Mitte März steht für den ExoMars-Orbiter TGO der Beginn der Phase des Aerobraking an. Vorher aber waren mehrere große Manöver auszuführen. Das ist nun abgeschlossen. Nur kleine Korrekturen stehen noch aus.
Darstellung des Inklinationsmanövers vom 19.1.2017 des Orbiters TGO der Mission ExoMars 2016
Am 19.1. wurde die Bahnneigung von knapp 8 auf etwa 74 Grad erhöht, wie man in dieser Grafik sieht. Die geringe Anfangsinklination war durch die Anforderung diktiert, dass der TGO das Landedemonstrationsmodul Schiaparelli zielen musste. Schiaparelli ging in der äquatornahen Region Meridiani Planum nieder. Während der atmosphärischen Eintrittsphase musste der TGO über Schiaparelli hinweg fliegen, um dessen Daten empfangen zu können.
Nach dem Bahneinschuss war der TGO auf einer sehr hoch exzentrischen Bahn, deren Mars-fernster Punkt mehr als 96,000 km über der Oberfläche lag. Nach der Erhöhung der Inklination (dazu gab es noch zwei kleinere Korrekturmanöver im Januar) musste jetzt noch die Umlaufperiode von mehr als vier Tagen auf exakt 24 Stunden reduziert werden. Ansonsten würden beim Aerobraking zwischen zwei atmosphärischen Durchflügen anfangs mehr als vier Tage vergehen. So würde es viel zu lange dauern, bis endlich die Zielbahnhöhe von 400 km erreicht ist.
Das Manöver, mit dem die Apozentrumshöhe auf etwa 30,000 km abgesenkt und die Umlaufperiode auf 24 Stunden reduziert wird, fand am Perizentrumsdurchgang am 11. Februar statt. Morgen gibt es noch eine kleine Nachkorrektur, die von vorneherein eingeplant war.
Mitte März dann, wenn alles bereit ist, wird bei einem Apozentrumsdurchgang ein kleines Bremsmanöver durchgeführt. Dieses senkt das Perizentrum in die Hochatmosphäre ab. Zunächst bleibt man mit dem Mars-nächsten Punkt noch in sicherer Höhe, um zu sehen, wie es läuft. Falls alles klar geht, kann in den darauf folgende Wochen das Perizentrum weiter etwas abgesenkt werden, vielleicht so auf etwa 115 km.
Wichtig ist, dass der vorausberechnete Wärmestrom durch atmosphärische Reibung nicht über 1400 Watt pro Quadratmeter steigt. Die Raumsonde kann das doppelte dieses Werts vertragen, man hat also 100% Sicherheitsmarge.
Im Durchschnitt wird pro Tag das Apozentrum um etwa 140 km gesenkt. Von Mitte Juni bis Mitte August wird es eine Auszeit geben. Dann feht nämlich der Mars in die obere Konjunktion. Die Sonne steht während dieser Zeit zwischen Erde und Mars. Die Kommunikation zwischen Erde und Raumsonde ist während einiger Tage komplett unterbrochen. Bereits eine ganze Zeit vorher und nachher ist immer noch die Qualität der Bahnbestimmung reduziert, weil die Funksignale dicht an der Sonne vorbei müssen.
Die Konjunktion muss man einfach aussitzen. Dazu wird das Perizentrum wieder auf sichere Höhe angehoben und die Raumsonde sozusagen in dieser Abwartebahn „geparkt“. Einige Monate später, wenn man Vertrauen in die Qualität der Bahnbestimmung und den Zustand der Sonde hat, geht es weiter mit dem Aerobraking.
Die Zielbahn wird gegen Ende des Jahres endlich erreicht. Dann wird ein letztes großes Manöver das Perizentrum aus der Atmosphäre heben. Das Aerobraking ist vorbei – die Wissenschaft kann beginnen.
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