Surfowanie po atmosferze Marsa zakończone

Exomars Trace Gas Orbiter dotarł do Marsa w październiku 2016 roku, ma badać potencjalnie biologiczne lub geologiczne przyczyny powstawania gazów śladowych w atmosferze planety.

Sonda będzie również funkcjonować jako przekaźnik, łącząc łaziki na powierzchni z kontrolerami na Ziemi.

Zanim te prace będą mogą się rozpocząć, sonda musiała zmniejszyć wstępna, 4-dniową, wysokoeliptyczną orbitę 98 000 na 200 km, do końcowej, znacznie niższej i kołowej orbity na wysokości około 400 km.

Delikatne manewry

„Od marca 2017 prowadziliśmy wyjątkowo delikatną kampanię aerohamowania, w ramach której kierowaliśmy sondę na trajektorię muskającą najwyższe warstwy atmosfery raz na obrót, co spowalniało sondę i zmniejszało jej orbitę”, mówi dyrektor kontroli lotu w ESA, Michel Denis.

„Skorzystaliśmy z minimalnego oporu, jaki atmosfera wywierała na panele słoneczne, i stopniowo zmniejszaliśmy orbitę. Było to duże wyzwanie dla zespołów kontroli misji wspieranych przez europejski przemysł. Wykonali wspaniałą pracę i dzięki temu osiągnęliśmy nasz wstępny cel”.

„Podczas niektórych orbit sonda znajdowała się tylko 103 km nad powierzchnią Marsa, czyli wyjątkowo blisko planety”.

Przeloty zakończyły się 20 lutego o 18:20 CET, gdy sonda odpaliła swoje silniki na około 16 minut, aby podnieść najmniejszą odległość do powierzchni Marsa do około 200 km, poza zasięg atmosfery. Tym samym zakończyła się kampania aerohamowania, a orbita sondy wynosi 1050 x 200 km.

Międzyplanetarne doświadczenie

„Pierwsze testowe doświadczenie z aerohamowaniem zdobyliśmy w 2014, pod koniec misji Venus Express, która nie była zaprojektowana do takiego manewru”, mówi kierownik operacji sondy Peter Schmitz.

„Tym razem ESA zastosowała tę technikę do uzyskania rutynowej orbity wokół innej planety – a ExoMars była specjalnie zaprojektowana do tego zadania”.

Aerohamowanie wokół obcej planety znajdującej się w odległości średnio 225 milionów kilometrów jest bardzo delikatnym procesem. Cienkie górne warstwy atmosfery dostarczają bardzo małego spowolnienia, najwyższa wartość to około 17 mm na sekundę kwadratową. Jak mała to wartość?

W przypadku hamowania samochodu jadącego z prędkością 50 km na godzinę jazda trwałaby jeszcze 6 km.

„Aerohamowanie działa tylko dlatego, że spędziliśmy dużo czasu w atmosferze podczas każdej orbity i powtarzaliśmy ten manewr ponad 950 razy”, mówi Michel Denis.

„W ciągu roku zmniejszyliśmy prędkość sondy o całe 3600 km na godzinę, zmniejszając też jej orbitę do wymaganej wartości”.

Wyrównywanie orbity

W ciągu następnego miesiąca zespół kontroli lotu przeprowadzi do 10 manewrów wyrównujących orbitę, jeden co kilka dni. Silniki będą odpalane do wyrównania orbity do finalnej, dwugodzinnej kołowej orbity na wysokości około 400 km. Szacuje się, że cel ten zostanie osiągnięty w połowie kwietnia.

Wstępna faza zbierania danych naukowych ma nastąpić w połowie marca i będzie koncentrować się na sprawdzeniu instrumentów oraz wykonaniu wstępnych obserwacji do celów kalibracyjnych i walidacji sprzętu. Początek rutynowych badań naukowych powinien rozpocząć się około 21 kwietnia.

„Aby rozpocząć badania atmosfery marsjańskiej, sonda otrzyma polecenie by obrócić kamerę w kierunku Marsa, a spektrometry w kierunku Słońca. Długo oczekiwana faza naukowa misji będzie mogła się rozpocząć”, mówi Håkan Svedhem, naukowiec ESA pracujący przy projekcie.

Głównym celem jest zebranie dokładnej listy gazów śladowych, a w szczególności znalezienie dowodów na to, czy metan i inne gazy mogłyby być oznakami aktywnych procesów biologicznych lub geologicznych.

Zestaw czterech instrumentów naukowych będzie wykonywał uzupełniające się pomiary atmosfery, powierzchni i obszarów podpowierzchniowych. Kamera pomoże scharakteryzować szczegóły na powierzchni, które mogą być powiązane ze źródłami gazów śladowych, np. wulkany.

Instrumenty będą poszukiwać również ukrytego tuż pod powierzchnią lodu wodnego, który tak jak wystąpienie innych gazów śladowych mógłby sugerować miejsca lądowania dla przyszłych misji.

Połączenia długodystansowe

W kwietniu przetestowane zostaną również możliwości transmisji danych, bardzo istotnego elementu tej misji marsjańskiej.

Dostarczony przez NASA instrument radioprzekaźnikowy uchwyci sygnały z amerykańskich łazików na powierzchni i przekaże je do stacji naziemnych na naszej planecie. Następnie przekazywanie danych ma odbywać się rutynowo już od lata. 

Od 2021 roku, gdy łazik ExoMars dotrze do Czerwonej Planety, orbiter będzie dostarczał usług przekazywania danych dla obu agencji kosmicznych, jak również dla rosyjskiego lądownika naukowego.

ExoMars to wspólne przedsięwzięcie ESA oraz Roskosmosu.