko attālumu no Marsa katras orbītas laikā), kas ir 33 200 km, un ar orbītu 24 st. 2017. gada martā, bet pagājušajā vasarā mums bija jāpauzē, jo Marss atrodas savienojumā. Mēs ieteicām aerobrakingu 2017. gada augustā, un mēs ejam uz to, lai sasniegtu zinātnes gala orbītu 2018. gada marta vidū. Sākot ar šodienu, 2018. gada 30. janvāri, mēs esam palēninājuši ExoMars TGO par 781,5 m / s. Salīdzinājumam - šis ātrums ir vairāk nekā divas reizes ātrāks nekā tipiska tālsatiksmes reaktīvās lidmašīnas ātrums. ”
Šīs nedēļas sākumā orbiters šķērsoja punktu, kurā tā orbītā veica vistuvāko pieeju virsmai (pericentra pāreja, ko attēlo sarkanā līnija). Šīs pieejas laikā kuģis labi ienāca Marsa augstākajā atmosfērā, kas vilka lidmašīnu un palēnināja to vēl vairāk. Pašreizējā elipsveida orbītā tas sasniedz maksimālo attālumu 2700 km (1677 jūdzes) no Marsa (tas ir apocenters).
Neskatoties uz to, ka tā ir gadu desmitiem veca prakse, aerobraukšana joprojām ir ievērojams tehnisks izaicinājums misiju komandām. Katru reizi, kad kosmosa kuģis šķērso planētas atmosfēru, tā lidojumu kontrolieriem jāpārliecinās, ka tā orientācija ir pareiza, lai palēninātu ātrumu un nodrošinātu, ka kuģis paliek stabils. Ja viņu aprēķini pat nedaudz tiks izslēgti, kosmosa kuģis varētu sākt izkļūt no kontroles un novērst kursu. Kā paskaidroja Hubault:
“Mums regulāri jāpielāgo pericentra augstums, jo, no vienas puses, Marsa atmosfēra atšķiras pēc blīvuma (tāpēc dažreiz mēs bremzējam vairāk un dažreiz mēs bremzējam mazāk), un, no otras puses, Marsa gravitācija nav visur vienāda (tāpēc dažreiz planēta mūs velk uz leju, un dažreiz mēs mazliet dreifējam). Mēs cenšamies uzturēties aptuveni 110 km augstumā, lai panāktu optimālu bremzēšanas efektu. Lai kosmosa kuģis būtu uz ceļa, mēs katru dienu augšupielādējam jaunu komandu kopu - tātad mums, lidojuma dinamikai un zemes staciju komandām, tas ir ļoti prasīgs laiks! ”
Nākamais lidojuma vadības komandas solis ir izmantot kosmosa kuģa virzītājus, lai manevrētu kosmosa kuģi tā pēdējā orbītā (diagrammā attēlota ar zaļo līniju). Šajā brīdī kosmosa kuģis atradīsies pēdējā zinātnes un darbības datu releja orbītā, kur tas atradīsies aptuveni apaļā orbītā apmēram 400 km (248,5 jūdzes) no Marsa virsmas. Kā rakstīja Hubault, TGO nonākšanas gala orbītā process joprojām ir izaicinošs.
“Pašlaik galvenais izaicinājums ir tāds, ka, tā kā mēs nekad iepriekš nezinām, cik daudz kosmosa kuģis tiks palēnināts katras pericentras caurbraukšanas laikā, mēs arī nekad precīzi nezinām, kad tas atjaunos kontaktus ar mūsu zemes stacijām pēc atgriešanās uz Zeme, ”viņa sacīja. "Mēs strādājam ar 20 minūšu" logu "signāla (AOS) iegūšanai, kad zemes stacija pirmo reizi uztver TGO signālu jebkuras stacijas redzamības laikā, turpretim starpplanētu misijām parasti mums ir iepriekš ieprogrammēts noteikts AOS laiks."
Tā kā kosmosa kuģa orbitālais periods tagad ir saīsināts līdz mazāk nekā 3 stundām, lidojuma vadības komandai šis vingrinājums ir jāiziet 8 reizes dienā. Kad TGO ir sasniegusi savu galīgo orbītu (līdz 2018. gada martam), orbītārs tur paliks līdz 2022. gadam, kalpojot par telekomunikāciju releja satelītu turpmākajām misijām. Viens no tās uzdevumiem būs pārsūtīt datus no EUI ExoMars 2020 misija, kas sastāvēs no Eiropas rovera un Krievijas virszemes platformas, kas tiks izvietota uz Marsa virsmas 2021. gada pavasarī.
Kopā ar NASA Marss 2020 rover, šis rover / landder pāris būs jaunākais robotizēto misiju garā rindā, lai atklātu Marsa pagātnes noslēpumus. Turklāt šīs misijas veiks ļoti svarīgu izmeklēšanu, kas pavērs ceļu iespējamām paraugu atgriešanās misijām uz Zemi, nemaz nerunājot par apkalpi, kas nogādāta virszemē!
