Трейс Гас Орбитер (TGO) планирует перейти на верхние слои атмосферы Марса, используя их сопротивление, чтобы замедлить и скорректировать орбиту.
Спустя 13 месяцев деликатных маневров, космический аппарат осторожно пройдет над атмосферой Марса, чтобы уточнить орбиту. Как только это закончится в 2018 году, TGO будет готовым приступить к научным исследованиям, а также связываться с роботами на поверхности.
Миссия TGO состоит в том, чтобы лучше разобраться в количестве инертных газов в атмосфере Марса. Уже известно, что углекислый газ – главный компонент (95% атмосферы), но есть еще не менее важные газы, который в совокупности составляют меньше 1% от объема атмосферы. Эти газы включают метан, водяной пар, диоксид азота и ацетилен.
«Интерес лежит к метану, который на Земле производится в основном биологической активностью и в меньшей степени геологическими процессами, среди которых гидротермальные реакции», – пишет Европейское космическое агентство. – «Космический аппарат будет также искать воду или лед чуть ниже поверхности и обеспечит цветовые и контекстные стереоизображения поверхностных особенностей, в том числе и те, которые могут быть связанными с возможными источниками индикаторного газа».
Что такое атмосферное торможение?
Так как обеспечивать космические исследования довольно дорого, способ атмосферного торможения контролирует орбиту космического аппарата без использования большого количества топлива. Как только он приближается достаточно близко к атмосфере, может замедлить себя при спуске, когда проходит сквозь тонкие атмосферные газы, создающие сопротивление. Солнечные панели используются, чтобы управлять кораблем и удерживать его во время маневра.
«Зачем использовать топливо, если можно отрегулировать орбиту при помощи атмосферного торможения и тормоза как рулевое колесо», – пишет НАСА. – Техника имеет много общего с парусным спортом. Успех зависит от точной навигации, знания погоды и твердого понимания того, какое сопротивление может вынести аппарат».
Были ли подобные миссии в прошлом?
Уже были миссии, которые использовали этот метод в основном на Марсе. Однако, впервые технику применили на Земле. Японский Хитэн или MUSES-A намеренно перемещался через часть земной атмосферы и снизил скорость в два раза в 1991 году. Эта миссия изучала Луну с высокой эллиптической орбиты Земли.
Также был космический аппарат НАСА Магеллан (совершивший маневр на Венере в 1993 году), Mars Global Surveyor в 1997 году (использовал солнечные батареи, чтобы контролировать свой путь через верхние слои атмосферы), а также Марс Одиссей и Mars Reconnaissance Orbiter. Венера-Экспресс также опробовал способ в 2014 году, чтобы помочь будущему развитию миссии Европейского космического агентства.
В чем заключается маневр ExoMars?
Пока TGO совершил четыре торможения в 2017 году. 19, 23 и 27 января главный двигатель поднял свою орбиту от приэкваториальной траектории, переместившись почти с севера на юг. За этим проделали еще один маневр 5 февраля, чтобы уточнить орбиту.
Все это лишь подготовка к следующему этапу: несколько месяцев торможения подведут корабль к почти круговой орбите, где будет наблюдать за планетой с высоты около 250 миль (400 км). Он будет мягко скользить по верхней части атмосферы с марта 2017 года до апреля 2018, медленно меняя положение.
Что дальше?
Пока контроллеры занимаются маневрами атмосферного торможения, ученые также не сидят сложа руки. Инструменты будут попеременно включаться, чтобы осуществить измерения калибровки на новой орбите. «Это прибавит тестовых данных, собранных в ходе двух выделенных орбит в конце прошлого года и несет важное значение для подготовки главной научной миссии», – сообщило ЕКА.
Последний тест провели на инструменте Atmospheric Chemistry Suite, который искал двуокись углерода в атмосфере (главный компонент марсианского «воздуха»), а также Nadir и Occulatation для Mars Discovery по поиску воды в атмосфере. Снимки сделаны CaSSIS (Color and Stereo Surface Imaging System), а поток нейтронов захвачен Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (Детектор эпитепловых нейтронов высокого разрешения).