ExoMars u celu, ciąg dalszy

Schiaparelli_separating_from_Trace_Gas_Orbiter-1-2.jpg

Po blisko 500 mln km podróży i niecały milion km przed Marsem roboty ExoMars wykonały dwa manewry: oddzielenia moduł Schiaparelli od Trace Gas Orbiter (w niedziele, 16.10) oraz wejścia TGO na orbitę Marsa (w poniedziałek, 17.10). Operacje przebiegły zgodnie z planem i obydwa roboty mogą bez przeszkód kontynuować misję.

Komunikaty radiowe potrzebują około 10 minut, żeby pokonać drogę z Ziemi do satelity i tyle samo czasu musimy czekać na potwierdzenia z robota oddalonego o miliony kilometrów. Wszystkie dane z aparatury nawigacyjnej satelity, informacje o jej „zdrowiu” i te zarejestrowane przyrządami naukowymi odbieramy na Ziemi z takim samym opóźnieniem, dlatego operacje związane z nawigacją bardzo odległych satelitów należy szczegółowo planować.

cu5lol_wyaalncb

Space Operations Centrum w Dramstadt, Niemcy na godzinę przed zaplanowanym manewrem

W związku z powyższym zdalne sterowanie „na żywo” jest niemożliwe. Jeśli chcemy wpłynąć na lot satelity po odległej orbicie, musimy przekazać mu paczkę instrukcji, które ten po otrzymaniu wykona krok po kroku, w miarę swoich możliwości. Jeśli w zaplanowanej sekwencji zabrakłoby istotnego detalu, na przykład polecenia wznowienia komunikacji z Ziemią, misje spotkałby tragiczny los – orbiter pozbawiony możliwości sterowania dołączyłby do tysięcy ciał niebieskich orbitujących Słońce. Pułapek związanych z planowaniem kosmicznych misji jest znacznie więcej…

Odłączenie modułu lądownika od satelity wiązało się ze zmianą masy obydwu robotów, pędzących z zawrotną prędkością blisko 6km/s (relatywnie do Marsa). To nie pozostało obojętne do stabilności ich lotu. Aby uniknąć ryzyka uszkodzenia, antena wysokiego zysku orbitera TGO złożyła się przed manewrem rozłączenia i na Ziemię docierał jedynie sygnał nadawany z niewielkiej anteny LGA, pozwalający określić trasę i stabilność satelity (dane telemetryczne liczone na podstawie efektu Dopplera – nauka to fajna rzecz, clrk). Szczegółowe informacje z podsystemów robota oraz odbieranie i nadawanie skomplikowanych sygnałów wymagają przepustowości, którą oferuje wyłącznie antena kierunkowa HGA (wyłączona na czas manewru ze względu na ryzyko uszkodzenia). Dlatego piloci misji na potwierdzenie musieli czekać do czasu aż TGO wykona cały zaplanowany program.

cu8cfaexgaevypa

Sygnał z HGA potwierdzający powodzenie operacji odłączenie lądownika od satelity, źródło: ESA Operations@Twitter.com

Szczęśliwie dla europejskiej i rosyjskiej agencji kosmicznej na kwadrans przed 7 wieczorem w niedzielę 16.10 radioteleskopy na Ziemi wznowiły komunikację z TGO – robot nadał potwierdzenie odłączenia modułu lądownika, co w centrum sterowania przyjęto z wielką ulgą.

Wymierzony z precyzją mistrza rzutów lotką lądownik mknie teraz w kierunku atmosfery Marsa. Obliczenie odpowiedniego kąta wejścia w gazową otoczkę planety było bardzo ważnym elementem planu. Gdyby kąt natarcia był zbyt duży, robot spłonąłby w atmosferze w wyniku przegrzania tarczy ochronnej. Jeden stopień za mało i Schiaparelli minąłby planetę mknąc bez celu w kierunku kosmicznej pustki.

Moduł lądownika nie ma możliwości ładowania baterii i tuż po odłączeniu od satelity przełączył się w tryb hibernacji, żeby zaoszczędzić ograniczony zapas energii. Kilowatogodziny zgromadzone w bateriach mają wystarczyć mu na przeprowadzenie manewru lądowania i 3-4 dni badań na powierzchni planety. Robot ma obudzić się na chwilę przed wejściem w atmosferę Marsa około godziny 16:42 w środę 19.10 czasu polskiego.

Satelita TGO pozbawiony ciężkiego lądownika mógł skorgować prędkość i tor lotu odpalając dwukrotnie niewielkie silniki odrzutowe. Pierwszy raz na niecałą minutę w celu poprawienia kierunku i drugi raz na ponad dwie godziny, żeby zwolnić o 1550 m/s. Teraz robot może zostać przechwycony przez grawitację Marsa. Gdyby oddzielenie lądownika od orbitera nie powiodło się, masa połączonych robotów byłaby zbyt duża dla hamującej siły silników odrzutowych i satelicie nie udałoby się wejść na orbitę dookoła Marsa. W takim wypadku piloci ExoMars musieliby czekać aż dwa lata (!) aż robot wykona pełną orbitę dookoła Słońca, tracąc przy tym prędkość wystarczająco, by przy następnym spotkaniu dać się przechwycić przez przyciąganie Czerwonej Planety.

tgoedm-arrival-512x384

Klatka z symulacji lotu TGO i lądownika Schiaparelli u celu podróży, źródło: ESA

W następnym poście postaram się streścić przebieg lądowania lądownika Schiaparelli na powierzchni planety. Do usłyszenia!

na podst. spaceflight101.com

Reklamy