2106: 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



453: EXOMARS PRONTO PARA COMEÇAR MISSÃO CIENTÍFICA

Impressão de artista do TGO do programa ExoMars em Marte.
Crédito: ESA/ATG medialab

O orbitador ExoMars começará em breve a sua busca por gases que possam estar ligados a actividades geológicas ou biológicas activas no Planeta Vermelho.

O TGO (Trace Gas Orbiter) chegou à sua órbita final depois de um ano de “aero-travagem” que terminou em fevereiro. Esta operação emocionante levou a nave a “raspar” o topo da atmosfera superior, usando arrasto nas suas asas solares para transformar a sua órbita inicial altamente elíptica de quatro dias (mais ou menos 200 por 98.000 km) numa órbita final muito mais baixa e quase circular a cerca de 400 km.

Circula agora Marte a cada duas horas e, após a calibração e instalação de novo software, começará a realizar observações científicas de rotina.

“Este é um marco importante para o nosso programa ExoMars e uma conquista fantástica para a Europa,” comenta Pia Mitschdoerfer, gerente da missão TGO.

“Chegámos a esta órbita pela primeira vez através de aero-travagem e com o orbitador mais pesado já enviado para o Planeta Vermelho, pronto para começar a procurar sinais de vida a partir de órbita.”

“Começaremos a nossa missão científica daqui a um par de semanas e estamos extremamente empolgados com o que as primeiras medições vão revelar,” afirma Håkan Svedhem, cientista do projecto do orbitador.

“Temos a sensibilidade para detectar gases raros em proporções minúsculas, com o potencial de descobrir se Marte é ainda hoje activo – biologicamente ou geologicamente falando.”

O objectivo principal é fazer um inventário detalhado dos gases menos abundantes – aqueles que perfazem menos de 1% do volume total da atmosfera do planeta. Em particular, a nave vai procurar evidências de metano e de outros gases que podem ser assinaturas de actividade activa biológica ou geológica.

Na Terra, os organismos vivos libertam a grande parte do metano do planeta. É igualmente o principal componente dos reservatórios de gás natural de hidrocarbonetos, e parte da contribuição é também fornecida pela actividade vulcânica e hidrotermal.

Espera-se que o metano em Marte tenha uma vida útil bastante curta – cerca de 400 anos – porque é decomposto pela luz ultravioleta do Sol. Também reage com outros elementos na atmosfera e está sujeito a mistura e dispersão por ventos. Isto significa que, se detectado hoje, provavelmente foi criado ou libertado de um reservatório antigo há relativamente pouco tempo.

Foram sugeridas possíveis detecções de metano pela Mars Express da NASA e, mais recentemente, pelo rover Curiosity da NASA, mas ainda são objecto de muitos debates.

O orbitador TGO pode detectar e analisar o metano e traços de outros gases mesmo em concentrações extremamente baixas, com uma precisão melhorada de três ordens de grandeza em relação a medições anteriores. Também será capaz de ajudar a distinguir entre as diferentes possíveis origens.

Os quatro instrumentos farão medições complementares da atmosfera, superfície e sub-superfície. A sua câmara vai ajudar a estudar características à superfície que podem estar relacionadas com fontes de gases.

Os seus instrumentos também vão procurar água gelada escondida logo abaixo da superfície, o que, juntamente com potenciais fontes de gases, pode guiar a escolha para locais de aterragem de futuras missões.

Também vai começar a ajudar às transmissões dos rovers Opportunity e Curiosity da NASA, antes da chegada do “lander” InSight da agência espacial lá mais para o fim do ano, e do rover e plataforma de ciência ExoMars em Março de 2021.

Os testes preliminares com os rovers da NASA foram levados a cabo em Novembro de 2016, logo após a chegada do satélite a Marte. Eventualmente, fornecerá várias retransmissões de dados por semana.

O programa ExoMars é um esforço conjunto entre a ESA e a Roscosmos.

Astronomia On-line
10 de Abril de 2018

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