Pada bulan Maret 2016, Badan Antariksa Eropa (ESA) meluncurkan ExoMars Misi (Exobiology on Mars) ke luar angkasa. Sebuah proyek bersama antara ESA dan Roscosmos, misi dua bagian ini terdiri dari Trace Gas Orbiter (TGO) dan Schiaparelli pendarat, keduanya tiba di orbit sekitar Mars pada Oktober 2016. Sementara Schiaparelli jatuh ketika mencoba mendarat, itu TGO telah pergi untuk mencapai beberapa prestasi yang mengesankan.
Misalnya, pada bulan Maret 2017, pengorbit memulai serangkaian manuver aerobraking, di mana ia mulai menurunkan orbitnya untuk memasuki atmosfer tipis Mars dan memperlambat dirinya sendiri. Menurut Armelle Hubault, Insinyur Operasi Pesawat Ruang Angkasa di Internet TGO tim kontrol penerbangan, misi ExoMars telah membuat kemajuan luar biasa dan sedang dalam perjalanan untuk menetapkan orbit terakhirnya di sekitar Planet Merah.
TGO misinya adalah mempelajari permukaan Mars, mengkarakterisasi distribusi air dan bahan kimia di bawah permukaan, mempelajari evolusi geologis planet ini, mengidentifikasi situs pendaratan di masa depan, dan untuk mencari kemungkinan biosignatur kehidupan Mars masa lalu. Setelah itu telah menetapkan orbit terakhirnya di sekitar Mars - 400 km (248,5 mi) dari permukaan - itu TGO akan diposisikan secara ideal untuk melakukan studi ini.
ESA juga merilis grafik (ditunjukkan di atas) yang menunjukkan orbit berurutan TGO telah dibuat sejak mulai aerobraking - dan akan terus dilakukan hingga Maret 2018. Sedangkan titik merah menunjukkan pengorbit (dan garis biru orbitnya saat ini), garis abu-abu menunjukkan pengurangan berturut-turut di TGO periode orbital. Garis tebal menunjukkan pengurangan 1 jam sedangkan garis tipis menunjukkan pengurangan 30 menit.
Pada dasarnya, manuver aerobraking tunggal terdiri dari pengorbit yang melintas ke atmosfer atas Mars dan mengandalkan susunan surya untuk menghasilkan sejumlah kecil hambatan. Seiring waktu, proses ini memperlambat pesawat dan secara bertahap menurunkan orbitnya di sekitar Mars. Seperti Armelle Hubault baru-baru ini diposting di blog sains roket ESA:
“Kami mulai di orbit terbesar dengan apocentre (jarak terjauh dari Mars selama setiap orbit) 33.200 km dan orbit 24 jam pada Maret 2017, tetapi harus berhenti pada musim panas lalu karena Mars terhubung. Kami memulai kembali aerobraking pada Agustus 2017, dan berada di jalur untuk menyelesaikan di orbit sains akhir pada pertengahan Maret 2018. Sampai hari ini, 30 Januari 2018, kami telah memperlambat ExoMars TGO sebesar 781,5 m / s. Sebagai perbandingan, kecepatan ini lebih dari dua kali lebih cepat dari kecepatan pesawat jet jarak jauh. ”
Awal pekan ini, pengorbit melewati titik di mana ia melakukan pendekatan terdekat ke permukaan dalam orbitnya (bagian pericenter, diwakili oleh garis merah). Selama pendekatan ini, pesawat itu masuk ke atmosfer Mars yang paling atas, yang menyeret pesawat dan memperlambatnya. Dalam orbit elipsnya saat ini, ia mencapai jarak maksimum 2.700 km (1677 mi) dari Mars (itu adalah pusatnya).
Meskipun sudah berumur puluhan tahun, aerobraking tetap menjadi tantangan teknis yang signifikan bagi tim misi. Setiap kali sebuah pesawat ruang angkasa melewati atmosfer planet, pengontrol penerbangannya harus memastikan bahwa orientasinya tepat untuk memperlambat dan memastikan bahwa pesawat tetap stabil. Jika kalkulasi mereka hanya sedikit, pesawat ruang angkasa bisa mulai lepas kendali dan keluar dari jalur. Seperti yang dijelaskan Hubault:
“Kita harus menyesuaikan tinggi pericentre kita secara teratur, karena di satu sisi, atmosfer Mars bervariasi dalam kepadatan (jadi kadang-kadang kita mengerem lebih banyak dan kadang-kadang kita mengerem lebih sedikit) dan di sisi lain, gravitasi Mars tidak sama di mana-mana (jadi kadang-kadang planet ini menarik kita ke bawah dan kadang-kadang kita melayang keluar). Kami mencoba tetap di ketinggian sekitar 110 km untuk efek pengereman yang optimal. Agar pesawat ruang angkasa tetap di jalurnya, kami mengunggah satu set perintah baru setiap hari - jadi bagi kami, untuk dinamika penerbangan dan untuk tim stasiun bumi, ini adalah waktu yang sangat menuntut! "
Langkah selanjutnya untuk tim kontrol penerbangan adalah menggunakan pendorong pesawat ruang angkasa untuk bermanuver ke pesawat ruang angkasa terakhirnya (diwakili oleh garis hijau pada diagram). Pada titik ini, pesawat ruang angkasa akan berada dalam ilmu terakhir dan data operasi orbit relay, di mana ia akan berada di orbit melingkar sekitar 400 km (248,5 mil) dari permukaan Mars. Seperti yang ditulis Hubault, proses membawa TGO ke orbit akhirnya tetap merupakan proses yang menantang.
“Tantangan utama saat ini adalah bahwa, karena kita tidak pernah tahu sebelumnya berapa banyak pesawat ruang angkasa akan diperlambat selama setiap bagian pericentre, kita juga tidak pernah tahu persis kapan akan membangun kembali kontak dengan stasiun bumi kami setelah kembali ke Bumi, ”katanya. “Kami bekerja dengan 'jendela' 20 menit untuk akuisisi sinyal (AOS), ketika stasiun bumi pertama kali menangkap sinyal TGO selama visibilitas stasiun tertentu, sedangkan biasanya untuk misi antarplanet, kami memiliki waktu AOS perusahaan yang diprogram terlebih dahulu.”
Dengan periode orbit pesawat ruang angkasa sekarang dipersingkat menjadi kurang dari 3 jam, tim kontrol penerbangan harus melalui latihan ini 8 kali sehari sekarang. Setelah TGO mencapai orbit terakhirnya (pada bulan Maret 2018), pengorbit akan tetap di sana sampai 2022, berfungsi sebagai satelit relay telekomunikasi untuk misi masa depan. Salah satu tugasnya adalah untuk menyampaikan data dari ESA ExoMars 2020 misi, yang akan terdiri dari penjelajah Eropa dan platform permukaan Rusia yang dikerahkan permukaan Mars pada musim semi 2021.
Bersama dengan NASA Mars 2020 rover, pasangan penjelajah / pendarat ini akan menjadi yang terbaru dalam garis panjang misi robot yang ingin membuka rahasia masa lalu Mars. Selain itu, misi ini akan melakukan investigasi penting yang akan membuka jalan bagi misi pengembalian sampel akhirnya ke Bumi, belum lagi kru ke permukaan!
