ExoMars Trace Gas Orbiter på Mars. TGO kommer att lanseras 2016 med Schiaparelli, ingången, demonstratormodul för nedstigning och landning. Den kommer att söka efter bevis på metan och andra atmosfäriska gaser som kan vara signaturer för aktiva biologiska eller geologiska processer på Mars. TGO kommer också att fungera som ett kommunikationsrelä för rover- och ytvetenskapsplattformen som kommer att lanseras 2018. Kredit:ESA–D. Ducros
Den 15 juni, ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) kommer att följa en annan väg. En "Inclination Change Maneuver" kommer att sätta rymdfarkosten i en förändrad bana, gör det möjligt för den att fånga upp viktiga statussignaler från ExoMars rover, Rosalind Franklin, kommer att landa på den röda planeten 2021.
Efter att ha genomfört en komplex serie av manövrar under 2017, ExoMars TGO kretsar nu om den röda planeten varannan timme, samla in vetenskapliga data från NASA:s ytbundna rover och lander, och vidarebefordra den tillbaka till jorden. På samma gång, omloppsbanan samlar in sina egna data om planetens atmosfär, vattenmängd och främmande yta.
Mer än ett år innan Rosalind ens lyfter från jordens yta, flygdynamikexperter vid ESA:s ESOC mission control center har formulerat en långsiktig plan för att säkerställa att ExoMars TGO kan kommunicera med den nya ESA rover och ytplattform, som finns i posten, nedstignings- och landningsmodul.
Små förändringar i en rymdfarkosts bana har stor effekt över tiden, så medan de kommande manövrarna bara kommer att ändra TGO:s hastighet något, den kommer att vara i rätt position för att kommunicera med den då inkommande rover 2021.
TGO:s naturliga rörelse
Mars ojämna gravitationsfält gör att TGO:s omloppsbana "vandrar, så det roterar gradvis runt Mars över tiden. Som illustreras i den här bilden, rymdfarkosten följer först den svarta vägen, sedan den gröna, sedan den röda – fortsätter tills den fullbordar en hel rotation runt planeten var fjärde och en halv månad.
Mars ojämna gravitationsfält gör att TGO:s omloppsbana vandrar, vilket får den att gradvis rotera runt Mars över tiden. Kredit:European Space Agency
För att hålla kontakten med nedstigningsmodulen när den kommer in i Mars atmosfär, sänker sig, och landar på dess yta, TGO:s inriktning måste förändras.
Tre manövrar i juni månad kommer att förändra TGO:s hastighet, två gånger med 30,9 meter per sekund och en sista liten förändring på 1,5 meter per sekund, för det något närmare Mars polerna.
Böjd att flyga
Tack vare dessa manövrar, TGO:s väg kommer att se ut mer som den andra bilden som visas här, illustrerar "snapshots in time" under 2021 års nedstigning av den nya rovern.
Den gröna linjen representerar Rosalind Franklins landningsväg.
Den gröna linjen representerar Rosalind Franklins landningsväg. Den svarta linjen visar TGO-banan med dess optimerade orientering, två år efter de kommande manövrarna. Den röda banan visar TGO:s ursprungliga omloppsbana. Kredit:European Space Agency
Den svarta linjen visar TGO-banan med dess optimerade orientering, två år efter de kommande manövrarna.
Den röda banan visar TGO:s ursprungliga omloppsbana.
I fas med Rosalind Franklin
När TGO väl är inställd att kretsa med sin nya, optimerad orientering runt Mars, team på marken måste också se till att den kommer att vara på rätt sida av planeten när rovern anländer – i fas" med Rosalind Franklin.
I februari 2021, en liten manöver kommer att utföras för att säkerställa att TGO är på rätt plats vid rätt tidpunkt för landarens ankomst.
När TGO väl har ställts in i omloppsbana med den nya, optimerad orientering runt Mars, den måste också vara på rätt sida av planeten när rovern anländer – "i fas" med Rosalind Franklin. Den svarta linjen representerar TGO:s bana runt Mars när Rosalind Franklin börjar sin nedstigning, själv visas med den gröna linjen. Blå prickar längs TGO:s och Rosalind Franklins banor är förbundna med horisontella linjer, illustrerar de två rymdfarkosternas relativa positioner vid olika tidsintervall, och hur de kan "se" varandra i varje ögonblick, så att radiokontakten kan upprätthållas. Kredit:European Space Agency
Resultatet av alla dessa manövrar tillsammans kan ses i den tredje grafiken.
Den svarta linjen representerar TGO:s omloppsbana runt Mars när Rosalind Franklin börjar sjunka, visas med den gröna linjen.
Blå prickar längs banorna för båda rymdfarkosterna är förbundna med horisontella linjer, illustrerar deras relativa positioner vid olika tidsintervall, och hur de kan "se" varandra i varje ögonblick, så att radiokontakten kan upprätthållas.
Ofasad
Om team vid uppdragskontroll skulle lämna ExoMars TGO i sin nuvarande omloppsbana, utan att utföra några manövrar, Mars själv skulle senare hamna mellan den kretsande rymdfarkosten och den nya Mars-utforskaren.
I denna sista grafik, den röda linjen illustrerar TGO:s icke-fasade omloppsbana, och återigen visar den gröna linjen Rosalind Franklins infartsväg. Blå prickar representerar ögonblick i tiden för varje rymdfarkost och återigen avslöjar linjer hur Mars själv skulle blockera deras syn på varandra. Utan att fasa omloppsbanan med Mars rover, de två farkosterna kommer att förbli osynliga för varandra i det avgörande ögonblicket när rovern går ner till ytan. Kredit:European Space Agency
I denna sista grafik, den röda linjen illustrerar TGO:s icke-fasade omloppsbana, och återigen visar den gröna linjen Rosalind Franklins infartsväg och blå prickar representerar ögonblick i tiden för varje rymdfarkost.
Linjer mellan prickarna visar hur i detta scenario, Mars skulle blockera deras syn på varandra.
Utan att fasa omloppsbanan med Mars rover, de två farkosterna kommer att förbli osynliga för varandra i det avgörande ögonblicket när rovern går ner till ytan.
Inte bara ser framsynthet och långsiktig planering av uppdragsexperter till att kommunikationen upprätthålls mellan två av ESA:s viktigaste Mars-uppdrag, det sparar bränsle – en enorm mängd som skulle behövas för att få TGO i rätt position under veckorna eller till och med månaderna innan ExoMars-roverns ankomst.
