En marzo de 2016, la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó la misión ExoMars(Exobiology on Mars) al espacio. Un proyecto conjunto entre la ESA y Roscosmos, esta misión de dos partes consistió en el Orbitador de Gas Trace (TGO) y el módulo de aterrizaje Schiaparelli , que llegaron en órbita alrededor de Marte en octubre de 2016. Mientras que 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 aerofrenado, donde comenzó a bajar su órbita para entrar en la delgada atmósfera de Marte y disminuir su velocidad. Según Armelle Hubault , ingeniero de operaciones de naves espaciales en el equipo de control de vuelo TGO , la misión ExoMars ha progresado enormemente y está en camino de establecer su órbita final alrededor del planeta rojo.
La misión de TGO ha sido estudiar la superficie de Marte, caracterizar la distribución del agua y los productos químicos debajo de la superficie, estudiar la evolución geológica del planeta, identificar futuros sitios de aterrizaje y buscar posibles biofirmas de la vida marciana pasada. Una vez que haya establecido su órbita final alrededor de Marte, a 400 km (248.5 mi) de la superficie, el TGO estará en una posición ideal para realizar estos estudios.
Visualización del Trace Gas Orbiter de la misión ExoMars realizando maniobras de aerofrenado hasta marzo de 2018. Crédito: ESA
La ESA también publicó un gráfico (mostrado arriba) que demuestra las sucesivas órbitas que ha hecho la TGO desde que comenzó el aerofrenado, 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 período orbital de la TGO . Las líneas en negrita denotan una reducción de 1 hora, mientras que las líneas delgadas indican una reducción de 30 minutos.
Esencialmente, una sola maniobra de aerofrenado 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 reduce la velocidad de la nave y reduce gradualmente su órbita alrededor de Marte. Como Armelle Hubault publicó recientemente en el blog de ciencia de cohetes dela ESA :
"Comenzamos en la órbita más grande con un apocento (la distancia más lejana de Marte durante cada órbita) de 33 200 km y una órbita de 24 horas en marzo de 2017, pero tuvimos que detenernos el verano pasado debido a que Marte estaba en conjunción . Reanudamos el aerofrenado en agosto de 2017 y estamos en camino de terminar en la órbita final de la ciencia a mediados de marzo de 2018. A partir de hoy, 30 de enero de 2018, hemos reducido la velocidad de TGO de ExoMars en 781,5 m / s. En comparación, esta velocidad es más del doble de la velocidad de un avión a reacción de larga distancia típico ".
A principios de esta semana, el orbitador pasó por el punto donde se acercaba más a la superficie en su órbita (el pasaje del perímetro, representado por la línea roja). Durante este acercamiento, la nave se sumergió bien en la atmósfera más alta de Marte, que arrastró el avión y ralentizó aún más. En su órbita elíptica actual, alcanza una distancia máxima de 2700 km (1677 mi) de Marte (es apocenter ).
Visualización del aerofrenado de ExoMars Trace Gas Orbiter en Marte. Crédito: ESA / ATG medialab
A pesar de ser una práctica de hace décadas, el aerofrenado sigue siendo un desafío técnico importante para los equipos de misión. Cada vez que una nave espacial pasa a través de 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 un poco desviados, la nave espacial podría comenzar a perder el control y desviarse del rumbo. Como Hubault explicó:
"Tenemos que ajustar nuestra altura de perímetro regularmente, porque por un lado, la atmósfera marciana varía en densidad (por lo que a veces frenamos más y a veces frenamos menos) y por otro lado, la gravedad marciana no es la misma en todas partes (por lo que a veces el planeta nos tira hacia abajo y algunas veces nos alejamos un poco). Tratamos de permanecer a una altitud de aproximadamente 110 km para un efecto de frenado óptimo. Para mantener a la nave en marcha, 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 en tierra, ¡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 de retransmisión de datos de ciencia y operación final, donde estará en una órbita aproximadamente circular a unos 400 km (248.5 mi) de la superficie de Marte. Como escribió Hubault, el proceso de llevar a la TGO a su órbita final sigue siendo un desafío.
"El principal desafío en este momento es que, dado que nunca sabemos de antemano cuánto se ralentizará la nave espacial durante cada paso del perímetro, tampoco sabemos exactamente cuándo va a restablecer el contacto con nuestras estaciones terrestres después de señalar a La Tierra ", dijo ella. "Estamos trabajando con una 'ventana' de 20 minutos para la adquisición de señal (AOS), cuando la estación terrestre capta por primera vez la señal de TGO durante cualquier visibilidad dada de la estación, mientras que normalmente para las misiones interplanetarias tenemos un tiempo AOS fijo programado con anticipación".
Impresión del artista del rover Exomars 2020 de la ESA, que se espera que aterrice en la superficie de Marte en la primavera de 2o21. Crédito: ESA
Ahora que el período orbital de la nave espacial se ha 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 los datos de la misión ExoMars 2020 de la ESA , 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 el rover Mars 2020 de la NASA , este par de rover / lander será el último de una larga lista de misiones robóticas que buscan desbloquear 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.
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