ExoMars va a dar una vuelta

Acto de equilibrio

La preparación esencial para el vuelo de la misión a Marte y la zambullida a través de la atmósfera del planeta es garantizar que la nave espacial esté perfectamente equilibrada al girar.

La misión ExoMars 2022 comprende cuatro unidades principales: el rover Rosalind Franklin liderado por la ESA y la plataforma de superficie Kazachok liderada por Roscosmos que realizarán actividades científicas en la superficie de Marte, el módulo de descenso en el que están encapsulados y el módulo portador que transportará ellos de la Tierra a Marte después del lanzamiento.

Durante el crucero a Marte, el ‘compuesto de la nave espacial’ completo (que comprende las cuatro unidades) girará a aproximadamente 2,75 revoluciones por minuto, para estabilizarse en su trayectoria. La prueba de equilibrio dinámico verifica que no haya desequilibrios que puedan inducir oscilaciones en el espacio que requerirían demasiado combustible para compensar. También es importante que la nave espacial esté equilibrada para que gire suavemente alrededor de su eje de rotación, para mantener su antena apuntando a la Tierra, de modo que sea posible un enlace de comunicación.

Una vez que el módulo de descenso se suelta cerca de Marte, unos 30 minutos con anterioridad a la entrada atmosférica, la velocidad de giro original se mantiene hasta que los efectos atmosféricos se hacen cargo y cuando se despliega el primer paracaídas. El despinning completo ocurre una vez que el sistema de propulsión en la plataforma de aterrizaje entra en acción cerca de la superficie de Marte.

Por lo tanto, se realizaron dos pruebas de equilibrio dinámico: una prueba para la nave espacial compuesta completa y otra sin el módulo portador, para el módulo de descenso con rover y plataforma en el interior. En todas las pruebas, que se llevaron a cabo en las instalaciones de sala blanca de Thales Alenia Space en Cannes, Francia, se utilizaron los módulos de vuelo reales.

Durante la prueba con el compuesto de la nave espacial, la unidad se sometió a un giro de hasta 30 rpm, correspondiente a una aceleración centrífuga de 2 g en el borde exterior del escudo térmico del módulo de descenso.

Una vez completadas las pruebas ambientales en Cannes, la nave regresará a las instalaciones de Thales Alenia Space en Turín, Italia, a mediados de marzo, para realizar más pruebas funcionales.

Ensayando la ciencia del rover

Mientras tanto, en el Centro de Control de Operaciones de Rover (ROCC) en Turín, el ‘modelo de prueba en tierra’ de Rosalind Franklin completó un hito emocionante. Mientras que la réplica del rover todavía está estacionaria en la sala limpia, el equipo de operaciones lo comandó como lo haría cuando finalmente estuviera en la superficie de Marte.

“Es realmente emocionante haber utilizado por primera vez la cadena de comandos ROCC como lo haremos durante la misión real”, dice Luc Joudrier, gerente de operaciones del rover ExoMars de la ESA. “Definimos el ‘Plan de actividad’ del rover, lo enviamos al rover y luego ingerimos y procesamos los datos. Es genial ver al ROCC funcionando así ”.

Una de las actividades fue probar el taladro único de Rosalind Franklin. Es la primera vez en la exploración de Marte que un rover podrá recuperar muestras de suelo hasta 2 m bajo tierra, donde los biomarcadores antiguos aún pueden conservarse de la fuerte radiación en la superficie y enviarlos al laboratorio a bordo. En el ejercicio reciente, se ordenó a la réplica del rover que desplegara su taladro con una muestra ficticia a bordo y la transportara al cajón del laboratorio analítico. En realidad, en Marte, un laboratorio sofisticado analizará la composición de la muestra.

También se ordenó al rover que tomara imágenes de la muestra con su Close-Up Imager, situado en la parte inferior de la unidad de perforación.

El conjunto de cámaras panorámicas de alta resolución también se activó como parte de un ejercicio de calibración de imágenes.

Pronto, el vehículo gemelo se trasladará a Mars Terrain Simulation de ROCC para probar los comandos de movilidad y otras pruebas funcionales. Los operadores y científicos de rover ensayarán estas simulaciones muchas veces y se centrarán en diferentes actividades del rover como parte de su entrenamiento desde ahora hasta la llegada de la misión a Marte.

Nueva estrategia de prueba de paracaídas

Los dos paracaídas principales que ayudarán a llevar la misión de forma segura a la superficie de Marte están programados para la próxima prueba de caída a gran altitud en mayo / junio de este año, desde Kiruna, Suecia. Siguiendo el prueba de caída a gran altitud en noviembre de 2020, que sufrió algunos daños localizados en ambos paracaídas, se ha adoptado una nueva forma de avanzar.

