През март 2016 г. Европейската космическа агенция (ESA) стартира ExoMars (Екзобиология на Марс) мисия в космоса. Съвместният проект между ЕКА и Роскосмос, тази мисия от две части се състоеше от Орбитър за следи от газ (TGO) и Скиапарели кацател, и двамата пристигнаха на орбита около Марс през октомври 2016 г. Докато Скиапарели катастрофира при опит за кацане TGO продължи да постига някои впечатляващи подвизи.
Например, през март 2017 г. орбитата започна серия от аеробракинг маневри, където започна да спуска орбитата си, за да влезе в тънката атмосфера на Марс и да се забави. Според Армел Хюбо, инженерът по космически кораби на TGO екип за контрол на полета, мисията ExoMars постигна огромен напредък и е на път да установи окончателната си орбита около Червената планета.
TGO на мисията е да се проучи повърхността на Марс, да се характеризира разпределението на водата и химикалите под повърхността, да се проучи геоложката еволюция на планетата, да се идентифицират бъдещите места за кацане и да се търсят възможни биосигнатури от миналия марсиански живот. След като установи окончателната си орбита около Марс - на 400 км (248,5 мили) от повърхността - TGO ще бъде идеално разположен за провеждане на тези изследвания.
ESA също пусна графика (показана по-горе), демонстрираща последователните орбити TGO е направил, тъй като започна аеробракинг - и ще продължи да прави до март 2018 г. Докато червената точка обозначава орбитата (а синята - текущата й орбита), сивите линии показват последователни намаления на TGO на орбитален период. Смелите линии означават намаление от 1 час, докато тънките линии означават намаление от 30 минути.
По същество една маневра за аеробракиране се състои от орбитата, преминаваща в горната атмосфера на Марс и разчитаща на нейните слънчеви масиви, за да генерира малки количества влачене. С течение на времето този процес забавя плавателния съд и постепенно намалява орбитата си около Марс. Както Armelle Hubault публикува наскоро в блога за ракетни науки на ESA:
„Започнахме на най-голямата орбита с апоцентра (най-отдалеченото разстояние от Марс по време на всяка орбита) от 33 200 км и орбита от 24 часа през март 2017 г., но трябваше да направим пауза миналото лято, тъй като Марс беше в съвпад. Ние започнахме аеробракинга през август 2017 г. и сме на път да завършим на финалната научна орбита в средата на март 2018 г. Към днешна дата, 30 януари 2018 г., сме забавили ExoMars TGO със 781,5 m / s. За сравнение тази скорост е повече от два пъти по-бърза от скоростта на типичен реактивен самолет на дълги разстояния. "
По-рано тази седмица орбитърът премина през точката, където направи най-близкия си подход към повърхността в орбитата си (проходът на перицентра, представен от червената линия). По време на този подход корабът се потопи добре в най-горната атмосфера на Марс, което завлече самолета и го забави още повече. В сегашната си елиптична орбита той достига максимално разстояние от 2700 км (1677 мили) от Марс (това е апоцентър).
Въпреки, че е практика от десетилетия, аеробракингът остава значително техническо предизвикателство за екипите на мисията. Всеки път, когато космически кораб преминава през атмосферата на планетата, нейните полетни контролери трябва да се уверят, че ориентацията му е точно правилна, за да се забави и да гарантира, че корабът остава стабилен. Ако изчисленията им са прекъснати дори малко, космическият кораб може да започне да се върти извън контрол и да се отклонява от курса. Както обясни Хюбо:
„Трябва редовно да регулираме височината на перицентрата си, защото от една страна, марсианската атмосфера варира по плътност (затова понякога спираме повече, а друг път спираме по-малко), а от друга страна, марсианската гравитация не е еднаква навсякъде (така понякога планетата ни издърпва надолу и понякога ние се отклоняваме малко). Опитваме се да се задържим на около 110 км надморска височина за оптимален спирачен ефект. За да поддържаме космическия кораб на път, ние качваме нов набор от команди всеки ден - така че за нас, за динамиката на полета и за екипите на наземната станция, това е много взискателно време! "
Следващата стъпка за екипа за контрол на полета е да използва двигателите на космическия кораб за маневриране на космическия кораб в последната му орбита (представена със зелената линия на диаграмата). На този етап космическият кораб ще бъде в своята орбита на крайните научни и експлоатационни данни, където ще се намира в приблизително кръгова орбита на около 400 км (248,5 мили) от повърхността на Марс. Както писа Хюбо, процесът на извеждане на TGO в крайната му орбита остава предизвикателство.
„Основното предизвикателство в момента е, че тъй като никога не знаем предварително колко космически кораб ще бъде забавен по време на всеки проход на перицентра, ние също така никога не знаем точно кога ще възстанови контакт с нашите наземни станции, след като се насочи обратно към Земя - каза тя. „Работим с 20-минутен„ прозорец “за придобиване на сигнал (AOS), когато наземната станция за първи път улавя сигнала на TGO по време на дадена видимост на станцията, докато обикновено за междупланетни мисии имаме предварително програмирано твърдо AOS време.“
Тъй като орбиталният период на космическия кораб сега е съкратен до по-малко от 3 часа, екипът за контрол на полета трябва да преминава през това упражнение 8 пъти на ден. След като TGO достигне окончателната си орбита (до март 2018 г.), орбитата ще остане там до 2022 г., служейки като телекомуникационен релетен спътник за бъдещи мисии. Една от неговите задачи ще бъде да препредава данни от ESA ExoMars 2020 мисия, която ще се състои от европейски роувър и руска повърхностна платформа, разположена на повърхността на Марс през пролетта на 2021 г.
Заедно с НАСА Марс 2020 rover, тази двойка роувър / кацач ще бъде най-новата в дълъг ред роботизирани мисии, които искат да разкрият тайните на миналото на Марс. Освен това тези мисии ще проведат решаващи разследвания, които ще проправят пътя за евентуални пробни мисии за връщане на Земята, да не говорим за екипажа на повърхността!
