ExoMars orbiter gør klar til Rosalind Franklin

Den 15. juni, ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) vil følge en anden vej. En "Inclination Change Maneuver" vil sætte rumfartøjet i en ændret bane, gør det muligt for den at opfange vigtige statussignaler fra ExoMars rover, Rosalind Franklin, skal lande på den røde planet i 2021.

Efter at have gennemført en kompleks række af manøvrer i løbet af 2017, ExoMars TGO kredser nu om den røde planet hver anden time, indsamling af videnskabelige data fra NASAs overfladebundne rover og lander, og sende det tilbage til Jorden. På samme tid, orbiteren samler sine egne data om planetens atmosfære, vandoverflod og fremmed overflade.

Mere end et år før Rosalind overhovedet løfter sig fra Jordens overflade, flyvedynamikeksperter ved ESA's ESOC missionskontrolcenter har formuleret en langsigtet plan for at sikre, at ExoMars TGO kan kommunikere med den nye ESA rover og overfladeplatform, indeholdt i posten, nedstignings- og landingsmodul.

Små ændringer i et rumskibs kredsløb har en stor effekt over tid, så mens de kommende manøvrer kun vil ændre TGO's hastighed lidt, den vil være i den rigtige position til at kommunikere med den daværende rover inden 2021.

TGOs naturlige bevægelse

Mars' ujævne tyngdefelt betyder, at TGO's kredsløb "vandrer, så det roterer gradvist rundt om Mars over tid. Som illustreret i dette billede, rumfartøjet følger først den sorte sti, så det grønne, derefter den røde – fortsætter, indtil den fuldfører en hel rotation rundt om planeten hver fjerde og en halv måned.

For at holde kontakten med nedstigningsmodulet, når det kommer ind i Mars atmosfære, ned, og lander på dens overflade, TGO's orientering skal ændres.

Tre manøvrer i juni måned vil ændre TGO's hastighed, to gange med 30,9 meter i sekundet og en sidste lille ændring på 1,5 meter i sekundet, bringer det lidt tættere på Mars polerne.

Tilbøjelig til at flyve

Takket være disse manøvrer, TGO's vej vil ligne den anden grafik vist her, illustrerer "øjebliksbilleder i tiden" under 2021-nedstigningen af ​​den nye rover.

Den grønne linje repræsenterer Rosalind Franklins landingsvej.

Den sorte linje viser TGO-kredsløbet med dens optimerede orientering, to år efter de kommende manøvrer.

Den røde sti viser TGO's oprindelige bane.

I fase med Rosalind Franklin

Når først TGO er sat i kredsløb med sin nye, optimeret orientering omkring Mars, hold på jorden skal også sikre, at den vil være på den rigtige side af planeten, når roveren ankommer – i fase" med Rosalind Franklin.

I februar 2021, en lille manøvre vil blive udført for at sikre, at TGO er på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt for landerens ankomst.

Resultatet af alle disse manøvrer kombineret kan ses i den tredje grafik.

Den sorte linje repræsenterer TGO's kredsløb omkring Mars på det tidspunkt, hvor Rosalind Franklin begynder at stige ned, vist med den grønne linje.

Blå prikker langs begge rumfartøjers kredsløb er forbundet med vandrette linjer, illustrerer deres relative positioner ved forskellige tidsintervaller, og hvordan de er i stand til at "se" hinanden i hvert øjeblik, dermed sikre, at radiokontakt kan opretholdes.

U-faset

Hvis hold ved missionskontrol skulle forlade ExoMars TGO i sin nuværende kredsløb, uden at udføre nogen manøvrer, Mars selv ville senere komme mellem det kredsende rumfartøj og den nye Mars-udforsker.

I denne sidste grafik, den røde linje illustrerer TGO's ikke-fasede kredsløb, og igen viser den grønne linje Rosalind Franklins indgangsvej, og blå prikker repræsenterer øjeblikke i tid for hvert rumfartøj.

Linjer mellem prikkerne afslører, hvordan i dette scenarie, Mars ville blokere deres syn på hinanden.

Uden at udfase orbiteren med Mars-roveren, de to fartøjer vil forblive usynlige for hinanden i det afgørende øjeblik, hvor roveren stiger ned til overfladen.

Ikke alene sikrer fremsynet og langsigtet planlægning af missionseksperter kommunikationen mellem to af ESA's vigtigste Mars-missioner, det sparer brændstof - hvoraf en enorm mængde ville være nødvendig for at få TGO i den rigtige position i ugerne eller endda måneder før ExoMars roverens ankomst.