ExoMars forbereder sig på at dykke ned i Mars-atmosfæren for at nå sin endelige bane

Efter den glatte ankomst af ESA's seneste Mars-kredsløb, missionskontrollører forbereder den nu til den ultimative udfordring:at dyppe ned i den røde planets atmosfære for at nå sin endelige bane.

ExoMars Trace Gas Orbiter er på en flerårig mission for at forstå de små mængder af metan og andre gasser i Mars atmosfære, der kan være bevis for mulig biologisk eller geologisk aktivitet.

Efter sin lange rejse fra Jorden, orbiteren affyrede sin hovedmotor den 19. oktober for at bremse tilstrækkeligt til at blive fanget af planetens tyngdekraft.

Den kom ind i en meget elliptisk bane, hvor dens højde varierer mellem omkring 250 km og 98.000 km, hvor hvert kredsløb tager omkring fire jorddage.

Ultimativt, imidlertid, de videnskabelige mål og dets rolle som datarelæ for overfladerovere betyder, at fartøjet skal sænke sig ned i en næsten cirkulær bane i kun 400 km højde, med hver bane tager omkring to timer.

Aerobremsning:den ultimative udfordring

Missionskontrollører vil bruge 'aerobraking' for at opnå dette, kommanderer fartøjet til at skumme den tjuskede top af atmosfæren, så det svage træk støt kan trække det ned.

"Mængden af ​​træk er meget lille, " siger operationsleder for rumfartøjer Peter Schmitz, "men efter omkring 13 måneder vil dette være nok til at nå de planlagte 400 km højde, mens motoren kun tændes et par gange, spare på brændstof."

Under aerobremsning, holdet ved ESA's mission control i Darmstadt, Tyskland, skal omhyggeligt overvåge fartøjet under hver bane for at sikre, at det ikke udsættes for for meget friktionsopvarmning eller tryk.

Luftmodstanden forventes at variere fra bane til bane på grund af den skiftende atmosfæriske, støvstorme og solaktivitet. Det betyder, at ESA's flyvedynamikhold bliver nødt til at måle kredsløbet gentagne gange for at sikre, at det ikke falder for lavt, for hurtigt.

Aerobraking-kampagnen starter den 15. marts, når Mars vil være lidt over 300 millioner km fra Jorden, og løber indtil begyndelsen af ​​2018.

Går op til start

Missionskontrollører arbejder nu intensivt på at forberede fartøjet, flyveplanen og jordsystemerne til kampagnen.

Først, den 19. januar, de vil justere banens vinkel i forhold til Mars ækvator til 74º, så videnskabelige observationer kan dække det meste af planeten.

Næste, at komme ind i et kredsløb, hvorfra man skal starte aerobremsning, højdepunktet reduceres den 3. og 9. februar, efterlader fartøjet i et kredsløb på 200 x 33 475 km, som det gennemfører hver 24. time.

ESA missionscontrollere har tidligere erfaring med aerobremsning ved hjælp af Venus Express, selvom det blev gjort i slutningen af ​​missionen som en demonstration. NASA brugte også aerobremsning til at tage Mars Reconnaissance Orbiter og andre rumfartøjer ind i lave baner ved Mars.

"Dette vil være vores første gang at bruge aerobremsning til at opnå en operationel bane, så vi tager den ekstra tid, der er til rådighed nu, for at sikre, at vores planer er robuste og tager højde for eventuelle uforudsete hændelser, " siger flyvedirektør Michel Denis.

Begynder at sætte farten ned

Den egentlige aerobremsning begynder den 15. marts med en serie på syv thruster-skydninger, cirka en hver tredje dag, som støt vil sænke fartøjets højde ved nærmeste indflyvning – fra 200 km til omkring 114 km.

"Så kan atmosfæren begynde sit arbejde, trækker os ned, " siger Peter Schmitz. "Hvis alt går som planlagt, Der vil så være brug for meget lidt brændstof indtil afslutningen af ​​aerobremsning i begyndelsen af ​​2018, når de sidste affyringer vil cirkulere den 400 km lange kredsløb."

Der er ikke sat nogen dato, men videnskabelige observationer kan begynde, når den endelige bane er opnået. Ud over, stien vil give to til tre overflyvninger af hver rover hver dag for at videresende signaler.

Rumfartøj A-OK

Samlet set, rumfartøjet er ved fremragende helbred. Den 30. november, den modtog et opdateret 'operativsystem'. Til dato, kun én 'sikker tilstand' er blevet udløst, da en fejl fik fartøjet til at genstarte og vente på korrigerende kommandoer. Det skete under den foreløbige test af hovedmotoren, når en defekt konfiguration hurtigt blev identificeret og rettet.

"Vi er glade for at flyve sådan et fremragende rumfartøj, " siger Michel. "Vi har en spændende og udfordrende mission foran os."