Tras la fase de frenado paulatino surcando el borde de la atmósfera de Marte, la misión ExoMars de la ESA ha alcanzado su órbita alrededor del Planeta Rojo y ya está lista para comenzar la búsqueda de metano.

El Satélite para el estudio de Gases Traza de ExoMars llegó a Marte en octubre de 2016 con el objetivo de investigar el posible origen biológico o geológico de estos gases en la atmósfera.

No obstante, también funcionará como relé de comunicación entre los robots en la superficie y sus controladores en la Tierra.

Pero para que todo esto fuera posible, la nave primero tuvo que transformar su órbita elíptica inicial de cuatro días, de unos 98.000 x 200 km, en otra circular y mucho más baja, a unos 400 km del planeta.

“Llevamos desde marzo de 2017 efectuando una campaña extremadamente delicada de aerofrenado: con cada revolución, hemos ido sumergiendo la nave en las últimas briznas de la atmósfera, decelerándola y rebajando su órbita”, apunta el director de vuelos de la ESA, Michel Denis.

“Así, aprovechamos el leve arrastre de los vientos solares para transformar poco a poco la órbita. Ha sido todo un reto para los equipos de la misión, que han contado con el apoyo de la industria europea, pero han hecho un trabajo excelente y hemos conseguido alcanzar nuestro objetivo inicial”.

“Durante algunas de las órbitas hemos estado increíblemente cerca de Marte, a tan solo 103 km”.

La empresa finalizó a las 17:20 GMT del 20 de febrero, con el encendido de los propulsores durante unos 16 minutos para elevar el acercamiento máximo a la superficie a unos 200 km, fuera de la atmósfera. Con esta maniobra acabó efectivamente la campaña de aerofrenado, al situar la nave en una órbita de unos 1.050 x 200 km.

“Ya teníamos experiencia en aerofrenado al probar esta técnica en 2014, durante el final de Venus Express, a pesar de que esa misión no estaba diseñada para ello”, señala Peter Schmitz, responsable de operaciones de la nave.

“No obstante, esta es la primera vez que la ESA emplea esta técnica para alcanzar una órbita rutinaria alrededor de otro planeta, y ExoMars se ha diseñado específicamente con ello en mente”.

El aerofrenado alrededor de un planeta distinto al nuestro y que se encuentra a una media de 225 millones de kilómetros de distancia es una empresa arriesgada. La tenue atmósfera superior ofrece una deceleración bastante limitada, de 17 mm/s por segundo como máximo. ¿Cuánto sería eso?

Imaginemos que para conseguir detener un coche en un cruce, partiendo de una velocidad inicial de 50 km/h, necesitaríamos 6 km de distancia.

“El aerofrenado funciona únicamente porque pasamos un tiempo significativo en la atmósfera durante cada órbita y luego lo repetimos 950 veces”, reconoce Michel.

“A lo largo de un año, hemos reducido la velocidad de la nave 3.600 km/h, que es muchísimo, haciendo descender su órbita en la medida necesaria”.

El mes que viene, el equipo de control someterá la nave a una serie de hasta diez maniobras de corte orbital, una cada pocos días, encendiendo sus propulsores para ajustar la órbita a su forma circular final de dos horas a unos 400 km de altitud, algo que debería lograrse a mediados de abril.

Las fases iniciales de recopilación científica de datos, a mediados de marzo, servirán para comprobar los instrumentos y llevar a cabo observaciones preliminares de calibración y validación. Las observaciones científicas rutinarias deberían comenzar hacia el 21 de abril.

“A continuación, reorientaremos la nave para que su cámara siga apuntando hacia abajo y los espectrómetros hacia el Sol, para poder observar la atmósfera marciana. Y, entonces, por fin podremos comenzar la esperada fase científica de la misión”, explica Håkan Svedhem, científico del proyecto de la ESA.

El principal objetivo es realizar un inventario detallado de los gases traza, en busca especialmente de metano y otros gases que pudieran indicar actividad biológica o geológica.

Un conjunto de cuatro instrumentos científicos llevará a cabo mediciones complementarias de la atmósfera, la superficie y el subsuelo. Su cámara ayudará a caracterizar las formaciones en la superficie que pudieran estar relacionadas con fuentes de gases traza, como los volcanes.

También se buscará hielo de agua oculto bajo la superficie que, junto a las potenciales fuentes de gases traza, podría ayudar a definir los lugares de aterrizaje de futuras misiones.

En abril también se comprobará la capacidad de retransmisión de datos de la nave, un aspecto crucial de la misión en Marte.

Una carga útil de relé de radio, suministrada por la NASA, captará señales de datos de los róveres estadounidenses en superficie y los retransmitirá a las estaciones terrestres. Las operaciones rutinarias de retransmisión de datos comenzarán a finales de verano.

A partir de 2021, una vez que el róver ExoMars de la ESA llegue a Marte, el orbitador ofrecerá servicios de relé de datos para ambas agencias y para una plataforma científica de superficie rusa.

ExoMars es una misión conjunta de la ESA y Roscosmos. (Fuente: ESA)