Vào tháng 3 năm 2016, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã ra mắt ExoMars Nhiệm vụ (Exobiology on Mars) vào vũ trụ. Một dự án chung giữa ESA và Roscosmos, nhiệm vụ gồm hai phần này bao gồm Trace Gas quỹ đạo (TGO) và Schiaparelli tàu đổ bộ, cả hai đều đến quỹ đạo quanh sao Hỏa vào tháng 10 năm 2016. Trong khi Schiaparelli bị rơi trong khi cố gắng hạ cánh, Tổng cục đã tiếp tục thực hiện một số chiến công ấn tượng.
Ví dụ, vào tháng 3 năm 2017, quỹ đạo bắt đầu một loạt các thao tác nhào lộn trên không, nơi nó bắt đầu hạ thấp quỹ đạo của mình để đi vào bầu khí quyển mỏng Mars Mars và tự làm chậm lại. Theo Armelle Hubault, Kỹ sư vận hành tàu vũ trụ trên Tổng cục Đội điều khiển chuyến bay, nhiệm vụ ExoMars đã đạt được những tiến bộ to lớn và đang trên đường thiết lập quỹ đạo cuối cùng của nó quanh Hành tinh Đỏ.
TGO từ Nhiệm vụ là nghiên cứu bề mặt Sao Hỏa, đặc trưng cho sự phân bố nước và hóa chất bên dưới bề mặt, nghiên cứu sự tiến hóa địa chất của hành tinh, xác định các địa điểm hạ cánh trong tương lai và tìm kiếm các dạng sinh học có thể của quá khứ của sao Hỏa. Khi nó đã thiết lập quỹ đạo cuối cùng của nó quanh Sao Hỏa - cách bề mặt 400 km (248,5 dặm) Tổng cục sẽ được định vị lý tưởng để thực hiện các nghiên cứu này.
ESA cũng phát hành một đồ họa (hiển thị ở trên) minh họa các quỹ đạo kế tiếp Tổng cục đã được thực hiện kể từ khi nó bắt đầu aerobraking - và sẽ tiếp tục thực hiện cho đến tháng 3 năm 2018. Trong khi dấu chấm màu đỏ biểu thị quỹ đạo (và đường màu xanh quỹ đạo hiện tại của nó), các đường màu xám cho thấy sự giảm liên tiếp trong TGO từ chu kỳ quỹ đạo. Các dòng đậm biểu thị giảm 1 giờ trong khi các dòng mỏng biểu thị giảm 30 phút.
Về cơ bản, một thao tác aerobraking duy nhất bao gồm quỹ đạo bay vào bầu khí quyển trên sao Hỏa và dựa vào các mảng năng lượng mặt trời của nó để tạo ra một lực kéo nhỏ. Theo thời gian, quá trình này làm chậm tàu thủ công và dần dần hạ thấp quỹ đạo của nó quanh Sao Hỏa. Như Armelle Hubault gần đây đã đăng trên blog khoa học tên lửa ESA:
Chúng tôi bắt đầu trên quỹ đạo lớn nhất với một aprialre (khoảng cách xa nhất so với sao Hỏa trong mỗi quỹ đạo) là 33 200 km và quỹ đạo là 24 giờ vào tháng 3 năm 2017, nhưng phải tạm dừng vào mùa hè năm ngoái do sao Hỏa kết hợp. Chúng tôi đã khuyến nghị aerobraking vào tháng 8 năm 2017 và đang trên đường hoàn thành quỹ đạo khoa học cuối cùng vào giữa tháng 3 năm 2018. Tính đến hôm nay, ngày 30 tháng 1 năm 2018, chúng tôi đã làm chậm ExoMars TGO 781,5 m / s. Để so sánh, tốc độ này nhanh gấp hơn hai lần tốc độ của một máy bay phản lực đường dài thông thường.
Đầu tuần này, quỹ đạo đã đi qua điểm mà nó thực hiện cách tiếp cận gần nhất với bề mặt trong quỹ đạo của nó (lối đi của pericenter, được biểu thị bằng đường màu đỏ). Trong cách tiếp cận này, chiếc máy bay đã nhúng sâu vào bầu khí quyển trên cùng của Sao Hỏa, nó kéo máy bay và làm nó chậm lại. Trong quỹ đạo hình elip hiện tại của nó, nó đạt khoảng cách tối đa 2700 km (1677 mi) từ Sao Hỏa (nó apocenter).
