Der Mars Climate Orbiter erreicht den Mars am 23. September 1999.

Am planetennächsten Punkt seiner Bahn wird das Raumschiff das 640-Newton Haupttriebwerk für etwa 16 bis 17 Minuten zünden, um damit in einen elliptischen Einfangorbit einzuschwenken. Dabei wird der gesamte Treibstoffvorrat des Haupttriebwerkes aufgebraucht werden. Danach wird Mars Climate Orbiter den Mars zunächst etwa alle 12 bis 17 Stunden einmal umrunden. Falls die Zündung zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen sollte, wird aufgrund der dann höheren Bahngeschwindigkeit des Raumschiffs der Orbit entsprechend verlängert sein. Bei Zündung des Haupttriebwerkes zum spätestmöglichen Zeitpunkt etwa Ende Dezember 1999 würde die Umlaufperiode dann etwa 20 Stunden betragen.

Etwa 22 Minuten nach Brennende des Triebwerkes wird das Raumschiff seine High-Gain-Antenne auf die Erde ausrichten und dann mit den 70m und 34m-Antennen des Deep Space Networks permanent Daten über Bahn und Bordsituation austauschen.

In Abhängigkeit von den Bahnddaten nach Ende der  Zündung des Haupttriebwerkes wird dann das Raumschiff seine Hydrazin-Lagekontrolldüsen im jeweils tiefsten Punkt seiner Bahn zünden, um die Umlaufperiode möglichst stark zu verkürzen und auf einen Wert von 2 bis 4 Stunden einzupegeln. Es muß eine möglichst kurze Umlaufperiode erreicht werden, um die dann folgende Aerobrakingphase entsprechend  kurz halten zu können, denn wenn im Dezember 1999 der Mars Polar Lander in der Marsregion eintrifft, muß Mars Climate Orbiter seine geplante Position im engeren Marsorbit eingenommen haben. Er muß dann die Landung von Mars Polar Lander in der Nähe des Mars-Südpols funktechnisch und navigatorisch unterstützen.

In der Aerobrakingphase wird das Raumschiff bei der nächsten Annäherung an den Planeten jeweils die oberen Atmosphäreschichten durchfliegen und durch die dadurch hervorgerufene Luftreibung immer weiter abbremsen und dadurch die Umlaufperiode und Flughöhe weiter verringern. Diese Technik wurde 1995 zum erstenmal bei der Venussonde Magellan erfolgreich ausprobiert und mit dem Mars Global Surveyor ebenfalls erfolgreich eingesetzt. Wenn alles glatt geht, wird Mars Climate Orbiter seine Aerobrakingphase etwa zwei Wochen vor Ankunft des Mars Polar Lander Anfang Dezember abgeschlossen haben.

Aufgrund seiner Konstruktion mit den weit ausladenden Sonnensegeln wird Mars Climate Orbiter bei jedem planetennächsten Durchgang durch die oberen Atmosphäreschichten des Mars stärker abbremsen, als dies bei Mars Global Surveyor passiert ist.

Durch die Bremswirkung wird die Höhe der Umlaufbahn pro Durchgang um jeweils ein kleines Stück abgesenkt und gleichzeitig die anfangs stark elliptische Umlaufbahn immer weiter einer kreisförmigen Umlaufgeometrie angenähert.

Die Aerobraking ('Luftbremsen')-Phase wird dadurch eingeleitet, daß das Raumschiff in seiner nächsten Annäherung an den Planeten, in der sogenannten Periapsis, eine Höhe von etwa 100 km über der Oberfläche haben wird, d.h. durch die oberen, dünnen Schichten der ohnehin nur sehr dünnen Marsatmosphäre fliegen wird. Während dieser etwa 57 Tage dauernden Aktion wird bei jedem Durchgang (insgesamt etwa 200) durch die Marsatmosphäre das Raumschiff jeweils ein kleines Stück abgebremst, sodaß schließlich eine zirkularisierte Umlaufbahn zwischen 34 Grad Nord und 89 Grad Nord direkt über dem Nordpol des Mars erreicht werden wird. Dabei halten kurze Zündungen der Navigationsdüsen im jeweils planetenfernsten Punkt, der Apoapsis, die Gesamtumlaufbahn immer im Minimum etwa 100 km über der Marsoberfläche, um ein Überhitzen und zu starken Druck auf die Sonnenpaddel zu vermeiden.

Bei jeder Umkreisung wird Mars Climate Orbiter für jeweils etwa 45 bis 60 Minuten hinter dem Mars von der Erde aus per Funk unerreichbar sein. Die Deep Space Network-Antennen müssen außerdem zusätzlich noch die Verbindung mit Mars Global Surveyor, der bereits seit zwei Jahren um den Mars kreist, aufrecht erhalten. Dabei wird gerade Mars Global Surveyor die Bodenkontrolleure warnen, falls etwa große Sandstürme auf dem Mars oder andere atmosphärische Störungen die Atmosphärendurchgänge von Mars Climate Orbiter gefährden könnten.

Die größte Herausforderung beim Aerobraking kommt auf die Bodennavigatoren am Ende der ganzen Prozedur zu: während der letzten Tage des Bremsvorganges, wenn die Orbitalperiode des Raumschiffes am kürzesten ist, muß der richtige Zeitpunkt abgepaßt werden, um ein Abstürzen und Verglühen des Raumschiffes zu verhindern. Am Schluß wird die Periapsis auf etwa 350-400 km angehoben, das Raumschiff damit aus der Marsatmosphäre herausgehoben und der Bremsvorgang beendet.

Der endgültige Orbit von Mars Climate Orbiter sollte das Raumschiff dann jeweils um 16:30 Uhr lokaler Marszeit über den Marsäquator  und jeweils um 04:30 Uhr lokaler Zeit über die Nachthalbkugel führen. Dies entspricht einem 'Spätnachmittags'-Orbit.

Die Aufgaben von Mars Climate Orbiter sind, wie schon an anderer Stelle erwähnt, die Beobachtung der Marsoberfläche und des Wettergeschehens auf dem Mars mit hochauflösenden Kameras über ein ganzes Marsjahr hinweg. Außerdem dient das Raumschiff als Funkrelaystation für die Kommunikation von Mars Polar Lander mit der Erdkontrollstation. Dieses Raumschiff wird im Dezember 1999 in der Nähe des Mars-Südpols, an dem zu dieser Zeit der Marssommer beginnt, weich landen und die Südpolarkappe auf Vorhandensein von Wasser untersuchen und die Chemie und das Wettergeschehen dieser Marsregion vom Boden aus untersuchen.

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Letzte Änderung: 14.08.99