2105: Orbitador ExoMars prepara-se para a chegada do rover Rosalind Franklin

A sonda ExoMars TGO (Trace Gas Orbiter) em Marte. Foi lançada em 2016 com o módulo demonstrador Schiaparelli de entrada, descida e aterragem. Está a procurar evidências de metano e outros gases atmosféricos que podem ser assinaturas de processos biológicos activos ou geológicos em Marte. Também vai servir como relé de comunicações para a plataforma de superfície e para o rover Rosalind Franklin.
Crédito: ESA-D. Ducros

No dia 15 de Junho, a sonda ExoMars TGO (Trace Gas Orbiter) da ESA-Roscosmos vai tomar um percurso diferente. Uma “Manobra de Mudança de Inclinação” colocará a espaço-nave numa órbita alterada, permitindo com que capte sinais cruciais para o rover ExoMars, de nome Rosalind Franklin, com chegada prevista para o Planeta Vermelho em 2021.

Depois de completar uma série de manobras complexas durante 2017, o ExoMars TGO orbita agora Marte a cada duas horas, reunindo dados científicos do rover e lander da NASA (à superfície) e retransmitindo-os para a Terra. Ao mesmo tempo, o orbitador está a recolher os seus próprios dados sobre a atmosfera do planeta, abundância de água e sobre a superfície.

Mais de um ano antes do Rosalind sequer levantar voo da Terra, os especialistas em dinâmica de voo no centro de controle da missão ESOC da ESA formularam um plano a longo prazo para garantir que o ExoMars TGO possa comunicar com o novo rover e com a nova plataforma de superfície da ESA, contidos no módulo de entrada, descida e pouso.

As pequenas mudanças na órbita de uma nave têm um grande efeito ao longo do tempo, de modo que enquanto as próximas manobras alteram apenas ligeiramente a velocidade da TGO, esta estará na posição correta para comunicar com o rover até 2021.

O movimento natural da TGO

O campo gravítico desigual de Marte significa que a órbita da TGO “vagueia”. Assim sendo, gira gradualmente em torno de Marte com o passar do tempo. Como ilustrado no primeiro gráfico, a sonda segue ao início o percurso preto, depois o verde, depois o vermelho – continuando até completar uma rotação em torno do planeta a cada quatro meses e meio.

Para manter contacto com o módulo de descida quando este penetrar na atmosfera marciana, descer e pousar à superfície, a orientação da sonda precisa de mudar.

Neste mês de Junho, três manobras vão alterar a velocidade da TGO, duas vezes por 30,9 m/s e uma pequena mudança final de 1,5 m/s, aproximando-a ligeiramente dos pólos marcianos.

Inclinada a voar

Graças a estas manobras, o percurso da sonda será mais parecido com o do segundo gráfico, ilustrando “instantâneos no tempo” durante a descida do novo rover em 2021.

A linha verde representa o caminho de aproximação do rover Rosalind Franklin.

A linha preta mostra a órbita da sonda TGO com a sua orientação optimizada, dois anos após as manobras deste mês.

O percurso vermelho indica a órbita original da TGO.

Em fase com o rover Rosalind Franklin

Assim que o orbitador TGO tenha a sua nova órbita optimizada em torno de Marte, as equipas no solo também devem garantir que estará no lado correto quando o rover chegar – “em fase” com Rosalind Franklin.

Em Fevereiro de 2021, será realizada uma pequena manobra para garantir que nave TGO está no local certo, à hora certa para a chegada do “lander”.

O resultado de todas estas manobras combinadas pode ser visto no terceiro gráfico.

A linha preta representa a órbita da TGO em torno de Marte no momento em que a Rosalind Franklin começa a descer, indicado pela linha verde.

Os pontos azuis ao longo das órbitas de ambas as espaço-naves estão ligados por linhas horizontais, ilustrando as suas posições relativas em diferentes intervalos de tempo, e como são capazes de se “ver” uma à outra a cada momento, garantindo assim que o contacto de rádio possa ser mantido.

Desfasada

Se as equipas no controlo da missão deixassem a ExoMars TGO na sua órbita actual, sem realizar nenhuma manobra, o próprio planeta Marte mais tarde ficaria entre a nave em órbita e o novo explorador marciano.

Neste gráfico final, a linha vermelha ilustra a órbita desfasada da TGO, e novamente a linha verde mostra o percurso do rover Rosalind Franklin e os pontos azuis representam momentos no tempo para cada nave.

As linhas entre os pontos revelam como, neste cenário, Marte bloquearia a sua visão uma da outra.

Sem colocar o orbitador em fase com o rover de Marte, as duas naves permaneceriam invisíveis uma à outra no momento crucial em que o rover desce até à superfície.

A previsão e o planeamento a longo prazo dos especialistas da missão não só garantem a comunicação entre duas das mais importantes missões da ESA, como também poupam combustível – seria necessária uma quantidade enorme para colocar a TGO na posição certas nas semanas ou até mesmo meses antes da chegada do rover ExoMars.

Astronomia On-line
4 de Junho de 2019



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