Mặc dù đã được thực hành hàng thập kỷ, nhưng aerobraking vẫn là một thách thức kỹ thuật quan trọng đối với các đội truyền giáo. Mỗi khi tàu vũ trụ đi qua bầu khí quyển hành tinh, các bộ điều khiển chuyến bay của nó cần đảm bảo rằng hướng của nó là đúng để làm chậm và đảm bảo rằng tàu vẫn ổn định. Nếu tính toán của họ bị tắt dù chỉ một chút, tàu vũ trụ có thể bắt đầu vượt ra khỏi tầm kiểm soát và xoay chuyển. Như Hubault đã giải thích:
Chúng ta phải điều chỉnh chiều cao chu vi thường xuyên, bởi vì một mặt, bầu khí quyển martian thay đổi mật độ (vì vậy đôi khi chúng ta phanh nhiều hơn và đôi khi chúng ta phanh ít hơn) và mặt khác, trọng lực của martian không giống nhau ở mọi nơi (vì vậy đôi khi hành tinh kéo chúng ta xuống và đôi khi chúng ta trôi đi một chút). Chúng tôi cố gắng giữ ở độ cao khoảng 110 km để có hiệu quả phanh tối ưu. Để giữ cho tàu vũ trụ đi đúng hướng, chúng tôi tải lên một bộ lệnh mới mỗi ngày - vì vậy, đối với chúng tôi, đối với động lực bay và cho các đội trạm mặt đất, nó cần một thời gian rất khó khăn!
Bước tiếp theo của nhóm điều khiển chuyến bay là sử dụng các máy đẩy tàu vũ trụ để điều khiển tàu vũ trụ vào quỹ đạo cuối cùng của nó (được biểu thị bằng đường màu xanh lá cây trên sơ đồ). Tại thời điểm này, tàu vũ trụ sẽ ở trong quỹ đạo chuyển tiếp dữ liệu hoạt động và khoa học cuối cùng của nó, nơi nó sẽ ở trên quỹ đạo gần tròn khoảng 400 km (248,5 dặm) từ bề mặt Sao Hỏa. Như Hubault đã viết, quá trình đưa TGO vào quỹ đạo cuối cùng của nó vẫn là một thách thức.
Thử thách chính vào lúc này là, vì chúng ta không bao giờ biết trước được tàu vũ trụ sẽ bị chậm bao nhiêu trong mỗi lần đi qua, chúng ta cũng không bao giờ biết chính xác khi nào nó sẽ thiết lập lại liên lạc với các trạm mặt đất của chúng ta sau khi quay trở lại Trái đất, cô nói. Chúng tôi đang làm việc với một cửa sổ 20 phút để thu tín hiệu (AOS), khi trạm mặt đất lần đầu tiên bắt được tín hiệu TGO trong bất kỳ tầm nhìn nào của trạm, trong khi thông thường đối với các nhiệm vụ liên hành tinh, chúng tôi có thời gian AOS vững chắc được lập trình trước.
Với thời gian quỹ đạo tàu vũ trụ hiện rút ngắn xuống dưới 3 giờ, đội điều khiển chuyến bay phải trải qua bài tập này 8 lần một ngày. Khi TGO đã đạt đến quỹ đạo cuối cùng (vào tháng 3 năm 2018), quỹ đạo này sẽ ở đó cho đến năm 2022, đóng vai trò là vệ tinh chuyển tiếp viễn thông cho các nhiệm vụ trong tương lai. Một trong những nhiệm vụ của nó sẽ là chuyển tiếp dữ liệu từ ESA ExoMars 2020 nhiệm vụ, sẽ bao gồm một nhà thám hiểm châu Âu và một nền tảng bề mặt của Nga đang được triển khai trên bề mặt Sao Hỏa vào mùa xuân năm 2021.
Cùng với NASA Sao Hỏa 2020 rover, cặp rover / tàu đổ bộ này sẽ là mới nhất trong một chuỗi dài các nhiệm vụ robot đang tìm cách mở khóa những bí mật của sao Hỏa trong quá khứ. Ngoài ra, các nhiệm vụ này sẽ tiến hành các cuộc điều tra quan trọng sẽ mở đường cho các nhiệm vụ hoàn trả mẫu cuối cùng về Trái đất, chưa kể đến phi hành đoàn trên bề mặt!
