Una serie de pruebas de extracción de alta velocidad en tierra confirman la preparación de un paracaídas nuevo y mejorado y un sistema de bolsa para una prueba de caída a gran altitud a principios de junio, como parte de los preparativos críticos para mantener la misión ExoMars 2022 en camino para su próximo lanzamiento.
Las pruebas, realizadas con el banco de pruebas de extracción dinámica del JPL de la Nasa, en California, se centraron en demostrar la preparación de los nuevos equipos desarrollados por Airborne Systems, así como en verificar los cambios en el paracaídas y la bolsa proporcionados por Arescosmo.
La misión ExoMars de ESA-Roscosmos, con el rover Rosalind Franklin y la plataforma de superficie Kazachok contenidos en un módulo de descenso, requiere dos paracaídas principales, cada uno con su propio conducto piloto para la extracción, para ayudar a reducir la velocidad a medida que se sumerge en la atmósfera marciana. El paracaídas principal de la primera etapa de 15 metros de ancho se abrirá mientras el módulo de descenso todavía está viajando a velocidades supersónicas, y el paracaídas principal de la segunda etapa de 35 metros de ancho se despliega luego a velocidades subsónicas.
La última ronda de pruebas de extracción se centró en el primer paracaídas principal proporcionado por ambas empresas. Arescosmo abordó los problemas abiertos de las pruebas anteriores sin éxito: un nuevo diseño de bolsa y un enfoque revisado para el plegado para evitar que se tuerzan las líneas durante la extracción. El paracaídas y la bolsa de Airborne Systems también completaron varias rondas de pruebas de desarrollo para validar el proceso de extracción.
“Ambos se desempeñaron muy bien en las pruebas”, ha dicho Thierry Blancquaert, líder del equipo del programa ExoMars de la ESA. “Una inspección minuciosa mostró que algunas áreas pequeñas en el toldo del paracaídas habían estado sujetas a fricción durante el proceso de extracción de la bolsa, lo que redujo la resistencia de la tela en estos pocos lugares. El contrainterrogatorio con las imágenes de video permitió al equipo de Airborne Systems identificar el momento en que ocurrió el daño y realizar modificaciones en la bolsa y el embalaje del paracaídas. Esto podría hacerse con un tiempo de respuesta notablemente rápido de solo un par de días, para llegar a un resultado exitoso”.
El paracaídas se había empaquetado originalmente dentro de la bolsa alrededor del mortero central que contiene la rampa piloto, de manera que al extraerlo se desenvolvió en 360º. Doblar la banda del paracaídas en dos capas, de modo que primero se despliegue en una dirección y luego 180º en la otra dirección, demostró reducir la tendencia del paracaídas a experimentar la fricción incurrida al envolver el mortero.
El primer paracaídas principal de Airborne Systems ahora avanzará para ser probado en su primera prueba de caída a gran altitud programada a principios de junio desde Kiruna, Suecia. Dos globos de gran altitud y módulos de descenso simulado están disponibles en junio, que verá el vehículo de descenso caer bajo el paracaídas desde un globo estratosférico a una altitud de unos 29 kilómetros.
Para Arescosmo, el primer paracaídas principal actuará como respaldo y, en cambio, el foco para ellos se dirigirá al segundo paracaídas principal. Las mejoras realizadas a este paracaídas y bolsa ya se implementaron y probaron en pruebas de extracción dinámica en diciembre de 2020, que incluyeron el uso de líneas de paracaídas más fuertes y material reforzado alrededor del vértice del paracaídas. Para la próxima prueba a gran altitud, también se implementará un paracaídas piloto de tamaño ligeramente más pequeño (3,7 metros en comparación con los 4,5 metros anteriores), destinado a reducir la energía, y por lo tanto la fricción, generada al extraer el segundo paracaídas principal de su bolsa. Esto no se puede probar en la plataforma terrestre de antemano, que solo se centra en la extracción del paracaídas principal de su bolsa.
Se anticipan más oportunidades de prueba de extracción dinámica en tierra durante agosto para prepararse para otro par de pruebas de caída a gran altitud previstas para octubre / noviembre de este año, desde Oregón, EEUU. También se consideran más oportunidades de pruebas a gran altitud durante la primera mitad de 2022. Las configuraciones de prueba posteriores dependerán en gran medida del resultado de las próximas pruebas en Kiruna, aunque se espera que se repitan las pruebas exitosas al menos una vez más.
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 un período de tiempo corto.
“Nuestra estrategia de tener dos equipos altamente calificados trabajando en los paracaídas, junto con la disponibilidad de la plataforma de prueba en tierra, ya está dando sus frutos y estamos listos y esperando las próximas pruebas de caída a gran altitud”, dice Thierry. “Aterrizar de manera segura en Marte es una tarea notoriamente difícil. Invertir nuestros esfuerzos en esta estrategia de prueba es una parte esencial para garantizar una misión exitosa cuando lleguemos a Marte en 2023 «.
Todas las actividades de calificación del sistema de paracaídas son gestionadas y llevadas a cabo por un equipo conjunto que involucra el proyecto de la ESA (con el apoyo de la Dirección de Tecnología, Ingeniería y Experiencia en Calidad), Thales Alenia Space Italia (contratista principal, en Turín), Thales Alenia Space France (líder de PAS, en Cannes), Vorticity (diseño de paracaídas y análisis de pruebas, en Oxford) y Arescosmo (fabricación de paracaídas y bolsas, en Aprilia). La Nasa ha brindado consultoría de ingeniería, acceso a la instalación de prueba de extracción dinámica y soporte en el sitio. Las pruebas de extracción están respaldadas a través de un contrato de soporte de ingeniería con Airborne Systems, quienes también brindan los paracaídas Mars 2020 de la Nasa y Free Flight Enterprises para la provisión de instalaciones de plegado y empaquetado de paracaídas. Airborne Systems también ofrece servicios de diseño y fabricación de paracaídas desde 2021.
Near Space Corporation proporciona los servicios de lanzamiento de globos en Oregon. La instalación de Esrange de la Corporación Espacial Sueca proporciona los servicios de lanzamiento de globos en Kiruna.
La misión ExoMars se lanzará a bordo de 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 de forma segura en la región de Oxia Planum 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 y 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 permanece 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; ya está proporcionando soporte de retransmisión de datos para las misiones de superficie de la Nasa, incluida la llegada del rover Perseverance Mars 2020 en el pasado mes de febrero de 2021.
