V marci 2016 Európska vesmírna agentúra (ESA) spustila vesmír ExoMars Exobiológia na Marse do vesmíru. Spoločný projekt medzi ESA a Roscosmos, pozostával z tejto dvojdielnej misie Stopový plynový orbiter (TGO) a Schiaparelli pristátie, ktoré prišlo na obežnú dráhu okolo Marsu v októbri 2016. Zatiaľ čo Schiaparelli havaroval pri pokuse pristáť, TGO pokračoval v uskutočňovaní niektorých pôsobivých výkonov.
Napríklad v marci 2017 začala obežná dráha sériu aerobrakingových manévrov, kde začala znižovať svoju obežnú dráhu, aby vstúpila do tenkej atmosféry Marsu a spomalila sa. Podľa Armelle Hubault, vesmírny operačný inžinier na internete TGO V tíme pre riadenie letu dosiahla misia ExoMars obrovský pokrok a je na dobrej ceste k stanoveniu svojej konečnej obežnej dráhy okolo Červenej planéty.
TGO je Cieľom misie bolo študovať povrch Marsu, charakterizovať distribúciu vody a chemikálií pod povrchom, študovať geologický vývoj planéty, identifikovať budúce miesta pristátia a hľadať možné biologické podpisy minulého marťanského života. Akonáhle stanoví svoju poslednú obežnú dráhu okolo Marsu - 400 km (248,5 míľ) od povrchu - TGO bude mať ideálnu pozíciu na vykonanie týchto štúdií.
ESA tiež vydala grafiku (znázornenú vyššie), ktorá demonštruje následné obežné dráhy TGO od začiatku aerobraku - a bude pokračovať až do marca 2018. Zatiaľ čo červená bodka označuje obežnú dráhu (a modrá čiara jej súčasnú obežnú dráhu), sivé čiary ukazujú postupné znižovanie TGO je orbitálne obdobie. Tučné čiary označujú zníženie o 1 hodinu, zatiaľ čo tenké čiary znamenajú zníženie o 30 minút.
Jediný manéver aerobrakingu spočíva v podstate v tom, že obežná dráha prechádza do hornej atmosféry Marsu a spolieha sa na svoje slnečné polia, ktoré vytvárajú malé množstvá odporu vzduchu. V priebehu času tento proces spomaľuje plavidlo a postupne znižuje obežnú dráhu okolo Marsu. Ako nedávno Armelle Hubault uverejnila na blogu ESA o raketových vedách:
„Začali sme na najväčšej obežnej dráhe s apocentrom (najvzdialenejšia vzdialenosť od Marsu počas každej obežnej dráhy) 33 200 km a obežnou dráhou 24 hodín v marci 2017, ale minulé leto sme museli prerušiť, pretože Mars bol v spojení. Aerobraking sme obnovili v auguste 2017 a sme na dobrej ceste, aby sme sa dostali na poslednú vedeckú obežnú dráhu v polovici marca 2018. K dnešnému dňu 30. januára 2018 sme spomalili ExoMars TGO o 781,5 m / s. Na porovnanie je táto rýchlosť viac ako dvakrát rýchlejšia ako rýchlosť bežného prúdového lietadla. “
Začiatkom tohto týždňa prešla obežná dráha bodom, kde sa čo najbližšie priblížila k povrchu na svojej obežnej dráhe (pericentrický priechod, ktorý predstavuje červená čiara). Počas tohto priblíženia sa plavidlo dobre ponorilo do najvyššej atmosféry Marsu, čo lietadlo vtiahlo a ďalej spomaľovalo. Na svojej súčasnej eliptickej obežnej dráhe dosahuje maximálnu vzdialenosť 2700 km (1677 míľ) od Marsu (je to apocentrum).
Napriek tomu, že letecké cvičenie je desaťročnou praxou, zostáva pre misijné tímy významnou technickou výzvou. Vždy, keď kozmická loď prejde atmosférou planéty, musia jej riadiaci letu zabezpečiť, aby bola jej orientácia v poriadku, aby sa spomalila a aby zostalo stabilné. Ak sú ich výpočty vypnuté ešte o niečo, kozmická loď by sa mohla začať vymknúť spod kontroly a vybočiť z kurzu. Ako Hubault vysvetlil:
„Musíme pravidelne upravovať výšku svojho pericentra, pretože na jednej strane sa v marťovej atmosfére mení hustota (takže niekedy brzdíme viac a niekedy brzdíme menej) a na druhej strane marťanská gravitácia nie je všade rovnaká (takže niekedy planéta nás strhne a niekedy sa trochu unášame). Pre optimálny brzdný účinok sa snažíme zostať v nadmorskej výške asi 110 km. Aby sme kozmickú loď udržali na ceste, každý deň odovzdávame novú skupinu príkazov - takže pre nás, pre dynamiku letu a pre tímy pozemných staníc je to veľmi náročná doba! “
Ďalším krokom pre tím riadenia letu je použitie raketových rakiet na manévrovanie kozmickej lode na jej poslednú obežnú dráhu (na obrázku znázornenú zelenou čiarou). V tomto bode bude kozmická loď vo svojej záverečnej obehovej dráhe s údajmi o vede a prevádzke, kde bude na zhruba kruhovej obežnej dráhe asi 400 km (248,5 míľ) od povrchu Marsu. Ako napísal Hubault, proces uvedenia TGO na jeho poslednú obežnú dráhu zostáva náročným.
„V súčasnosti je hlavnou výzvou to, že keďže nikdy vopred nevieme, do akej miery bude kozmická loď spomalená počas každej pericentrickej pasáže, nikdy presne nevieme, kedy obnoví kontakt s našimi pozemnými stanicami po nasmerovaní späť na Zem, “povedala. „Pracujeme s 20-minútovým„ oknom “na získanie signálu (AOS), keď pozemná stanica prvýkrát zachytí signál TGO počas akejkoľvek viditeľnosti danej stanice, zatiaľ čo zvyčajne pre medziplanetárne misie máme vopred naprogramovaný pevný čas AOS.“
Vzhľadom na to, že obežná doba kozmickej lode je teraz skrátená na menej ako 3 hodiny, musí tím riadenia letu absolvovať toto cvičenie 8-krát denne. Keď TGO dosiahne svoju poslednú obežnú dráhu (do marca 2018), zostane tam obežná dráha do roku 2022 a bude slúžiť ako telekomunikačný prenosový satelit pre budúce misie. Jednou z jej úloh bude odovzdávanie údajov z ESA ExoMars 2020 misia, ktorá bude pozostávať z európskeho rovera a ruskej povrchovej platformy, ktorá bude na jar 2021 nasadená na povrch Marsu.
Spolu s NASA Mars 2020 rover, tento pár rover / lander bude posledný v dlhej rade robotických misií, ktoré sa snažia odomknúť tajomstvá minulosti Marsu. Tieto misie navyše vykonajú zásadné vyšetrovania, ktoré pripravia pôdu pre prípadné vzorkovacie návratové misie na Zem, nehovoriac o posádke na povrch!
