En marzo de 2016, la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó el ExoMars (Exobiología en Marte) misión al espacio. Un proyecto conjunto entre la ESA y Roscosmos, esta misión de dos partes consistió en Orbitador de gas traza (TGO) y el Schiaparelli módulo de aterrizaje, los cuales llegaron en órbita alrededor de Marte en octubre de 2016. Mientras Schiaparelli se estrelló al intentar aterrizar, el TGO ha logrado algunas hazañas impresionantes.
Por ejemplo, en marzo de 2017, el orbitador comenzó una serie de maniobras de frenado aerodinámico, donde comenzó a bajar su órbita para ingresar a la delgada atmósfera de Marte y disminuir su velocidad. Según Armelle Hubault, el ingeniero de operaciones de naves espaciales en el TGO equipo de control de vuelo, la misión ExoMars ha hecho un gran progreso y está en camino de establecer su órbita final alrededor del Planeta Rojo.
TGO La misión ha sido estudiar la superficie de Marte, caracterizar la distribución de agua y productos químicos debajo de la superficie, estudiar la evolución geológica del planeta, identificar los futuros sitios de aterrizaje y buscar posibles biofirmas de la vida marciana pasada. Una vez que ha establecido su órbita final alrededor de Marte, a 400 km de la superficie, el TGO estará en una posición ideal para realizar estos estudios.
La ESA también lanzó un gráfico (mostrado arriba) que demuestra las órbitas sucesivas TGO ha hecho desde que comenzó a frenar en el aire, y continuará haciéndolo hasta marzo de 2018. Mientras que el punto rojo indica el orbitador (y la línea azul su órbita actual), las líneas grises muestran reducciones sucesivas en el TGO periodo orbital. Las líneas en negrita denotan una reducción de 1 hora, mientras que las líneas finas denotan una reducción de 30 minutos.
Esencialmente, una sola maniobra de frenado aerodinámico consiste en el orbitador que pasa a la atmósfera superior de Marte y depende de sus paneles solares para generar pequeñas cantidades de resistencia. Con el tiempo, este proceso ralentiza la nave y baja gradualmente su órbita alrededor de Marte. Como Armelle Hubault publicó recientemente en el blog de ciencia espacial de la ESA:
“Comenzamos en la órbita más grande con un apocentro (la distancia más lejana de Marte durante cada órbita) de 33 200 km y una órbita de 24 h en marzo de 2017, pero tuvimos que detenernos el verano pasado debido a que Marte estaba en conjunción. Recomendamos el frenado aerodinámico en agosto de 2017, y estamos en camino de terminar en la órbita científica final a mediados de marzo de 2018. A partir de hoy, 30 de enero de 2018, hemos reducido la velocidad de ExoMars TGO en 781,5 m / s. A modo de comparación, esta velocidad es más del doble de la velocidad de un avión a reacción de largo alcance típico ".
A principios de esta semana, el orbitador pasó por el punto donde realizó su aproximación más cercana a la superficie en su órbita (el paso del pericentro, representado por la línea roja). Durante este acercamiento, la nave se sumergió en la atmósfera más alta de Marte, lo que arrastró el avión y lo ralentizó aún más. En su órbita elíptica actual, alcanza una distancia máxima de 2700 km (1677 mi) de Marte (es el apocentro).
A pesar de ser una práctica de décadas, el frenado aerodinámico sigue siendo un desafío técnico significativo para los equipos misioneros. Cada vez que una nave espacial atraviesa la atmósfera de un planeta, sus controladores de vuelo deben asegurarse de que su orientación sea la correcta para reducir la velocidad y garantizar que la nave permanezca estable. Si sus cálculos están apagados incluso un poco, la nave espacial podría comenzar a girar fuera de control y desviarse del rumbo. Como explicó Hubault:
"Tenemos que ajustar nuestra altura del pericentro regularmente, porque, por un lado, la atmósfera marciana varía en densidad (por lo tanto, a veces frenamos más y a veces frenamos menos) y, por otro lado, la gravedad marciana no es la misma en todas partes (así que a veces el planeta nos derriba y a veces nos alejamos un poco). Intentamos mantenernos a unos 110 km de altitud para lograr un efecto de frenado óptimo. Para mantener el rumbo de la nave espacial, cargamos un nuevo conjunto de comandos todos los días, por lo que para nosotros, para la dinámica de vuelo y para los equipos de la estación terrestre, ¡es un momento muy exigente! "
El siguiente paso para el equipo de control de vuelo es usar los propulsores de la nave espacial para maniobrar la nave espacial en su órbita final (representada por la línea verde en el diagrama). En este punto, la nave espacial estará en su órbita final de transmisión de datos científicos y operativos, donde estará en una órbita aproximadamente circular a unos 400 km (248.5 millas) de la superficie de Marte. Como escribió Hubault, el proceso de llevar el TGO a su órbita final sigue siendo desafiante.
“El principal desafío en este momento es que, dado que nunca sabemos de antemano cuánto va a reducirse la velocidad de la nave espacial durante cada paso pericéntrico, tampoco sabemos exactamente cuándo restablecerá el contacto con nuestras estaciones terrestres después de señalar Tierra ”, dijo ella. "Estamos trabajando con una" ventana "de 20 minutos para la adquisición de la señal (AOS), cuando la estación terrestre capta por primera vez la señal de TGO durante la visibilidad de cualquier estación, mientras que normalmente para las misiones interplanetarias tenemos un tiempo firme de AOS programado de antemano".
Con el período orbital de la nave espacial ahora acortado a menos de 3 horas, el equipo de control de vuelo debe realizar este ejercicio 8 veces al día. Una vez que el TGO haya alcanzado su órbita final (en marzo de 2018), el orbitador permanecerá allí hasta 2022, sirviendo como un satélite de retransmisión de telecomunicaciones para futuras misiones. Una de sus tareas será transmitir datos de la ESA ExoMars 2020 misión, que consistirá en un rover europeo y una plataforma de superficie rusa que se desplegará en la superficie de Marte en la primavera de 2021.
Junto con la NASA Marte 2020 rover, este par rover / lander será el último de una larga línea de misiones robóticas que buscan descubrir los secretos del pasado de Marte. Además, estas misiones llevarán a cabo investigaciones cruciales que allanarán el camino para eventuales misiones de retorno de muestras a la Tierra, ¡sin mencionar la tripulación a la superficie!
