Em março de 2016, a Agência Espacial Europeia (ESA) lançou o ExoMars (Exobiologia em Marte) missão no espaço. Um projeto conjunto entre a ESA e Roscosmos, esta missão em duas partes consistiu na Trace Gas Orbiter (TGO) e os Schiaparelli ambos chegaram em órbita ao redor de Marte em outubro de 2016. Enquanto Schiaparelli caiu ao tentar pousar, o TGO realizou alguns feitos impressionantes.
Por exemplo, em março de 2017, o orbitador iniciou uma série de manobras de aerobraking, onde começou a baixar sua órbita para entrar na fina atmosfera de Marte e desacelerar. De acordo com Armelle Hubault, o engenheiro de operações espaciais da TGO equipe de controle de vôo, a missão ExoMars fez um tremendo progresso e está a caminho de estabelecer sua órbita final ao redor do Planeta Vermelho.
TGO's A missão tem sido estudar a superfície de Marte, caracterizar a distribuição de água e produtos químicos por baixo da superfície, estudar a evolução geológica do planeta, identificar futuros locais de aterrissagem e procurar possíveis bioassinaturas da vida marciana passada. Depois de estabelecer sua órbita final em torno de Marte - 400 km (248,5 milhas) da superfície - o TGO estará idealmente posicionado para conduzir esses estudos.
A ESA também divulgou um gráfico (mostrado acima) demonstrando as órbitas sucessivas TGO desde o início do aerobraking - e continuará até março de 2018. Enquanto o ponto vermelho indica o orbitador (e a linha azul é sua órbita atual), as linhas cinzas mostram reduções sucessivas no TGO's período orbital. As linhas em negrito indicam uma redução de 1 hora, enquanto as linhas finas indicam uma redução de 30 minutos.
Essencialmente, uma única manobra de aerobraking consiste na passagem do orbitador para a atmosfera superior de Marte e na dependência de suas matrizes solares para gerar pequenas quantidades de arrasto. Com o tempo, esse processo reduz a velocidade da nave e diminui gradualmente sua órbita em torno de Marte. Como Armelle Hubault publicou recentemente no blog de ciência de foguetes da ESA:
“Começamos na maior órbita com um apocentro (a maior distância de Marte durante cada órbita) de 33 200 km e uma órbita de 24 horas em março de 2017, mas tivemos que fazer uma pausa no verão passado porque Marte estava em conjunto. Recomeçamos o aerobraking em agosto de 2017 e estamos a caminho de terminar a órbita científica final em meados de março de 2018. Atualmente, em 30 de janeiro de 2018, reduzimos o ExoMars TGO em 781,5 m / s. Para comparação, essa velocidade é mais que o dobro da velocidade de um avião a jato típico de longo curso. ”
No início desta semana, o orbitador passou pelo ponto em que se aproximava mais da superfície em sua órbita (a passagem do pericentro, representada pela linha vermelha). Durante essa abordagem, a nave mergulhou bem na atmosfera mais alta de Marte, o que arrastou a aeronave e a desacelerou ainda mais. Em sua atual órbita elíptica, atinge uma distância máxima de 2700 km (1677 milhas) de Marte (seu centro).
Apesar de ser uma prática de décadas, o aerobraking continua sendo um desafio técnico significativo para as equipes de missão. Toda vez que uma espaçonave passa pela atmosfera de um planeta, seus controladores de vôo precisam garantir que sua orientação seja correta para diminuir a velocidade e garantir que a nave permaneça estável. Se os cálculos forem um pouco menores, a sonda poderá começar a sair de controle e desviar-se do rumo. Como o Hubault explicou:
“Temos que ajustar regularmente nossa altura de pericentro, porque, por um lado, a atmosfera marciana varia em densidade (então, às vezes, freiamos mais e, às vezes, freamos menos); o planeta nos puxa para baixo e às vezes nos afastamos um pouco). Tentamos permanecer a cerca de 110 km de altitude para um ótimo efeito de frenagem. Para manter a espaçonave na pista, carregamos um novo conjunto de comandos todos os dias - portanto, para nós, para a dinâmica de vôo e para as equipes da estação terrestre, é um momento muito exigente! ”
O próximo passo para a equipe de controle de vôo é usar os propulsores da espaçonave para manobrar a espaçonave em sua órbita final (representada pela linha verde no diagrama). Nesse ponto, a espaçonave estará em sua órbita final do relé de dados de ciência e operação, onde estará em uma órbita aproximadamente circular a cerca de 400 km (248,5 milhas) da superfície de Marte. Como Hubault escreveu, o processo de colocar o TGO em sua órbita final permanece desafiador.
“O principal desafio no momento é que, como nunca sabemos com antecedência o quanto a espaçonave ficará lenta durante cada passagem de pericêntrico, também nunca sabemos exatamente quando restabelecerá o contato com nossas estações terrestres depois de apontar para Terra - ela disse. "Estamos trabalhando com uma" janela "de 20 minutos para aquisição de sinal (AOS), quando a estação terrestre capta o sinal da TGO pela primeira vez durante uma determinada visibilidade da estação, enquanto normalmente para missões interplanetárias temos um tempo AOS firme, programado com antecedência."
Com o período orbital da espaçonave agora reduzido para menos de 3 horas, a equipe de controle de vôo precisa realizar esse exercício 8 vezes ao dia. Quando o TGO atingir sua órbita final (em março de 2018), o orbitador permanecerá lá até 2022, servindo como satélite de retransmissão de telecomunicações para futuras missões. Uma das suas tarefas será retransmitir dados da ESA ExoMars 2020 missão, que consistirá em um rover europeu e uma plataforma de superfície russa sendo implantada na superfície de Marte na primavera de 2021.
Junto com a NASA Marte 2020 rover, este par rover / lander será o mais recente de uma longa linha de missões robóticas, procurando desvendar os segredos do passado de Marte. Além disso, essas missões conduzirão investigações cruciais que abrirão o caminho para eventuais missões de retorno de amostras à Terra, sem mencionar as tripulações na superfície!
