22.02.2018
FLUG REVUE

Nach einem Jahr AtmosphärenbremsungExoMars-Orbiter erreicht nahezu kreisrunden Orbit

Der ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) hat fast ein Jahr gebraucht, um von seinem anfänglichen, hochelliptischen Vier-Tage-Orbit in eine Kreisbahn um den Mars zu gelangen. Bald kann er mit dem Aufspüren von Methangas beginnen.

ExoMars 2016

Der Trace Gas Orbiter soll die Atmosphäre des Mars nach Spurengasen untersuchen. Foto und Copyright: ESA  

 

Der nun erreichte Orbit beträgt etwa 1050 x 200 km, der vorherige Orbit umfasste ca. 98 000 x 200 km. „Seit März 2017 führen wir eine extrem schwierige Atmosphärenbremsung (Aerobreaking) durch. Währenddessen haben wir TGO einmal pro Umlaufbahn in die dünne oberste Schicht der Marsatmosphäre gesteuert. Dadurch verlangsamte sich das Raumfahrzeug und senkte seinen Orbit“, erzählt ESA-Flugdirektor Michel Denis. Der leichte Widerstand an den Solarkollektoren des Raumfahrzeugs wurde zur Anpassung der Umlaufbahn ausgenutzt.

Während der Atmosphärenbremsung befand sich der Orbiter zeitweise nur 103 Kilometer über der Marsoberfläche. Am 20. Februar 2017 um 18:20 MEZ endete die Bremsung. Die Schubdüsen zündeten für etwa 16 Minuten und brachten eine größte Annäherung von 200 km an die Oberfläche des Planeten.Solche Atmosphärenbremsungen mit einem anderen Planeten sind schwierig und komplex.

Die dünne obere Atmosphäre erlaubt nur sehr geringe Verlangsamungen mit höchstens 17 mm/s. Müsste man ein Auto, welches sich mit 50 km/h bewegt, mit dieser Verzögerung bis zum Stillstand abbremsen, so würde der erforderliche Bremsweg 6 Kilometer betragen. „Das Aerobreaking funktionierte nur, weil wir während jeden Umlaufs relativ viel Zeit in der Atmosphäre verbracht und dies über 950 Mal wiederholt haben“, sagt Michel Denis. „Über ein Jahr lang haben wir die Geschwindigkeit der Sonde um sagenhafte 3600 km/h reduziert und so ihre Umlaufbahn auf die nötige Höhe gebracht.“

Den Wissenschaftlern kommt zugute, dass sie bereits 2014 am Ende der Venus-Express-Mission Erfahrungen mit Atmosphärenbremsungen sammeln konnten. Spacecraft Operations Manager Peter Schmitz: „Dies war das erste Mal, dass die ESA diese Technik eingesetzt hat, um einen Routine-Orbit um einen anderen Planeten zu erreichen – und ExoMars wurde dafür entsprechend entworfen.

“Der endgültige, nahezu kreisrunde Orbit soll etwa Mitte April erreicht werden. In einer Höhe von 400 km über der Oberfläche wird TGO rund zwei Stunden pro Umlauf benötigen. Dies wird erreicht durch eine Trimmung des Orbits. Dazu wird die Sonde mit Hilfe ihrer Schubdüsen bis zu 10 Manöver absolvieren. Mitte März beginnt die Anfangsphase der wissenschaftlichen Arbeit. Die Instrumente werden geprüft und erste Beobachtungen zur Kalibrierung und Validierung sind geplant. Um den 21. April sollen die wissenschaftlichen Routinebeobachtungen beginnen. Dazu wird die Sonde neu ausgerichtet. Die Kamera blickt nach unten in Richtung Marsoberfläche und die Spektrometer zur Beobachtung der Atmosphäre in Richtung Sonne. Das Hauptziel der Mission liegt in einer detaillierten Bestandsaufnahme von Spurengasen aus potentiell biologischen oder geologischen Ursprungs. Des Weiteren soll TGO als orbitale Relaisplattform die Kommunikation zwischen dem Rover auf der Oberfläche und den Kontrollzentren herstellen. Bereits seit Oktober 2016 befindet er sich in einer Umlaufbahn um den Roten Planeten. 

Mehr zum Thema:
www.flugrevue.de/Astrid Kuzia



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