Na de vlotte aankomst van ESA's nieuwste Mars-orbiter, missiecontrollers bereiden het nu voor op de ultieme uitdaging:onderdompelen in de atmosfeer van de Rode Planeet om zijn definitieve baan te bereiken.

De ExoMars Trace Gas Orbiter is op een meerjarige missie om de kleine hoeveelheden methaan en andere gassen in de atmosfeer van Mars te begrijpen die een bewijs kunnen zijn voor mogelijke biologische of geologische activiteit.

Na zijn lange reis vanaf de aarde, de orbiter vuurde op 19 oktober zijn hoofdmotor af om voldoende te remmen om door de zwaartekracht van de planeet te worden gevangen.

Het kwam in een zeer elliptische baan terecht waar de hoogte varieert tussen ongeveer 250 km en 98 000 km, waarbij elk circuit ongeveer vier aardse dagen in beslag neemt.

uiteindelijk, echter, de wetenschappelijke doelen en zijn rol als gegevensrelais voor oppervlakterovers betekenen dat het vaartuig zichzelf in een bijna cirkelvormige baan moet laten zakken op slechts 400 km hoogte, waarbij elke baan ongeveer twee uur duurt.

Aerobraking:de ultieme uitdaging

Mission controllers zullen hiervoor gebruik maken van 'aerobraking', het bevel geven aan het vaartuig om de piekerige top van de atmosfeer af te schuimen voor de zwakke weerstand om het gestaag naar beneden te trekken.

"De hoeveelheid weerstand is erg klein, ", zegt Peter Schmitz, manager operaties van ruimtevaartuigen, "maar na ongeveer 13 maanden zal dit voldoende zijn om de geplande 400 km hoogte te bereiken terwijl de motor slechts een paar keer wordt ontstoken, brandstof besparen."

Tijdens aerobraking, het team van ESA's missiecontrole in Darmstadt, Duitsland, moet het vaartuig tijdens elke baan nauwlettend in de gaten houden om ervoor te zorgen dat het niet wordt blootgesteld aan te veel wrijvingsverwarming of druk.

De weerstand zal naar verwachting variëren van baan tot baan vanwege de veranderende atmosferische, stofstormen en zonneactiviteit. Dit betekent dat de vluchtdynamiekteams van ESA de baan herhaaldelijk moeten meten om ervoor te zorgen dat deze niet te laag zakt. te snel.

De aerobraking-campagne begint op 15 maart, wanneer Mars iets meer dan 300 miljoen km van de aarde verwijderd zal zijn, en loopt tot begin 2018.

Op weg naar de start

Mission controllers werken nu intensief aan de voorbereiding van het vaartuig, het vluchtplan en grondsystemen voor de campagne.

Eerst, op 19 januari, ze zullen de hoek van de baan ten opzichte van de Mars-evenaar aanpassen tot 74º zodat wetenschappelijke waarnemingen het grootste deel van de planeet kunnen bestrijken.

Volgende, om in een baan om de aarde te komen van waaruit je aerobraking kunt starten, het hoogtepunt wordt verlaagd op 3 en 9 februari, het vaartuig verlaten in een baan van 200 x 33 475 km die het elke 24 uur voltooit.

ESA-missiecontrollers hebben enige eerdere ervaring met aerobraking met Venus Express, hoewel dat aan het einde van de missie als demonstratie werd gedaan. NASA gebruikte ook aerobraking om de Mars Reconnaissance Orbiter en andere ruimtevaartuigen in lage banen bij Mars te brengen.

"Dit zal de eerste keer zijn dat we aerobraking gebruiken om een ​​operationele baan te bereiken, dus we nemen de extra tijd die nu beschikbaar is om ervoor te zorgen dat onze plannen robuust zijn en rekening houden met eventuele onvoorziene omstandigheden, ", zegt vluchtdirecteur Michel Denis.

Begint langzamer te gaan

Aerobraking zelf begint op 15 maart met een reeks van zeven boegschroefvuren, ongeveer één om de drie dagen, die de hoogte van het vaartuig bij de dichtste nadering gestaag zal verlagen - van 200 km tot ongeveer 114 km.

"Dan kan de atmosfeer zijn werk beginnen, ons naar beneden trekken, ", zegt Peter Schmitz. "Als alles volgens plan verloopt, dan is er tot het einde van aerobraking begin 2018 heel weinig brandstof nodig, wanneer de laatste vuren de baan van 400 km cirkelvormig maken."

Er is geen datum vastgesteld, maar wetenschappelijke waarnemingen kunnen beginnen zodra de laatste baan is bereikt. In aanvulling, het pad zal elke dag twee tot drie overvluchten van elke rover bieden om signalen door te geven.

Ruimtevaartuig A-OK

Algemeen, het ruimtevaartuig verkeert in uitstekende gezondheid. Op 30 november, het kreeg een bijgewerkt 'besturingssysteem'. Daten, er is slechts één 'veilige modus' geactiveerd, wanneer een storing ervoor zorgde dat het vaartuig opnieuw opstartte en wachtte op corrigerende opdrachten. Dat gebeurde tijdens het testen van de hoofdmotor, wanneer een defecte configuratie snel werd geïdentificeerd en gerepareerd.

"We zijn verheugd om met zo'n uitstekend ruimtevaartuig te vliegen, "zegt Michel. "We hebben een spannende en uitdagende missie voor de boeg."