Τον Μάρτιο του 2016, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) ξεκίνησε το ExoMars (Εξωβιολογία στον Άρη) αποστολή στο διάστημα. Ένα κοινό έργο μεταξύ του ESA και του Roscosmos, αυτή η διμερής αποστολή αποτελούνταν από το Trace Gas Orbiter (TGO) και το Σιαπαρέλι lander, και οι δύο έφτασαν σε τροχιά γύρω από τον Άρη τον Οκτώβριο του 2016. Ενώ Σιαπαρέλι έπεσε κατά την προσπάθεια να προσγειωθεί, TGO έχει προχωρήσει σε μερικά εντυπωσιακά κατορθώματα.
Για παράδειγμα, τον Μάρτιο του 2017, ο τροχιάς ξεκίνησε μια σειρά ελιγμών αεροναυπηγικής, όπου άρχισε να χαμηλώνει την τροχιά του για να μπει στη λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη και να επιβραδύνεται. Σύμφωνα με τον Armelle Hubault, τον Μηχανικό Διαστημικών Αεροσκαφών στο TGO ομάδα ελέγχου πτήσης, η αποστολή ExoMars έχει σημειώσει τεράστια πρόοδο και βρίσκεται σε καλό δρόμο για να δημιουργήσει την τελική της τροχιά γύρω από τον Κόκκινο Πλανήτη.
TGO's Η αποστολή ήταν να μελετήσει την επιφάνεια του Άρη, να χαρακτηρίσει την κατανομή νερού και χημικών κάτω από την επιφάνεια, να μελετήσει τη γεωλογική εξέλιξη του πλανήτη, να εντοπίσει μελλοντικούς τόπους προσγείωσης και να αναζητήσει πιθανές βιογραφίες της προηγούμενης ζωής του Άρη. Μόλις καθιερώσει την τελική του τροχιά γύρω από τον Άρη - 400 χλμ (248,5 mi) από την επιφάνεια - το TGO θα είναι σε ιδανική θέση για τη διεξαγωγή αυτών των μελετών.
Το ESA κυκλοφόρησε επίσης ένα γραφικό (φαίνεται παραπάνω) που δείχνει τις διαδοχικές τροχιές του TGO έχει κάνει από τότε που ξεκίνησε το αεροβικό φρενάρισμα - και θα συνεχίσει να κάνει μέχρι τον Μάρτιο του 2018. Ενώ η κόκκινη κουκκίδα δείχνει τον τροχιά (και την μπλε γραμμή την τρέχουσα τροχιά της), οι γκρίζες γραμμές δείχνουν διαδοχικές μειώσεις στην TGO's περίοδος τροχιάς. Οι έντονες γραμμές υποδηλώνουν μείωση 1 ώρας, ενώ οι λεπτές γραμμές σημαίνουν μείωση 30 λεπτών.
Ουσιαστικά, ένας ελιγμός αεροναυπηγικής αποτελείται από τον τροχιά που περνά στην ανώτερη ατμόσφαιρα του Άρη και βασίζεται στις ηλιακές συστοιχίες του για να παράγει μικρές ποσότητες έλξης. Με την πάροδο του χρόνου, αυτή η διαδικασία επιβραδύνει το σκάφος και σταδιακά χαμηλώνει την τροχιά του γύρω από τον Άρη. Όπως πρόσφατα δημοσίευσε η Armelle Hubault στο blog επιστήμης πυραύλων της ESA:
«Ξεκινήσαμε στη μεγαλύτερη τροχιά με ένα απόκεντρο (την πιο απομακρυσμένη απόσταση από τον Άρη σε κάθε τροχιά) 33 200 χλμ και μια τροχιά 24 ωρών τον Μάρτιο του 2017, αλλά έπρεπε να σταματήσουμε το περασμένο καλοκαίρι λόγω του ότι ο Άρης ήταν σε συνεργασία. Ξαναρχίσαμε την αεροβική πίστα τον Αύγουστο του 2017 και είμαστε σε καλό δρόμο για να φτάσουμε στην τελική επιστημονική τροχιά στα μέσα Μαρτίου 2018. Από σήμερα, 30 Ιανουαρίου 2018, έχουμε επιβραδύνει το ExoMars TGO κατά 781,5 m / s. Συγκριτικά, αυτή η ταχύτητα είναι διπλάσια από την ταχύτητα ενός τυπικού αεροσκάφους μεγάλων αποστάσεων. "
Νωρίτερα αυτήν την εβδομάδα, ο τροχιάς πέρασε από το σημείο όπου έκανε την πλησιέστερη προσέγγισή του στην επιφάνεια στην τροχιά του (το περικεντρικό πέρασμα, που αντιπροσωπεύεται από την κόκκινη γραμμή). Κατά τη διάρκεια αυτής της προσέγγισης, το σκάφος βυθίστηκε καλά στην ανώτερη ατμόσφαιρα του Άρη, η οποία έσυρε το αεροσκάφος και το επιβράδυνε περαιτέρω. Στην τρέχουσα ελλειπτική τροχιά του, φτάνει σε μέγιστη απόσταση 2700 χλμ. (1677 mi) από τον Άρη (είναι το κέντρο).
