Het pad dat ExoMars 2022 zal volgen om de Rode Planeet te bereiken is vastgesteld. Het traject dat het ruimtevaartuig in 264 dagen van de aarde naar Mars zal brengen, voorziet in een landing op het oppervlak van Mars op 10 juni 2023, rond 17:30 CEST (15:30 UTC).

Het weer op Mars, het type draagraket en de wetten van de fysica die de planeten beheersen, bepaalden een lanceervenster van 12 dagen vanaf 20 september 2022.

Efficiënte orbitale overdrachten, goede communicatie en geen grote stofstormen aan de horizon van Mars maken het gekozen traject de snelste en veiligste keuze.

Het beste pad kiezen

Wanneer we worden geconfronteerd met hoe we naar Mars kunnen komen, Europese en Russische teams moeten met veel factoren jongleren. Het missie-analyseteam van het European Space Operations Centre (ESOC) in Duitsland hield rekening met de prestaties van de Russische Proton-draagraket om een ​​aantal mogelijke trajecten te identificeren.

"We hadden verschillende transfertrajecten om uit te kiezen en er was al een ruimtevaartuig gebouwd voor de reis, " zegt Mattia Mercolino, ExoMars hoofdsysteemingenieur. "Deze variabelen legden ons beperkingen op die verband houden met macht, temperatuurdrempels en oriëntatie naar de aarde tijdens de eerste fasen van de vlucht, onder andere."

Ook het kunnen communiceren met het ruimtevaartuig speelde een grote rol.

"Een van de alternatieven had een langer startvenster, maar een slechtere verbinding met het ruimtevaartuig tijdens de eerste dagen. Deze keuze was te riskant, vooral als je aan het begin van de missie volledige controle wilt hebben, " legt Tiago Loureiro uit, ExoMars ruimtevaartuig operations manager.

Het laatste traject duurt iets langer - een week langer - en de lanceringsvolgorde vereist meer manoeuvres, maar dit ging niet alleen over aardse beperkingen. "We moesten de uitdagingen begrijpen die uniek zijn voor onze bestemming. De orbitale kenmerken van Mars en stofstormen waren cruciaal voor onze beslissing, ' zegt Tiago.

Ruiters op de storm

Stofstormen komen vaak voor op Mars, maar ook moeilijk te voorspellen. Seizoenen spelen een rol, met stormachtig weer is de kans groter dat dit in de lente en de zomer gebeurt op het zuidelijk halfrond. De landingsplaats van ExoMars is Oxia Planum, gelegen op het noordelijk halfrond.

Dreigende stofstormen op wereldschaal komen ongeveer om de tien jaar voor. De meest recente dateert van 2018.

Hoewel ExoMars buiten het stofstormseizoen zal landen, een ophoping van stof op de zonnepanelen zal de stroomtoevoer verminderen en kan zelfs een tijdelijke stopzetting van ESA's Rosalind Franklin-rover en het Russische oppervlakteplatform afdwingen, Kazachok genoemd.

"We hebben een aantal onderzoeken en tests doorlopen om ervoor te zorgen dat alle systemen zouden overleven met minder zonlicht bij de landing in de late namiddag, en tijdens oppervlakteoperaties de volgende weken, ", voegt Tiago toe.

Europese wetenschappers willen de rover zo lang mogelijk op Mars laten werken. Rosalind Franklin kan enkele dagen regionale stofstormen aan en met lagen fijnstof die haar zonnepanelen bedekken.

"Een wereldwijde stofstorm die de atmosfeer enkele maanden bedekt, zou hoogstwaarschijnlijk leiden tot de dood van de rover, " waarschuwt Jorge Vago, ESA's ExoMars rover-projectwetenschapper.

"Daarom is het zo belangrijk om de meeste missiedoelen te bereiken voordat het problematische stofseizoen begint, " hij voegt toe.

Aarde aan het werk

Het kostte de teams van ESOC een paar maanden werk om de definitieve lanceringsdatum en het traject naar Mars te bepalen. "De hele uitdaging is fantastisch - ik denk dat ik de beste baan ter wereld heb, ' zegt Tiago.

"Lancering van een ruimtevaartuig, het over het zonnestelsel schieten, in de hoop dat het in één stuk landt, het inzetten, rijden op Mars ... En we zullen dit allemaal doen zonder de luxe van interactie met het ruimtevaartuig of de rover in realtime, " hij legt uit.

Het sturen van de eerste Europese rover naar Mars vereist echt teamwerk. Elk commando is zorgvuldig gepland samen met de Russische partners, waarbij verschillende controlecentra en landen betrokken zijn.

ESA zal tijdens hun eerste dagen op Mars de communicatie tussen Rosalind Franklin en het Kazachok-platform regelen. Als onderdeel van het ExoMars-programma, de Trace Gas Orbiter, die al bijna vier jaar om Mars draait, zal dienen als een datarelay-platform om de communicatie te ondersteunen.

Een paar weken na de landing, en alleen wanneer het bovengrondse platform veilig is en onafhankelijk kan opereren, ESA zal de controle over Kazachok overdragen aan Roscosmos.