В марте 2016 года Европейское космическое агентство (ЕКА) запустило ExoMars (Экзобиология на Марсе) полет в космос. Этот совместный проект ЕКА и Роскосмоса состоял из двух частей: Трассировка газа Орбитер (TGO) и Скиапарелли посадочный аппарат, оба из которых прибыли на орбиту вокруг Марса в октябре 2016 года. Скиапарелли разбился при попытке приземлиться, TGO продолжил совершать некоторые впечатляющие подвиги.
Например, в марте 2017 года орбитальный аппарат начал серию маневров аэробрейкинга, где он начал снижать свою орбиту, чтобы войти в разреженную атмосферу Марса и замедлиться. Согласно Armelle Hubault, инженер по эксплуатации космических кораблей на TGO Команда управления полетом, миссия ExoMars достигла огромных успехов и уже на пути к созданию своей последней орбиты вокруг Красной планеты.
TGO-х Миссия состояла в том, чтобы изучить поверхность Марса, охарактеризовать распределение воды и химических веществ под поверхностью, изучить геологическую эволюцию планеты, определить будущие места посадки и найти возможные биосигнатуры прошлой марсианской жизни. Как только он установил свою последнюю орбиту вокруг Марса - 400 км (248,5 миль) от поверхности - TGO будет идеально расположен для проведения этих исследований.
ЕКА также выпустила графику (показанную выше), демонстрирующую последовательные орбиты TGO сделал с тех пор, как он начал аэробрейкинг - и продолжит делать до марта 2018 года. В то время как красная точка указывает орбитальный аппарат (а синяя линия - его текущая орбита), серые линии показывают последовательные сокращения TGO-х орбитальный период. Жирные линии обозначают сокращение на 1 час, тогда как тонкие линии обозначают сокращение на 30 минут.
По сути, один маневр аэробрейкинга состоит в том, что орбитальный аппарат проходит в верхние слои атмосферы Марса и полагается на его солнечные батареи для создания крошечных величин сопротивления. Со временем этот процесс замедляет корабль и постепенно понижает его орбиту вокруг Марса. Как недавно написал Армель Хубо в блоге ESA о ракетостроении:
«Мы начали на самой большой орбите с апоцентром (самое дальнее расстояние от Марса на каждой орбите) в 33 200 км и 24 часа в марте 2017 года, но прошлым летом пришлось остановиться из-за соединения Марса. Мы возобновили аэробрейкинг в августе 2017 года и находимся на пути к завершению на последней научной орбите в середине марта 2018 года. На сегодняшний день, 30 января 2018 года, мы замедлили ExoMars TGO на 781,5 м / с. Для сравнения, эта скорость более чем в два раза превышает скорость типичного реактивного самолета большой дальности ».
Ранее на этой неделе орбитальный аппарат прошел через точку, где он приблизился к поверхности на своей орбите (проход перицентра, представленный красной линией). Во время этого захода корабль погрузился в самую верхнюю атмосферу Марса, что затянуло самолет и еще больше замедлило его. На своей нынешней эллиптической орбите он достигает максимального расстояния 2700 км (1677 миль) от Марса (это апоцентр).
Несмотря на многолетнюю практику, аэробрейкинг остается серьезной технической задачей для команд миссий. Каждый раз, когда космический корабль проходит через атмосферу планеты, его диспетчеры должны убедиться, что его ориентация правильная, чтобы замедлить движение и обеспечить стабильность корабля. Если их расчеты даже немного отклонятся, космический корабль может начать выходить из-под контроля и отклоняться от курса. Как объяснил Хюбо:
«Мы должны регулярно регулировать высоту нашего перицентра, потому что, с одной стороны, марсианская атмосфера меняется по плотности (поэтому иногда мы тормозим больше, а иногда меньше), а с другой стороны, марсианская гравитация не везде одинакова (поэтому иногда планета тянет нас вниз, и иногда мы немного дрейфуем). Мы стараемся держаться на высоте около 110 км для достижения оптимального эффекта торможения. Чтобы держать космический корабль на ходу, мы ежедневно загружаем новый набор команд - поэтому для нас, для динамики полета и команд наземных станций, это очень сложное время! »
Следующим шагом для команды управления полетом является использование подруливающих устройств космического корабля для маневрирования космического корабля на его окончательную орбиту (представленную зеленой линией на диаграмме). В этот момент космический аппарат будет находиться на своей последней орбите ретрансляции данных о науке и эксплуатации, где он будет находиться на приблизительно круговой орбите, примерно в 400 км (248,5 миль) от поверхности Марса. Как писал Хубо, процесс выведения TGO на свою последнюю орбиту остается сложным.
«Основная проблема на данный момент заключается в том, что, поскольку мы никогда не знаем заранее, насколько космический корабль будет замедляться во время каждого прохода перицентра, мы также никогда не знаем точно, когда он собирается восстановить связь с нашими наземными станциями после указания на Земля, - сказала она. «Мы работаем с 20-минутным« окном »для получения сигнала (AOS), когда наземная станция впервые улавливает сигнал TGO во время видимости любой заданной станции, тогда как обычно для межпланетных миссий у нас есть заранее запрограммированное время AOS».
Теперь, когда орбитальный период космического корабля сокращен до менее чем 3 часов, команда управления полетом должна выполнять это упражнение 8 раз в день. Как только TGO достигнет своей окончательной орбиты (к марту 2018 года), орбитальный аппарат останется там до 2022 года, выступая в качестве спутника ретрансляции телекоммуникаций для будущих миссий. Одна из его задач будет заключаться в передаче данных от ЕКА ExoMars 2020 миссия, которая будет состоять из европейского ровера и российской надводной платформы, развертываемой на поверхности Марса весной 2021 года.
Наряду с НАСА Марс 2020 Rover, эта пара Rover / Lander будет последней в длинной линии роботизированных миссий, стремящихся раскрыть секреты прошлого Марса. Кроме того, эти миссии проведут важные исследования, которые проложат путь для возможных миссий по возврату образцов на Землю, не говоря уже о экипаже на поверхность!
