Teraz sonda Mars Odyssey ma przed sobą nowe wyzwanie – hamowanie w atmosferze. Wymaga ono wiele pracy grup nakowców, inżynierów oraz nawigatorów. Na czym ono polega i jak będzie przebiegało?

Hamowanie w atmosferze (ang. aerobraking) to specjalna technika, w której orbitująca sonda periodycznie zanurza się w górne części atmosfery planety. Tarcie pomiędzy atmosferą i powierzchnią sondy powoduje, że urządzenie hamuje i zmniejsza się jego wysokość nad powierzchnią planety. Hamowanie atmosferyczne wykorzystuje się zamiast odpalania silników pokładowych i zużywania materiałów napędowych. Technika pozwala wyregulować orbitę sondy, można przy jej pomocy zarówno zmniejszać jej prędkość, jak i sterować nią.

Aby technika hamowania w atmosferze (jakkolwiek bardziej ona przypomina żeglowanie niż kierowanie) zakończyła się sukcesem, musi być wsparta precyzyjną nawigacją i dokładną wiedzą na temat aktualnej pogody na planecie.

Tarcie atmosferyczne powoduje zmniejszenie prędkości i każde zanurzenie w atmosferze zmniejsza odległość sondy od powierzchni planety. Powtarzające się zanurzenia mogą spowodować zmianę trajektorii lotu z orbity eliptycznej na prawie kołową. Każde zanurzenie jest dokładnie badane przez grupę nawigatorów, inżynierów i naukowców, którzy mierzą jego rezultaty i dzięki otrzymanym wynikom korygują dane na temat wysokości i gęstości atmosfery, a także przewidują jej wpływ na dalszy ruch sondy. Następnie starają się znaleźć najlepszy punkt następnego wejścia i wyjścia sondy tak, aby osiągnąć wymagany przez misję kształt orbity.

Hamowanie atmosferyczne jest wielkim wyzwaniem, ale eliminuje ono potrzebę przewożenia dużych ilości ciężkich materiałów napędowych. Wiadomo, że wyniesienie ciężkich sond wymaga bardzo dużych rakiet i kosztownych procedur startu. Dzięki takim lekkim i małym sondom jak Mars Odyssey, NASA zredukuje wydatki.

Hamowanie atmosferyczne Mars Odyssey odbędzie się w trzech etapach, które są zwane przez naukowców: wejściem, fazą główną oraz wyjściem. Pierwsza faza, która aktualnie jest w toku, potrwa przez pierwsze 4 do 8 okrążeń Marsa. Pomoże ona inżynierom zrozumieć, w jaki sposób zachowuje się sonda w atmosferze i poza nią. Pozwoli to skorygować plany hamowania i wyjaśni wszelkie wątpliwości co do atmosfery Marsa. Wiadomo bowiem, że burze pyłowe, ostatnio często występujące na Marsie, mogą diametralnie zmienić wysokość i gęstość atmosfery, co utrudni pracę inżynierom przy korygowaniu orbity Mars Odyssey.

Faza główna rozpocznie się, gdy sonda znajdzie się w odległości 60 kilometrów ponad powierzchnią Marsa. Dojdzie do tego po około 380 zanurzeniach w atmosferze, czyli po około 78 dniach. Z każdym zanurzeniem punkt, w którym odległość sondy od powierzchni jest najmniejsza, będzie przesuwał się na północ, aby w końcu przejść przez biegun północny Marsa i potem powrócić w dół planety z jej “drugiej strony”. Inżynierowie zajmujący się Mars Odyssey będą okresowo używać pokładowych silników sondy, aby dokonać regulacji przed niektórymi przelotami w atmosferze. Będzie się to odbywało w przypadkach zbyt niskich lub zbyt wysokich przelotów sondy.

Ostatnia z faz zostanie przeprowadzona w kilku ostatnich dniach hamowania sondy. Najbliższy punkt na tej orbicie (apogeum) będzie oddalony o 120 kilometrów od powierzchni Marsa, a najdalszy (perygeum) o 400 kilometrów. Pokładowe silniki zostaną uruchomione, aby osiągnąć końcową kołową orbitę. Sonda będzie orbitować na wysokości 400 kilometrów od powierzchni Marsa.

Autor

Zbigniew Artemiuk