Im März 2016 startete die Europäische Weltraumorganisation (ESA) die ExoMars Mission (Exobiologie auf dem Mars) in den Weltraum. Diese zweiteilige Mission, ein gemeinsames Projekt der ESA und Roscosmos, bestand aus der Spurengas-Orbiter (TGO) und die Schiaparelli Lander, die beide im Oktober 2016 im Orbit um den Mars ankamen Schiaparelli stürzte beim Landungsversuch ab TGO hat einige beeindruckende Leistungen vollbracht.
Zum Beispiel startete der Orbiter im März 2017 eine Reihe von Aerobraking-Manövern, bei denen er begann, seine Umlaufbahn zu senken, um in die dünne Marsatmosphäre einzutreten und sich zu verlangsamen. Laut Armelle Hubault, dem Spacecraft Operations Engineer auf der TGO Das Flugsteuerungsteam, die ExoMars-Mission, hat enorme Fortschritte gemacht und ist auf dem besten Weg, seine endgültige Umlaufbahn um den Roten Planeten zu erreichen.
TGOs Die Mission bestand darin, die Marsoberfläche zu untersuchen, die Verteilung von Wasser und Chemikalien unter der Oberfläche zu charakterisieren, die geologische Entwicklung des Planeten zu untersuchen, zukünftige Landeplätze zu identifizieren und nach möglichen Biosignaturen des vergangenen Marslebens zu suchen. Sobald es seine endgültige Umlaufbahn um den Mars - 400 km von der Oberfläche entfernt - erreicht hat, wird die TGO wird ideal positioniert sein, um diese Studien durchzuführen.
Die ESA veröffentlichte auch eine Grafik (siehe oben), die die aufeinanderfolgenden Umlaufbahnen der ESA zeigt TGO hat gemacht, seit es Aerobraking begann - und wird bis März 2018 weiter machen. Während der rote Punkt den Orbiter (und die blaue Linie seine aktuelle Umlaufbahn) anzeigt, zeigen die grauen Linien sukzessive Verringerungen in der TGOs Umlaufzeit. Die fetten Linien bedeuten eine Reduzierung von 1 Stunde, während die dünnen Linien eine Reduzierung von 30 Minuten bedeuten.
Im Wesentlichen besteht ein einzelnes Aerobraking-Manöver darin, dass der Orbiter in die obere Atmosphäre des Mars gelangt und sich auf seine Solaranlagen verlässt, um winzige Mengen an Luftwiderstand zu erzeugen. Mit der Zeit verlangsamt dieser Prozess das Fahrzeug und senkt allmählich seine Umlaufbahn um den Mars. Wie Armelle Hubault kürzlich auf dem Raketenwissenschaftsblog der ESA gepostet hat:
„Wir starteten auf der größten Umlaufbahn mit einem Apozentrum (der weitesten Entfernung vom Mars während jeder Umlaufbahn) von 33 200 km und einer Umlaufbahn von 24 Stunden im März 2017, mussten jedoch im letzten Sommer pausieren, da der Mars in Verbindung stand. Wir haben im August 2017 wieder mit dem Aerobraking begonnen und sind auf dem besten Weg, Mitte März 2018 in der endgültigen wissenschaftlichen Umlaufbahn zu landen. Bis heute, dem 30. Januar 2018, haben wir ExoMars TGO um 781,5 m / s verlangsamt. Zum Vergleich: Diese Geschwindigkeit ist mehr als doppelt so hoch wie die eines typischen Langstreckenflugzeugs. “
Anfang dieser Woche passierte der Orbiter den Punkt, an dem er sich der Oberfläche in seiner Umlaufbahn am nächsten näherte (der Perizentrendurchgang, dargestellt durch die rote Linie). Während dieses Anflugs tauchte das Fahrzeug gut in die oberste Marsatmosphäre ein, was das Flugzeug schleppte und es weiter verlangsamte. In seiner aktuellen elliptischen Umlaufbahn erreicht es eine maximale Entfernung von 2700 km vom Mars (dem Apozentrum).