Παρά το γεγονός ότι είναι μια πρακτική δεκαετιών, το αερόβιο παραμένει μια σημαντική τεχνική πρόκληση για τις ομάδες αποστολών. Κάθε φορά που ένα διαστημικό σκάφος περνά από την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη, οι ελεγκτές πτήσης του πρέπει να διασφαλίζουν ότι ο προσανατολισμός του είναι σωστός για να επιβραδύνεται και να διασφαλίζει ότι το σκάφος παραμένει σταθερό. Εάν οι υπολογισμοί τους απενεργοποιηθούν ακόμη και λίγο, το διαστημικό σκάφος θα μπορούσε να αρχίσει να περιστρέφεται εκτός ελέγχου και να απομακρυνθεί φυσικά. Όπως εξήγησε ο Hubault:
«Πρέπει να προσαρμόζουμε τακτικά το ύψος του κέντρου μας, διότι από τη μία πλευρά, η αττική ατμόσφαιρα ποικίλλει στην πυκνότητα (έτσι μερικές φορές φρενάρουμε περισσότερο και μερικές φορές φρενάρουμε λιγότερο) και από την άλλη πλευρά, η βαρύτητα του Άρη δεν είναι η ίδια παντού (έτσι μερικές φορές ο πλανήτης μας τραβάει προς τα κάτω και μερικές φορές παρασυρόμαστε λίγο). Προσπαθούμε να μείνουμε σε ύψος περίπου 110 km για βέλτιστη επίδραση πέδησης. Για να διατηρήσουμε το διαστημόπλοιο σε καλό δρόμο, ανεβάζουμε καθημερινά ένα νέο σύνολο εντολών - οπότε για εμάς, για τη δυναμική των πτήσεων και για τις ομάδες επίγειων σταθμών, είναι πολύ απαιτητικός χρόνος! "
Το επόμενο βήμα για την ομάδα ελέγχου πτήσης είναι να χρησιμοποιήσει τους προωθητές του διαστημικού σκάφους για να ελιχτεί το διαστημικό σκάφος στην τελική του τροχιά (που αντιπροσωπεύεται από την πράσινη γραμμή στο διάγραμμα). Σε αυτό το σημείο, το διαστημικό σκάφος θα βρίσκεται στην τελική τροχιά του ρελέ δεδομένων επιστήμης και λειτουργίας, όπου θα βρίσκεται σε μια κυκλική τροχιά περίπου 400 χλμ. (248,5 mi) από την επιφάνεια του Άρη. Όπως έγραψε ο Hubault, η διαδικασία να φέρει το TGO στην τελική του τροχιά παραμένει δύσκολη.
«Η κύρια πρόκληση αυτή τη στιγμή είναι ότι, δεδομένου ότι ποτέ δεν ξέρουμε εκ των προτέρων πόσο θα επιβραδυνθεί το διαστημικό σκάφος κατά τη διάρκεια κάθε περικοκένου περάσματος, επίσης δεν ξέρουμε ποτέ ακριβώς πότε πρόκειται να αποκαταστήσει την επαφή με τους σταθμούς εδάφους μας αφού επιστρέψουμε Γη », είπε. «Εργαζόμαστε με ένα« παράθυρο »20 λεπτών για την απόκτηση σήματος (AOS), όταν ο σταθμός εδάφους πιάνει για πρώτη φορά το σήμα TGO κατά τη διάρκεια οποιασδήποτε δεδομένης ορατότητας του σταθμού, ενώ κανονικά για διαπλανητικές αποστολές έχουμε προγραμματισμένο εκ των προτέρων έναν σταθερό χρόνο AOS.»
Με την περίοδο τροχιάς του διαστημικού σκάφους να έχει μειωθεί σε λιγότερο από 3 ώρες, η ομάδα ελέγχου πτήσης πρέπει να περάσει από αυτήν την άσκηση 8 φορές την ημέρα τώρα. Μόλις το TGO φτάσει στην τελική του τροχιά (μέχρι τον Μάρτιο του 2018), ο τροχιάς θα παραμείνει εκεί μέχρι το 2022, χρησιμεύοντας ως δορυφόρος τηλεπικοινωνιών για μελλοντικές αποστολές. Ένα από τα καθήκοντά του θα είναι η αναμετάδοση δεδομένων από την ESA ExoMars 2020 αποστολή, η οποία θα αποτελείται από ένα ευρωπαϊκό rover και μια ρωσική πλατφόρμα επιφανείας που θα αναπτυχθεί στην επιφάνεια του Άρη την άνοιξη του 2021.
Μαζί με τη NASA Άρης 2020 rover, αυτό το ζευγάρι rover / lander θα είναι το τελευταίο σε μια μακρά σειρά ρομποτικών αποστολών που θέλουν να ξεκλειδώσουν τα μυστικά του παρελθόντος του Άρη. Επιπλέον, αυτές οι αποστολές θα διεξάγουν κρίσιμες έρευνες που θα ανοίξουν το δρόμο για ενδεχόμενες αποστολές δειγμάτων στην Γη, για να μην αναφέρουμε το πλήρωμα στην επιφάνεια!
