Dopo il regolare arrivo dell'ultimo orbiter marziano dell'ESA, i controllori della missione ora lo stanno preparando per la sfida finale:immergersi nell'atmosfera del Pianeta Rosso per raggiungere la sua orbita finale.

L'ExoMars Trace Gas Orbiter è in missione pluriennale per comprendere le minuscole quantità di metano e altri gas nell'atmosfera di Marte che potrebbero essere la prova di una possibile attività biologica o geologica.

Dopo il suo lungo viaggio dalla Terra, l'orbiter ha acceso il suo motore principale il 19 ottobre per frenare sufficientemente per essere catturato dalla gravità del pianeta.

È entrato in un'orbita altamente ellittica dove la sua altitudine varia tra circa 250 km e 98 000 km, con ogni circuito che impiega circa quattro giorni terrestri.

In definitiva, però, gli obiettivi scientifici e il suo ruolo di trasmettitore di dati per i rover di superficie significano che il velivolo deve abbassarsi in un'orbita quasi circolare a soli 400 km di altitudine, con ogni orbita che impiega circa due ore.

Aerobraking:la sfida definitiva

I controllori di missione utilizzeranno l'"aerofrenatura" per raggiungere questo obiettivo, comandando al velivolo di sfiorare la cima sottile dell'atmosfera in modo che il debole trascinamento lo abbassi con fermezza.

"La quantità di resistenza è molto piccola, ", afferma il responsabile delle operazioni spaziali Peter Schmitz, "ma dopo circa 13 mesi questo sarà sufficiente per raggiungere i 400 km di quota previsti accendendo il motore solo poche volte, risparmio di carburante».

Durante l'aerofrenatura, il team al controllo missione dell'ESA a Darmstadt, Germania, deve monitorare attentamente il velivolo durante ogni orbita per assicurarsi che non sia esposto a eccessivo riscaldamento o pressione per attrito.

La resistenza dovrebbe variare da un'orbita all'altra a causa del cambiamento atmosferico, tempeste di polvere e attività solare. Ciò significa che i team di dinamica di volo dell'ESA dovranno misurare ripetutamente l'orbita per assicurarsi che non scenda troppo in basso, troppo velocemente.

La campagna di aerobraking inizierà il 15 marzo, quando Marte sarà a poco più di 300 milioni di km dalla Terra, e durerà fino all'inizio del 2018.

Passo all'inizio

I controllori della missione stanno ora lavorando intensamente per preparare l'imbarcazione, il piano di volo e i sistemi di terra per la campagna.

Primo, il 19 gennaio, regoleranno l'angolo dell'orbita rispetto all'equatore di Marte a 74º in modo che le osservazioni scientifiche possano coprire la maggior parte del pianeta.

Prossimo, per entrare in un'orbita da cui iniziare l'aerofrenatura, il punto più alto sarà ridotto il 3 e il 9 febbraio, lasciando il velivolo in un'orbita di 200 x 33 475 km che completa ogni 24 ore.

I controllori di missione dell'ESA hanno una precedente esperienza con l'aerofrenatura utilizzando Venus Express, anche se ciò è stato fatto alla fine della missione come dimostrazione. La NASA ha anche utilizzato l'aerofrenatura per portare il Mars Reconnaissance Orbiter e altri veicoli spaziali in orbite basse su Marte.

"Questa sarà la prima volta che utilizzeremo l'aerofrenatura per raggiungere un'orbita operativa, quindi ci stiamo prendendo il tempo extra disponibile ora per garantire che i nostri piani siano solidi e soddisfino eventuali contingenze, ", afferma il direttore di volo Michel Denis.

Inizio a rallentare

L'aerobraking vero e proprio inizierà il 15 marzo con una serie di sette accensioni di propulsori, circa uno ogni tre giorni, che abbasserà costantemente l'altitudine del velivolo al massimo avvicinamento, da 200 km a circa 114 km.

"Allora l'atmosfera può iniziare il suo lavoro, tirandoci giù, " dice Peter Schmitz. "Se tutto va come previsto, sarà quindi necessario pochissimo carburante fino alla fine dell'aerobraking all'inizio del 2018, quando gli ultimi spari circoleranno l'orbita di 400 km."

Nessuna data è stata impostata, ma le osservazioni scientifiche possono iniziare una volta raggiunta l'orbita finale. Inoltre, il percorso fornirà da due a tre sorvoli di ogni rover ogni giorno per trasmettere segnali.

Veicolo spaziale A-OK

Globale, la navicella gode di ottima salute. Il 30 novembre, ha ricevuto un "sistema operativo" aggiornato. Ad oggi, è stata attivata una sola "modalità provvisoria", quando un problema tecnico ha causato il riavvio dell'imbarcazione e l'attesa di comandi correttivi. Ciò è accaduto durante i test preliminari del motore principale, quando una configurazione errata è stata rapidamente identificata e riparata.

"Siamo lieti di poter pilotare un veicolo spaziale così eccellente, " dice Michel. "Abbiamo una missione entusiasmante e stimolante davanti a noi."