Obwohl Aerobraking eine jahrzehntealte Praxis ist, bleibt es für Missionsteams eine bedeutende technische Herausforderung. Jedes Mal, wenn ein Raumschiff die Atmosphäre eines Planeten passiert, müssen seine Fluglotsen sicherstellen, dass seine Ausrichtung genau richtig ist, um langsamer zu werden und sicherzustellen, dass das Fahrzeug stabil bleibt. Wenn ihre Berechnungen nur geringfügig abweichen, könnte das Raumschiff außer Kontrolle geraten und vom Kurs abweichen. Wie Hubault erklärte:
„Wir müssen unsere Perizentrumshöhe regelmäßig anpassen, weil einerseits die Dichte der Marsatmosphäre variiert (manchmal bremsen wir mehr und manchmal weniger) und andererseits die Schwerkraft des Mars nicht überall gleich ist (manchmal) Der Planet zieht uns runter und manchmal driften wir ein bisschen raus. Wir versuchen, für eine optimale Bremswirkung in einer Höhe von ca. 110 km zu bleiben. Um das Raumschiff auf Kurs zu halten, laden wir jeden Tag neue Befehle hoch. Für uns, die Flugdynamik und die Bodenstationsteams ist es eine sehr anspruchsvolle Zeit! "
Der nächste Schritt für das Flugsteuerungsteam besteht darin, die Triebwerke des Raumfahrzeugs zu verwenden, um das Raumfahrzeug in seine endgültige Umlaufbahn zu manövrieren (dargestellt durch die grüne Linie im Diagramm). Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Raumschiff in seiner endgültigen Umlaufbahn für Wissenschafts- und Betriebsdatenrelais, wo es sich in einer ungefähr kreisförmigen Umlaufbahn etwa 400 km von der Marsoberfläche entfernt befindet. Wie Hubault schrieb, bleibt der Prozess, die TGO in ihre endgültige Umlaufbahn zu bringen, eine Herausforderung.
„Die größte Herausforderung im Moment besteht darin, dass wir, da wir nie im Voraus wissen, wie stark das Raumschiff während jeder Perizentrumspassage verlangsamt wird, auch nie genau wissen, wann es den Kontakt zu unseren Bodenstationen wieder herstellen wird, nachdem wir zurück gezeigt haben Erde «, sagte sie. "Wir arbeiten mit einem 20-minütigen" Fenster "für die Signalerfassung (AOS), wenn die Bodenstation das TGO-Signal während einer bestimmten Sichtbarkeit der Station zum ersten Mal empfängt, während wir normalerweise für interplanetare Missionen eine feste AOS-Zeit im Voraus programmiert haben."
Da die Umlaufzeit des Raumfahrzeugs jetzt auf weniger als 3 Stunden verkürzt ist, muss das Flugsteuerungsteam diese Übung jetzt 8 Mal am Tag durchführen. Sobald die TGO ihre endgültige Umlaufbahn erreicht hat (bis März 2018), bleibt der Orbiter bis 2022 dort und dient als Telekommunikations-Relay-Satellit für zukünftige Missionen. Eine seiner Aufgaben wird es sein, Daten von der ESA weiterzuleiten ExoMars 2020 Mission, die aus einem europäischen Rover und einer russischen Oberflächenplattform bestehen wird, die im Frühjahr 2021 auf der Marsoberfläche eingesetzt werden.
Zusammen mit der NASA Mars 2020 Rover, dieses Rover / Lander-Paar wird das neueste in einer langen Reihe von Robotermissionen sein, die versuchen, die Geheimnisse der Mars-Vergangenheit zu entschlüsseln. Darüber hinaus werden diese Missionen entscheidende Untersuchungen durchführen, die den Weg für eventuelle Probenrückführungsmissionen zur Erde ebnen werden, ganz zu schweigen von der Besatzung an der Oberfläche!
