ExoMars, TGO pronto a tuffarsi nell'atmosfera marziana

Meno di due mesi dopo il suo drammatico inserimento orbitale attorno a Marte, il Trace Gas Orbiter della missione ExoMars si sta già preparando alla sua prossima sfida: calarsi ripetutamente nelle propaggini esterne dell'atmosfera marziana per raggiungere la sua orbita finale.

Credit: ESA/J. Mai

Il 19 Ottobre, il TGO si è inserito in un'orbita preliminare altamente ellittica che lo porta tra 250 e 98 mila chilometri dalla superficie del Pianeta Rosso ogni 4,2 giorni. La sonda ha già iniziato ad eseguire le sue prime osservazioni; tuttavia, la campagna scientifica vera e propria potrà iniziare solamente quando la sonda avrà raggiunto la sua orbita finale, una traiettoria circolare a 400 chilometri di quota caratterizzata da un periodo di appena due ore.

Per calarsi nella sua orbita operativa, il TGO userà una combinazione di manovre a propulsione attiva e operazioni di aerofrenaggio. Queste ultime consistono nel tuffarsi negli strati esterni dell'atmosfera di Marte e sfruttare l'attrito dell'aria per rallentare, senza dover consumare una goccia di carburante.

"La magnitudine dell'attrito è molto piccola," spiega Peter Schmitz, a capo delle operazioni del TGO. "Ci vorranno tredici mesi per raggiungere l'orbita prevista, ma in compenso dovremo accendere il motore principale solo un paio di volte, risparmiando molto carburante."

A complicare ulteriormente il lavoro degli ingegneri, l'atmosfera marziana è un ambiente altamente irrequieto. La pressione dei gas può variare notevolmente in seguito a fenomeni meteorologici, tempeste di sabbia e attività solari. Il TGO dovrà perciò monitorare le condizioni atmosferiche prima di ogni tuffo, in modo da evitare di avventurarsi in regioni con pressioni e temperature proibitive.

Il 19 Gennaio 2017, in vista dell'inizio delle operazioni di aerofrenaggio, il TGO effettuerà una manovra per portarsi dalla sua attuale orbita equatoriale a un'orbita con un'inclinazione di 74 gradi. Ciò permetterà agli strumenti della sonda di coprire una percentuale molto più elevata della superficie del pianeta. Altre due manovre, previste per il 3 e il 9 Febbraio, abbasseranno l'apocentro - il punto dell'orbita più distante dal pianeta - a 33 475 chilometri, riducendo il periodo orbitale a 24 ore.

La campagna di aerofrenaggio inizierà il 15 Marzo 2017, quando il Pianeta Rosso sarà poco a poco più di 300 milioni di chilometri dalla Terra. A partire dal 15 Marzo, il TGO completerà sette manovre a propulsione attiva, una ogni tre giorni circa, per abbassare gradualmente il proprio pericentro - il punto più basso della sua orbita - da 200 a 114 chilometri.

"A quel punto, trascinarci giù a quote più basse sarà compito dell'atmosfera marziana," prosegue Schmitz. "Se tutto andrà come previsto, useremo pochissimo carburante prima della fine delle operazioni di aerofrenaggio, all'inizio del 2018."

Le manovre del TGO segneranno la prima volta che una sonda europea utilizza la tecnica dell'aerofrenaggio per raggiungere la sua orbita operativa. Venus Express era stata la prima sonda europea a usare l'aerofrenaggio; tuttavia, le sue manovre erano state eseguite al termine della missione, solamente a scopo sperimentale.

"Questa sarà la prima volta che usiamo l'aerofrenaggio per raggiungere un'orbita operativa," spiega Michel Denis, il direttore di volo della missione, "e quindi vogliamo essere sicuri che i nostri piani funzioneranno."

La sonda continua ad essere in ottimo stato di salute. L'unica modalità preliminare - una configurazione di volo che viene automaticamente inserita dal computer di bordo quando si presenta un'anomalia - è avvenuta durante una serie di test del motore principale; tuttavia, gli ingegneri sono riusciti a recuperare il controllo della sonda e identificare e risolvere l'anomalia in breve tempo.

"Siamo molto contenti di avere una sonda così eccezionale," prosegue Denis. "Ci aspetta una missione molto emozionante e impegnativa."