Euroopan avaruusjärjestö (ESA) käynnisti maaliskuussa 2016 exomars (Exobiology on Mars) -operaatio avaruuteen. Tämä ESA: n ja Roscosmosin yhteinen projekti, tämä kaksiosainen tehtävä koostui Jäljitä kaasun kiertäjä (TGO) ja Schiaparelli laskeutuja, jotka molemmat saapuivat kiertoradalle Marsin ympärillä lokakuussa 2016 Schiaparelli kaatui yrittäessään laskeutua, TGO on suorittanut joitain vaikuttavia hittejä.
Esimerkiksi maaliskuussa 2017 kiertäjä aloitti aerobraking-ohjaussarjan, jossa se alkoi laskea kiertoradallaan päästäkseen Marsin ohueen ilmakehään ja hidastaa itseään. Armelle Hubault, Avaruusalusten operaatiotekniikan insinööri TGO lennonjohtoryhmä, ExoMars-operaatio on edistynyt valtavasti ja on hyvällä matkalla asettamassa lopullisen kiertoradallaan Punaisen planeetan ympärille.
TGO n Tehtävänä on ollut tutkia Marsin pintaa, luonnehtia veden ja kemikaalien jakautumista pinnan alla, tutkia planeetan geologista evoluutiota, tunnistaa tulevia laskeutumispaikkoja ja etsiä mahdollisia biosignaaleja Marsin aiemmasta elämästä. Kun se on asettanut lopullisen kiertoradallaan Marsin ympärille - 400 km (248,5 mailia) pinnasta - TGO on parhaassa asemassa näiden tutkimusten suorittamiseen.
ESA julkaisi myös kuvan (yllä esitetty), joka osoittaa peräkkäiset kiertoradat TGO on tehnyt aerobarkingin aloittamisen jälkeen - ja jatkaa sitä maaliskuuhun 2018 asti. Punainen piste osoittaa kiertoradalla (ja sininen viiva sen nykyisellä kiertoradalla), harmaat viivat osoittavat peräkkäisiä vähennyksiä TGO n kiertorata. Lihavoidut viivat merkitsevät yhden tunnin vähennystä, kun taas ohuet viivat merkitsevät 30 minuutin lyhennystä.
Pohjimmiltaan yksi aerobraking-ohjaus käsittää kiertoradan, joka menee Marsin yläkehän ilmakehään ja luottaa sen aurinkokennoihin tuottaakseen pieniä määriä vetämistä. Ajan myötä tämä prosessi hidastaa veneet ja alentaa asteittain sen kiertorataa Marsin ympärillä. Kuten Armelle Hubault julkaisi äskettäin ESA: n raketieteiden blogissa:
”Aloitimme suurimmalla kiertoradalla, jonka apokeskus (etäisyys Marsista kunkin kiertoradan aikana) on 33 200 km ja kiertorata 24 h maaliskuussa 2017, mutta piti keskeyttää viime kesänä, koska Mars oli yhdessä. Suosittelemme lentokoneiden tarkkailua elokuussa 2017 ja tiellä on loppupään tieteelliselle kiertoradalle maaliskuun puolivälissä 2018. Tänään, 30. tammikuuta 2018, olemme hidastaneet ExoMars TGO: ta 781,5 m / s. Vertailun vuoksi tämä nopeus on yli kaksi kertaa nopeampi kuin tyypillisen kaukoliikennesuihkukoneen nopeus. "
Aiemmin tällä viikolla kiertoradalla ohitettiin piste, jonka kautta se oli lähimmän lähestymispisteensä kiertoradalla olevaan pintaan (pericenter-kulku, jota edustaa punainen viiva). Tämän lähestymistavan aikana vene upposi hyvin Marsin ylin ilmakehään, joka veti lentokoneen ja hidasti sitä edelleen. Nykyisessä elliptisessä kiertoradallaan se saavuttaa enimmäisetäisyyden 2700 km (1677 mailia) Marsista (se on apokeskus).
Huolimatta siitä, että aerobraking on ollut vuosikymmeniä vanha, se on edelleen merkittävä tekninen haaste operaatioryhmille. Joka kerta, kun avaruusalus kulkee planeetan ilmakehän läpi, sen lennonjohtajan on varmistettava, että sen suunta on oikea, hidastaakseen ja varmistaakseen, että alus pysyy vakaana. Jos heidän laskelmansa etenevät jopa hiukan, avaruusalukset voisivat alkaa pyöriä hallinnasta ja päästä pois tieltä. Kuten Hubault selitti:
”Meidän on mukautettava keskuskeskuksen korkeutta säännöllisesti, koska toisaalta marsilainen ilmapiiri vaihtelee tiheydellä (joten joskus jarruamme enemmän ja joskus jarrutamme vähemmän) ja toisaalta, marsilainen painovoima ei ole sama kaikkialla (joten joskus planeetta vetää meidät alas ja joskus ajaudumme hiukan ulos). Yritämme pysyä noin 110 km korkeudessa optimaalisen jarrutustehon saavuttamiseksi. Avaruusaluksen pitämiseksi radalla lataamme joka päivä uuden komentojoukon - joten se on meille, lentodynamiikan ja maa-aseman joukkueille erittäin vaativa aika! ”
Lennonjohtoryhmän seuraava askel on käyttää avaruusaluksen työntövoimia ohjaamaan avaruusalusta sen lopulliseen kiertoradalle (kuvaajan vihreä viiva). Tässä vaiheessa avaruusalus on lopullisessa tiede- ja operaatiotietoreleväliradallaan, missä se on karkeasti pyöreällä kiertoradalla noin 400 km (248.5 mi) Marsin pinnasta. Kuten Hubault kirjoitti, TGO: n tuominen lopulliseen kiertoradalleen on edelleen haastava.
”Suurin haaste tällä hetkellä on se, että koska emme koskaan tiedä etukäteen, kuinka paljon avaruusalusta hidastaa kunkin pericentre-kulun aikana, emme myöskään koskaan tiedä tarkalleen milloin se aikoo palauttaa yhteyden maa-asemaamme sen jälkeen kun osoitat takaisin Earth ”, hän sanoi. "Työskentelemme 20 minuutin" ikkunan "kanssa signaalin (AOS) hankkimiseksi, kun maa-asema tarttuu ensin TGO: n signaaliin tietyn aseman näkyvyyden aikana, kun taas normaalisti planeettojenvälisissä tehtävissä meillä on ennalta ohjelmoitu kiinteä AOS-aika."
Koska avaruusaluksen kiertorata on nyt lyhennetty alle 3 tuntiin, lennonjohtoryhmän on suoritettava tämä harjoitus nyt 8 kertaa päivässä. Kun TGO on saavuttanut lopullisen kiertoradallaan (maaliskuuhun 2018 mennessä), kiertoradalla oleva orkesteri pysyy siellä vuoteen 2022 asti ja toimii telekommunikaatiovälitteisenä satelliittinä tulevia tehtäviä varten. Yksi sen tehtävistä on välittää tietoja ESA: lta ExoMars 2020 operaatio, joka koostuu eurooppalaisesta roverista ja Venäjän pinta-alustasta, joka otetaan käyttöön Marsin pintaan keväällä 2021.
Yhdessä NASA: n kanssa Mars 2020 rover, tämä rover / lander-pari on viimeisin pitkässä rivissä robotti-operaatioita, jotka pyrkivät avaamaan Marsin menneisyyden salaisuudet. Lisäksi nämä operaatiot suorittavat tärkeitä tutkimuksia, jotka tasoittavat tietä mahdollisille näytteen paluumatkalle Maahan, puhumattakaan miehistöstä pintaan!