“Hemos revisado nuestra estrategia para darnos la mejor oportunidad posible de calificar los paracaídas de ExoMars antes de finales de este año para cumplir con nuestra ventana de lanzamiento de 2022”, dice Thierry Blancquaert, cabecilla del equipo del programa ExoMars en funciones. «Por lo tanto, hemos invitado a un segundo fabricante experto de paracaídas a contribuir al programa ExoMars proporcionándonos toldos adicionales para usar en las próximas oportunidades».

Además de los paracaídas de Arescosmo, ahora también se están fabricando paracaídas recién fabricados por Airborne Systems, que ayudaron a llevar el rover Perseverance de la NASA de manera segura a Marte a principios de este mes. Airborne Systems también es compatible con pruebas de extracción de paracaídas en tierra realizado en NASA / JPL.

A diferencia del enfoque de un paracaídas y grúa aérea utilizado por el rover Perseverance de la NASA para aterrizar en Marte, la misión ESA-Roscosmos ExoMars requiere dos paracaídas principales, cada uno con su propio conducto piloto para la extracción, para ayudar a ralentizar el módulo de descenso a medida que avanza. la atmósfera.

los Se calificó la secuencia de implementación completa en la primera prueba de caída a gran altitud en 2019 que vio un vehículo de prueba de caída desplegado desde una altitud de 29 km a través de un globo estratosférico. Pero en la misma prueba, se observaron daños significativos en las marquesinas de los paracaídas. Esto condujo a un rediseño de la bolsa de paracaídas y una estrategia de embalaje revisada, junto con refuerzos para ambos toldos de paracaídas. Las bolsas y paracaídas modificados se probaron con éxito en la primera pruebas de extracción dinámica basadas en tierra de alta velocidad en las instalaciones de NASA / JPL en diciembre de 2019. Los daños originales también se replicaron con éxito en una serie de pruebas terrestres dedicadas a fines del año pasado, lo que confirma las causas fundamentales de las anomalías observadas. Los daños del dosel observados en la prueba de caída de noviembre de 2020 fueron significativamente menos severos que los observados durante la prueba de 2019, y la inspección de los datos de la prueba apuntó al proceso de inflación temprana para mejoras posteriores.

“Los nuevos toldos de paracaídas son más fuertes y más robustos, y las bolsas rediseñadas ya han mostrado resultados prometedores, por lo que esperamos finalizar la logística para la próxima oportunidad de prueba de caída a gran altitud en el período de mayo a junio, desde Kiruna, Suecia, ”Dice Thierry.

Además de un nuevo diseño de bolsa, un enfoque revisado para el plegado aborda el problema de las líneas del paracaídas que se retuercen durante la extracción, lo que anteriormente había restringido la capacidad de los toldos para inflarse correctamente.

Se prevé una prueba de caída de seguimiento a gran altitud en Oregón, EE. UU., En el período de tiempo de septiembre a noviembre para maximizar las oportunidades de prueba. Si es necesario, se podría considerar una última oportunidad en febrero / marzo de 2022 desde Oregon.

En los meses previos a las pruebas de caída a gran altitud, se están planificando espacios utilizando la instalación de prueba de extracción dinámica en tierra para verificar el rendimiento si se realizan cambios en los paracaídas, plegables o bolsas con anterioridad a volarlos. Las pruebas de caída a gran altitud requieren una logística compleja y condiciones climáticas estrictas, lo que dificulta su programación, mientras que las pruebas en tierra se pueden repetir en un tiempo de respuesta rápido, lo que permite ganar mucho más tiempo en la campaña de prueba y reducir el riesgo al permitir que se realicen más pruebas en marco de tiempo corto.

“Hemos aprendido lecciones valiosas de la carrera actual para calificar para el paracaídas, entre ellas la necesidad de realizar pruebas más sólidas de nuevas tecnologías mucho antes en la línea de tiempo de la misión cuando se desarrollan misiones tan complejas”, dice Francois Spoto, cabecilla del Grupo de Exploración de Marte de la ESA. «Junto con nuestro gran consorcio industrial y socios internacionales, seguimos avanzando para superar los obstáculos finales con el fin de llevar Europa de forma segura a Marte».

La misión ExoMars se lanzará en un cohete Proton-M con una etapa superior Breeze-M desde Baikonur, Kazajstán, en la ventana de lanzamiento del 20 de septiembre al 1 de octubre de 2022. Una vez aterrizado a salvo en el Oxia Planum región de Marte el 10 de junio de 2023, el rover saldrá de la plataforma de superficie, buscando sitios geológicamente interesantes para perforar debajo de la superficie, para determinar si alguna vez existió vida en nuestro planeta vecino. El programa ExoMars, un esfuerzo conjunto entre la ESA y Roscosmos, también incluye Trace Gas Orbiter, que ha estado en órbita alrededor de Marte desde 2016. Además de su propia misión científica, Trace Gas Orbiter proporcionará servicios de retransmisión de datos esenciales para la misión de superficie; es ya brinda soporte de retransmisión de datos para las misiones de superficie de la NASA, incluida la llegada del rover Mars 2020 Perseverance el mes pasado.

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