Introduzione

In vista della prossima missione targata ESAExoMars 2020 – sono stati progettati e realizzati dei test per verificare l’estrazione dei paracadute dalle loro borse. I primi test hanno avuto successo, i risultati sono stati promettenti e la missione continua il suo percorso nel migliore dei modi in vista del lancio del prossimo anno.

I paracadute per l’atterraggio

L’atterraggio su Marte è uno sforzo ad alto rischio senza margini di errore. In soli sei minuti, un modulo di discesa con il suo prezioso carico deve rallentare da circa 21000 km/h – all’ingresso nell’atmosfera del pianeta – fino ad un morbido atterraggio sulla superficie, controllato dal sistema di propulsione del lander.

Un elemento chiave, per raggiungere la superficie in sicurezza, si basa su un sistema a paracadute.

ExoMars 2020, comprende:

  • il rover Rosalind Franklin, per esplorare il pianeta alla ricerca di segni di vita
  • la piattaforma di superficie Kazachok, per monitorare l’ambiente locale sul sito di atterraggio
  • un sistema a due paracadute, ciascuno con il proprio scivolo pilota per l’estrazione. Il primo paracadute principale ha un diametro di 15 m e verrà dispiegato mentre il modulo di discesa viaggia ancora a velocità supersoniche, mentre il secondo paracadute principale ha un diametro di 35 m, il più grande che mai utilizzato su Marte.

I test

All’inizio di quest’anno, durante due prove di caduta ad alta quota, sono stati osservati danni a entrambi i paracadute. Indagini approfondite hanno rivelato che le questioni principali riguardavano le sacche per paracadute e non gli stessi paracadute. Grazie al supporto della NASA, l’ESA ha apportato modifiche al modo in cui i paracadute vengono rilasciati dalle sacche, per facilitare l’estrazione ed evitare danni da attrito.

Test di estrazione con paracadute ExoMars.

La collaborazione con la NASA ha fornito l’accesso a speciali apparecchiature di prova presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA che sta permettendo all’ESA di condurre più test di estrazione dinamica sul terreno per convalidare i nuovi adattamenti di progettazione prima dei prossimi test di caduta in alta quota. Le prove a terra imitano le alte velocità alle quali i paracadute verranno estratti dalle loro borse durante la fase di discesa su Marte.

Sono già stati completati i test di calibrazione, inclusi i test di estrazione a bassa velocità a circa 120 km/h su entrambi i paracadute principali e il primo test di estrazione ad alta velocità a poco più di 200 km/h sul primo paracadute principale. I test a bassa velocità sono stati cruciali per verificare la stabilità del nuovo design del sacco da paracadute, mentre i test ad alta velocità simulano la fase in cui verranno estratti i paracadute dai loro sacchi durante la fase di discesa su Marte.

Le osservazioni in tempo reale di questi test iniziali hanno mostrato un rilascio pulito e corretto dei paracadute dalle loro borse, senza danni visti né nel sistema dei paracadute né nella borsa.

“L’atterraggio su Marte è difficile”, afferma Thierry Blancquaert, responsabile del team di ingegneri dei sistemi spaziali ExoMars. “Dopo molti ostacoli, le modifiche al sistema dei paracadute stanno avanzando e questi test preliminari mostrano risultati molto promettenti che aprono la strada ai prossimi test di qualificazione“.

Nuovi sacchi per paracadute

Per risparmiare tempo e risorse e testare rapidamente la prova del concetto dei nuovi sacchi per paracadute, i test iniziali sono stati effettuati utilizzando i paracadute riparati dai test di caduta ad alta quota. Dati i risultati positivi dei primi test e dopo il completamento dei test ad alta velocità, le estrazioni verranno ripetute utilizzando i “ricambi” dei paracadute esistenti, che non sono stati precedentemente danneggiati o sottoposti a riparazioni.

È importante sottolineare che, a differenza dei test di caduta ad alta quota che richiedono una logistica complessa e condizioni meteorologiche rigide, che li rendono difficili da programmare, i test a terra possono essere ripetuti su una rapida inversione di tendenza, acquistando molto più tempo nella campagna di test e riducendo il rischio, permettendo di realizzare più test in tempi brevi.

Ulteriori test ad alta velocità sono previsti nelle prossime settimane per confermare i risultati dei test preliminari. Quindi i sistemi di paracadute verranno nuovamente testati in due test di caduta ad alta quota in Oregon, negli Stati Uniti, a febbraio e marzo 2020. I test devono essere completati prima della “revisione delle qualifiche e dell’accettazione” del progetto ExoMars, prevista per la fine di aprile per poi avvicinarsi alla finestra di lancio del 2020 (26 luglio-11 agosto).

Test ambientali e termici

Nel frattempo, il rover si sta avvicinando al completamento della sua campagna di test ambientali presso Airbus, Tolosa, Francia. Allo stesso tempo, il veicolo spaziale che contiene il modulo portante accoppiato con il modulo di discesa russo, si trova a Thales Alenia Space, Cannes, Francia, dove è stato sottoposto a test ambientali termici. Gli strumenti scientifici della piattaforma di superficie vengono integrati dalla Russian Academy of Sciences (IKI). Il rover è atteso a Cannes a fine gennaio, con l’integrazione nel lander prevista per fine febbraio.

La missione verrà lanciata su un razzo Proton-M con un Breeze-M da Baikonur, Kazakistan. Una volta atterrato in sicurezza nella regione Oxia Planum di Marte il 19 marzo 2021, il rover si allontanerà dalla piattaforma di superficie, alla ricerca di siti geologicamente interessanti da perforare sotto la superficie, per determinare se la vita sia mai esistita sul nostro pianeta vicino.

Riconoscimenti

Tutte le attività di qualificazione del sistema di paracadute sono gestite e condotte da un team congiunto che coinvolge il progetto ESA (supportato dalla direzione Tecnologia, ingegneria e competenza in materia di qualità), TAS-I (appaltatore principale, a Torino), TAS-F (capo PAS, a Cannes ), Vorticity (progettazione di paracadute e analisi di prova, a Oxford) e Arescosmo (produzione di paracadute e borse, ad Aprilia). NASA / JPL-Caltech ha fornito consulenza ingegneristica, accesso alla struttura di test di estrazione dinamica e supporto in loco. I test di estrazione sono supportati attraverso un contratto di supporto ingegneristico con Airborne Systems, che fornisce anche i paracadute Mars 2020 della NASA, e da Free Flight Enterprises  per la fornitura di strutture di piegatura e imballaggio dei paracadute.

Il programma ExoMars è uno sforzo congiunto tra ESA e Roscosmos. Oltre alla missione del 2020, include anche il Trace Gas Orbiter (TGO) lanciato nel 2016. Il TGO sta già fornendo importanti risultati scientifici propri e sta trasmettendo dati dal rover Curiosity Mars della NASA e dal lander InSight. Trasmetterà anche i dati della missione ExoMars 2020 una volta che arriverà su Marte nel marzo 2021.

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