Saktas av genom att skumma genom toppen av den övre atmosfären, ESA:s ExoMars har sänkt sig ner i en planetnära bana och är på väg att börja sniffa efter metan på den röda planeten.

ExoMars Trace Gas Orbiter anlände till Mars i oktober 2016 för att undersöka det potentiellt biologiska eller geologiska ursprunget för spårgaser i atmosfären.

Det kommer också att fungera som ett relä, koppla ihop rovers på ytan med sina kontroller på jorden.

Men innan något av detta kunde komma igång, rymdfarkosten var tvungen att förvandla sin initial, mycket elliptisk fyradagarsbana på cirka 98 000 x 200 km in i finalen, mycket lägre och cirkulär stig på ca 400 km.

Fantastiskt delikat

"Sedan mars 2017, vi har genomfört en fruktansvärt delikat "flygbromsning"-kampanj, under vilken vi befallde den att doppa i det tråkiga, de översta rankorna i atmosfären en gång per varv, sakta ner farkosten och sänka dess omloppsbana, säger ESA:s flygchef Michel Denis.

"Detta utnyttjade det svaga motståndet på solvingarna, omvandlar omloppsbanan stadigt. Det har varit en stor utmaning för uppdragsteamen som stöds av europeisk industri, men de har gjort ett utmärkt jobb och vi har nått vårt ursprungliga mål.

"Under vissa omlopp, vi var bara 103 km ovanför Mars, vilket är otroligt nära."

Slutet på detta försök kom klockan 17:20 GMT den 20 februari, när farkosten avfyrade sina propeller i cirka 16 minuter för att höja den närmaste ytan till cirka 200 km, väl utanför atmosfären. Detta avslutade effektivt flygbromsningskampanjen, lämnar den i en omloppsbana på cirka 1050 x 200 km.

Att använda interplanetarisk erfarenhet

"Vi skaffade oss redan erfarenhet av flygbromsning på testbasis i slutet av Venus Express-uppdraget, som inte var konstruerad för flygbromsning, under 2014, " säger rymdfarkostens operationschef Peter Schmitz.

"Men detta är första gången ESA har använt tekniken för att uppnå en rutinmässig omloppsbana runt en annan planet - och ExoMars designades speciellt för detta."

Aerobromsning runt en främmande planet, dvs. vanligtvis, 225 miljoner km bort är ett otroligt känsligt företag. Den tunna övre atmosfären ger bara en svag inbromsning – som mest cirka 17 mm/s per sekund. Hur litet är det här?

Om du bromsade din bil med denna hastighet från en starthastighet på 50 km/h till att stanna vid en korsning, du måste börja 6 km i förväg.

"Aerobromsning fungerar bara för att vi tillbringade mycket tid i atmosfären under varje omloppsbana, och sedan upprepade detta över 950 gånger, säger Michel.

"Över ett år, vi har sänkt farten på rymdfarkosten med enorma 3600 km/h, sänker sin omloppsbana med den nödvändiga mängden."

Trimning

Under nästa månad, kontrollteamet kommer att styra farkosten genom en serie av upp till 10 omlopps-trimningsmanövrar, en varannan dag, avfyrar sina propeller för att justera omloppsbanan till de sista två timmarna, cirkulär form på cirka 400 km höjd, förväntas uppnås i mitten av april.

De inledande faserna av vetenskapsinsamling, i mitten av mars, kommer att ägnas åt att checka ut instrumenten och utföra preliminära observationer för kalibrering och validering. Starten av rutinmässiga vetenskapliga observationer bör ske runt den 21 april.

"Sedan, farkosten kommer att omorienteras för att hålla kameran riktad nedåt och dess spektrometrar mot solen, för att observera Mars atmosfär, och vi kan äntligen börja den efterlängtade vetenskapsfasen av uppdraget, säger Håkan Svedhem, ESA:s projektforskare.

Huvudmålet är att göra en detaljerad inventering av spårgaser, i synnerhet att söka efter bevis på metan och andra gaser som kan vara signaturer för aktiv biologisk eller geologisk aktivitet.

En svit med fyra vetenskapliga instrument kommer att göra kompletterande mätningar av atmosfären, yta och underyta. Dess kamera kommer att hjälpa till att karakterisera egenskaper på ytan som kan vara relaterade till spårgaskällor, såsom vulkaner.

Den kommer också att leta efter vattenis gömd precis under ytan, som tillsammans med potentiella spårgaskällor kan vägleda valet av framtida uppdragslandningsplatser.

Långdistanssamtal

I april kommer också farkosten att testa sin data-reläkapacitet, en avgörande aspekt av dess uppdrag på Mars.

En radiorelä-nyttolast från NASA kommer att fånga upp datasignaler från amerikanska rovers på ytan och vidarebefordra dessa till markstationer på jorden. Dataöverföring kommer att påbörjas rutinmässigt senare under sommaren.

Med start 2021, när ESA:s egen ExoMars-rover anländer, orbiter kommer att tillhandahålla dataförmedlingstjänster för både byråer och för en rysk ytforskningsplattform.

ExoMars är en gemensam satsning mellan ESA och Roscosmos.