Første succes i droptest i høj højde for ExoMars faldskærm

Efter flere uger med dårligt vejr og hård vind, det seneste par faldtest i højden af ​​ExoMars faldskærme fandt sted i Kiruna, Sverige. Den 15 m brede første trins hovedfaldskærm fungerede fejlfrit ved supersoniske hastigheder, mens den 35 m brede faldskærm på anden etape oplevede en mindre skade, men bremsede som forventet mock-up af landingsplatformen.

ESA-Roscosmos ExoMars-missionen, med Rosalind Franklin rover og Kazachok overfladeplatform, er planlagt til opsendelse i september 2022. Efter et ni måneders interplanetarisk krydstogt, et nedstigningsmodul, der indeholder roveren og platformen, frigives til Mars-atmosfæren med en hastighed på 21.000 km i timen.

At sænke farten kræver et termisk skjold, to hovedfaldskærme – hver med sin egen pilotskakt til udvinding – og et retro raketfremdriftssystem udløst 20 sekunder før landing. Den 15 m brede første trins hovedfaldskærm åbner, mens nedstigningsmodulet stadig rejser med supersoniske hastigheder, og den 35 m brede anden trins hovedfaldskærm udsættes ved subsoniske hastigheder.

Justering og test af ExoMars faldskærme har været en prioritet efter en række mislykkede faldtests i 2019 og 2020. Holdet forbedrede designet ved at køre jordbaseret, hurtig turnaround dynamiske ekstraktionstest på NASAs Jet Propulsion Laboratory i Californien sidste år. Og for at mindske risici, før du kører disse faldtest i høj højde, ESA bestilte backup faldskærme fra den amerikanske producent Airborne Systems, selve firmaet, der leverede Perseverances faldskærmssystem.

De seneste faldtest fandt sted den 24. og 25. juni på det svenske rumfartsselskab Esrange-anlæg. Hver faldtest i stor højde så et dummy-nedstigningsmodul løftet til en højde på 29 km af en stratosfærisk ballon pustet op med helium. Efter udgivelsen, pilotsliskeudtrækningen indledes med en kontrolleret udtrækning af hovedfaldskærmene fra deres donutposer.

Den første test fokuserede på at validere Airborne Systems backup supersoniske faldskærm - den første faldtest for denne faldskærm i denne ExoMars testkampagne. Den anden test blev udført den følgende nat med den modificerede subsoniske faldskærm og taske leveret af det italienske firma Arescosmo. Hver test blev designet til at påføre den fulde belastning, der forventes under Mars-indsejlingen, nedstigning og landing, alle med ekstra sikkerhedsmarginer.

"Vi er meget glade for at kunne rapportere, at den første hovedfaldskærm fungerede perfekt:vi har et supersonisk faldskærmsdesign, der kan flyve til Mars, " siger Thierry Blancquaert, ExoMars program teamleder, bemærker, at "der vil være mindst to yderligere muligheder for at teste dette faldskærmsdesign for at opnå yderligere tillid".

"Ydeevnen af ​​den anden hovedfaldskærm var ikke perfekt, men meget forbedret takket være justeringerne af tasken og baldakinen. Efter en jævn udtrækning fra posen, vi oplevede en uventet løsrivelse af pilotskakten under den endelige oppustning. Dette betyder sandsynligvis, at hovedfaldskærmens baldakin blev udsat for ekstra pres i visse dele. Dette skabte en rift, der var indeholdt af en Kevlar-forstærkningsring. Bortset fra det, den opfyldte sin forventede deceleration, og nedstigningsmodulet blev gendannet i god stand."

Holdet vil se mere detaljeret på oprindelsen af ​​denne nye anomali, før de afslutter konfigurationen af ​​det næste par faldtest, der forventes at finde sted i oktober/november 2021 fra Oregon, U.S.. Tidligere problemer på grund af friktionen mellem baldakin og taske ser nu ud til at være løst.

Eventuelle justeringer af faldskærmssystemet vil først blive testet på den dynamiske ekstraktionstestplatform hos NASA/JPL for at kontrollere, hvordan frigivelsen af ​​posen sker, som det ville ske i Mars atmosfære. Disse tests kan gentages på en hurtig behandlingstid og reducerer risikoen for anomalier.

Faldtest i store højder kræver kompleks logistik og strenge vejrforhold, gør dem svære at planlægge, og bliver ofte afbrudt i sidste øjeblik, hvis situationen ændrer sig. Vindhastigheden og -retningen i forskellige højder skal tages i betragtning for en jævn opstigning af ballonen og genopretning på jorden af ​​hardwaren, da faldzonen kun kan tilgås via helikopter.

Systemet, der testes, er designet til at levere noget telemetri i realtid til et kontrolcenter på jorden for at evaluere decelerationsprofilen. Imidlertid, det sande udfald af testen kræver genvinding af faldskærmene, tasker, harddiske og højopløselige kameraer.

"Vi var i startblokkene 24 timer i døgnet, syv dage om ugen, venter på, at et passende testvindue åbner i en måned, " tilføjer Thierry. "Vi er lettede over endelig at have gennemført disse tests og takker alle de jordhold, der arbejdede så hårdt midt i de tilføjede COVID-relaterede begrænsninger for at udføre testene, samt hente og inspicere faldskærmene."

Analysen af ​​telemetridataene vil hjælpe med at korrelere de vigtigste faldskærmsinstallationer og inflationsmodellerne. Holdet vil nu arbejde på at forstå den anden pilotsliskeløsning, og at foreslå foranstaltninger, der kan løse dette problem inden de næste faldtest i høj højde.