Aby precyzyjnie dostarczyć demonstrator lądowania Schiaparelli na powierzchnię Marsa oraz aby sonda ExoMars/TGO mogła wejść na orbitę wokół Czerwonej Planety, trzeba doprecyzować położenie sondy z dokładnością do kilkuset metrów w odległości ponad 150 milionów kilometrów od Ziemi.
Aby osiągnąć ten niesamowity poziom dokładności, eksperci Europejskiej Agencji Kosmicznej korzystają z „kwazarów” – najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie – jako swego rodzaju „urządzeń kalibracyjnych” w technice znanej jako delta-DOR (Delta-Differential One-Way Ranging).
Do niedawna nasza wiedza o kwazarach była naprawdę niewielka. Obiekty te mogą emitować 1000 razy więcej energii niż cała Droga Mleczna z obszaru niewiele większego od Układu Słonecznego. To naprawdę przerażająco silne obiekty.
Kwazary napędzane są przez supermasywne czarne dziury – wiele, wiele razy masywniejsze od naszego Słońca – karmiące się materią znajdującą się w centrum galaktyki macierzystej. Oprócz ekstremalnej jasności, równie istotną cechą kwazarów jest ich ekstremalna odległość od Ziemi, z której wydają się one absolutnie nieruchome na niebie. Dzięki temu mogą być wykorzystywane jako świetne punkty odniesienia w nawigacji pojazdami i sondami kosmicznymi.
W ramach techniki delta-DOR, sygnały radiowe z sondy ExoMars/TGO otrzymywane są przez dwie odległe od siebie stacje nasłuchowe na Ziemi np. jedna w New Norcia w Australii Zachodniej, a druga w Cebreros w Hiszpanii, a różnica w czasie otrzymania sygnału jest mierzona z wysoką precyzją.
Następnie, błędy spowodowane warunkami panującymi w ziemskiej atmosferze (które mają wpływ na wszystkie sygnały radiowe przez nią przebiegające) rozpoznawane są na podstawie jednoczesnych obserwacji sygnałów radiowych emitowanych przez kwazary. Inżynierowie, mogą tego typu informacje wykorzystać do korekty sygnałów otrzymywanych od sondy ExoMars i znacznie zwiększyć poziom precyzji pomiarów położenia sondy w przestrzeni kosmicznej.
Wczoraj (środa, 20.7.16) naziemna stacja ESA rozpoczęła pierwsze z wielu obserwacji delta-DOR mających na celu precyzyjne ustalanie pozycji sondy ExoMars, przy wykorzystaniu kwazaru P1514-24 widzianego na powyższym zdjęciu wykonanym za pomocą stacji śledzenia w Malargue w Argentynie.
„W pażdzierniku, w ostatnim tygodniu przed dotarciem do Marsa, zespoły naukowców będą wykonywać takie obserwacje dwa razy dziennie,” mówi Mattia Mercolino, odpowiedialna za wykonywanie pomiarów delta-DOR w centrum operacyjnym ESA (ESOC) w Darmstadt w Niemczech.
„To doskonały przykład kluczowej pracy zespołowej prowadzonej na bieżąco przez zespoły ekspertów od dynamiki lotu, operatorów stacji naziemnych, kontrolerów sondy ExoMars oraz zespołu delta-DOR. Bez ich doświadczenia dotarcie do Marsa byłoby dużo trudniejsze.”
Z jaką dokładnością będziemy znali położenie sondy ExoMars/TGO?
„Aktualny zestaw obserwacji delta-DOR pozwoli nam ustalić położenie sondy do <1000 metrów gdy będzie się ona znajdowała w pobliżu Marsa, w odległości ponad 150 milionów kilometrów od Ziemi,” mówi Mattia.
„To precyzja porównywalna z lokalizowaniem z Darmstadt obiektu znajdującego się w Singapurze, z dokładnością do ok. 5 cm.”
Źródło: ESA