A TGO nekigyürkőzik
(Rovat: ExoMars - 2017.04.07 07:15.)

Az ESA Mars körül keringő TGO szondája megkezdte az áttérést a tudományos vizsgálatokhoz alkalmas pályára. Néhány lökés a hajtóművel, a többi a légkör dolga.

Az Európai Űrügynökség ExoMars küldetésének TGO (Trace Gas Orbiter, a légkörben nyomokban előforduló gázokat vizsgáló keringő egység) szondája tavaly októberben állt Mars körüli pályára. Az átmenetinek szánt, elnyúlt ellipszis alakú pályáján marstávolban 33 000 km-re távolodik el a bolygótól. A tudományos vizsgálatokhoz a szondát át kell állítani egy kb. 400 km magasságú, nagyjából kör alakú pályára.

Fantáziarajz az ESA ExoMars TGO szondáról. (Kép: ESA / ATG medialab)

Januárban és februárban a hajtóművek működtetésével 74 fokra növelték a TGO pályahajlását, hogy a bolygó felszínének minél nagyobb részén tudjon megfigyeléseket végezni. Jelenleg pályája legalacsonyabb pontján a TGO 200 km-rel repül el a Mars felszíne fölött. Ennek ellenére ezt a magasságot – első lépésként – nem növelni, hanem csökkenteni kell, méghozzá kb. 113 km-re. Ezt a célt szolgálja az a hét pályamódosító manőver, amelyet az ESA Űrműveleti Központ (ESOC, European Space Operations Centre, Darmstadt, Németország) szakemberei március végén és április első napjaiban hajtottak végre.

Ezután a munka oroszlánrészét a Mars légköre végzi. A pálya pericentrumát azért kellett alacsonyabbra süllyeszteni, hogy a légköri fékezés hatása számottevő legyen, a végleges pálya elérése azonban még így is körülbelül egy évig tart. (A Föld légkörében 200 km alatti magasságban tartósan már egyetlen űreszköz sem tud keringeni, még úgy sem, hogy az elnyúlt pálya csak perigeumában merül be a légkör „sűrű” rétegeibe.) A TGO az újabb, de szintén átmeneti és folytonosan változó pályáján tehát a pálya Marshoz legközelebbi pontja környékén belemerül a légkörbe. Ez egyrészt lehetőséget ad a légkör közvetlen tanulmányozására, de ami még fontosabb, fékezi a szonda mozgását. Tekintettel arra, hogy a pálya többi részén (a légkör kisebb sűrűsége és az alacsonyabb keringési sebesség miatt) a fékező hatás elhanyagolható, ezért a keringés során a szonda pericentrum-magassága lényegében változatlan marad, az ellipszis legtávolabbi pontja viszont fokozatosan egyre alacsonyabbra kerül. A részletek bizonytalanok, éppen a Mars légköri modelljeinek bizonytalansága miatt – ezek pontosítása a fékező manőverek „mellékterméke” lesz. Az előzetes becslések szerint a légkörbe merülésekkor a szonda napelemtáblái a közegellenállás hatására 70 °C-ig felmelegedhetnek. Ha viszont a légkör sűrűbb a vártnál, és a hőmérséklet a kritikus 145 °C-ig emelkedne, akkor a szonda automatikusan beindítja a hajtóműveit, és megemeli pályája pericentrumát, hogy a következő keringéskor ugyanez ne ismétlődhessék meg. A szonda és a napelemek hőmérsékletét, illetve a fellépő gyorsulásokat minden keringésnél (légköri bemerülésnél) gondosan ellenőrzik, mert a porviharok vagy a naptevékenység ingadozása miatt előfordulhatnak váratlan sűrűségváltozások. A légköri fékezés részleteinek megtervezéséhez felhasználták a Venus Express működése utolsó évében, 2014-ben a Vénusz légkörében végzett fékezés során szerzett tapasztalatokat.

A TGO jelenlegi erősen elnyúlt ellipszispályáját egy év alatt átalakítják a tudományos vizsgálatokhoz megfelelő, 400 km körüli magasságú körpályává. (Kép: ESA)

A pálya légköri fékezéssel történő módosításának köszönhetően az ESA szakembereinek becslése szerint mintegy 600 kg üzemanyagot tudnak megtakarítani. A légköri fékezések sorozatát július–augusztusban megszakítják, mert akkor a Mars együttállása miatt (a Földről nézve a Nap és a Mars közel azonos irányban látszik) megszakad vagy nehézzé válik a kommunikáció a szondával. Ezért erre az időre megemelik a pálya pericentrumát, nehogy a kommunikációs szünet idején forduljon elő váratlan túlmelegedés. A légköri fékezést augusztus végétől folytatják. A repülésirányítók várakozása szerint az apocentrum 2018 elejére csökkenhet 400 km körüli magasságig. Ekkor a pericentrumot megemelve (szintén 400 km-re) véget vetnek a légköri fékezések sorozatának, és előáll a tudományos vizsgálatokhoz kívánt, 400 km magas körpálya, megkezdődhetnek az érdemi és folyamatos tudományos megfigyelések. Ezek fő célja, amit a szonda elnevezése is tükröz, a nyomokban (1%-nál kisebb mennyiségben) előforduló gázok vizsgálata. Ezek közül legérdekesebb a metán, az ennek mennyiségére vonatkozó mérések időnként egymásnak ellentmondó eredményeket adtak, ugyanakkor azt is érdekes lenne tisztázni, hogy a metán biológiai működés, vulkáni tevékenység vagy valamilyen más folyamat eredményeként kerülhet a légkörbe.

A TGO 2016. november 22-én készített felvétele a Mars Egyenlítője közelében, a Da Vinci-krátertől északra fekvő névtelen kráter pereméről. A kép a CaSSIS kamera műve, amelynek fedélzeti szoftverrendszerét magyar szakemberek készítették. (Kép: ESA / Roscosmos / ExoMars / CaSSIS / UniBE)