ExoMars-2016: фаза аэроторможения началась

0
11

Орбитальный аппарат TGO из состава экспедиции ExoMars-2016, отправившийся к Марсу 14 марта 2016-го, начал своё снижение в верхние слои атмосферы ровно через год – 15 марта. Таким образом началась годовая кампании «аэроторможения», чтобы зафиксировать обсерваторию в правильном орбитальном положении, позволяющим «охотиться» на метан – индикатор потенциальной биологической активности.

ExoMars-2016: фаза аэроторможения началась

Главная цель орбитального аппарата – исследовать примеси газа в марсианской атмосфере. Особенно, ученых интересует метан, газ, периодически обнаруживаемый на протяжении прошлого десятилетия на Марсе. Ученые считают, что его происхождение может быть связано с микроорганизмами или с непонятной геологической активностью.

Почему именно аэроторможение?

Данная технология экономит топливо, существенно уменьшая массу космического аппарата в запуске. В случае с TGO удалось сэкономить 600 кг топлива, как следствие, на 600 кг увеличить полезную нагрузку.

Как будет происходить аэроторможение?

Цель маневра – изменить курс аппарата, используя аэродинамическое сопротивление верхних слоев атмосферы. Как известно, научная рабочая орбита TGO – круглая на высоте 400 км. Поэтому необходимо постепенно понижать верхнюю точку орбиты аппарата с ее текущей высоты (33000 км) до рабочей.

Для этого наземные диспетчера ESA сначала проведут серию из семи включений двигателей, чтобы опустить нижнюю точку орбиты корабля с высоты 200 км до 113 километров, где начинается атмосфера. К январю 2018-го многократные проходы через марсианскую атмосферу понизят пиковую высоту TGO до 400 км. Еще одно включение двигателей поднимет нижнюю точку к этой же высоте, что позволит кораблю выйти на круглую высоту и начать регулярные научные наблюдения.

Первые два включения двигателей уже проведены в среду и субботу, 15-го и 18-го марта. После них нижнюю точку орбиты удалось понизить до высоты 140 км. Следующие включения состоятся в период 21 марта — 6 апреля.

Какие могут возникнуть проблемы?

Постепенное аэроторможение заставит наземных диспетчеров постоянно контролировать давление и температуру. Когда зонд будет сталкиваться с воздушными частицами, трение приведет к увеличению температуры снаружи. Модели прогнозируют её повышение до 70 градусов Цельсия на двух солнечных батареях во время каждого прохода.

Если показатель температуры достигнет 145 градусов, то есть «красной черты», произойдет автоматический запуск двигателей, чтобы быстро поднять орбиту, проведя таким образом «всплывающий» маневр.

Диспетчерам придётся постоянно контролировать температуру солнечной батареи и скорость корабля, то есть не только следить за этими параметрами во время первых нескольких прохождений атмосферы, но и делать это на протяжении всего 2017 года, и при необходимости корректировать траекторию. Изменение плотности верхних слоев, вызванное пылевыми бурями и солнечной активностью, делают каждый близкий проход TGO непредсказуемым.

Процесс прервётся на 2 месяца (июль и август), когда Марс окажется позади Солнца с точки зрения наблюдателя на Земле. Такая орбитальная позиция небесных объектов, или соединение, сделает невозможным нормальную связь с кораблем. Перед соединением орбиту TGO временно поднимут до более безопасной высоты. В конце августа аэроторможение продолжится.

Аппарат будет пролетать верхние ярусы атмосферы в специальной ориентации, что исключит прямую связь с Землей в наиболее критической точке каждой орбиты. Наблюдения во время годовой кампании аэроторможения проводить не планируется, но не исключено включение научной аппаратуры с целью проверки ее состояния.

Это не первый опыт ESA с аэроторможением, но это впервые, когда технология используется, чтобы достигнуть научной орбиты, и продолжается так долго. Зонд «Венера-Экспресс» опускался в атмосферу Венеры в 2014 году, что дало европейцам практический опыт работы с технологией и возможность применить ее на будущих миссиях, начиная с TGO.

Круглая орбита также позволяет TGO выступать в роли ретранслятора при передаче данных между Землей и посадочными модулями, и марсоходами, работающими на Марсе. ESA и Роскосмос, планирует послать поверхностную платформу и марсоход на Красную планету в 2020 году. Роль TGO в этой миссии очень важна, ведь через него планируется осуществлять связь.