Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ESA): Τα αλεξίπτωτα του ExoMars είναι έτοιμα για χρήση στον Άρη

Ένα στρατοσφαιρικό μπαλόνι ηλίου ανύψωσε μια μονάδα καθόδου και την απελευθέρωσε πάνω από τον Αρκτικό Κύκλο σε υψόμετρο σχεδόν 30 χλμ., πυροδοτώντας την ανάπτυξη δύο μεγάλων αλεξίπτωτων.

«Είμαστε στην ευχάριστη θέση να επιβεβαιώσουμε ότι έχουμε ένα σχέδιο αλεξίπτωτου που μπορεί να λειτουργήσει στον Άρη – ένα φιλόδοξο σύστημα με το μεγαλύτερο αλεξίπτωτο που έχει πετάξει ποτέ εκτός Γης», υπογράμμισε ο Λούκα Φερατσίνα, μηχανικός συστήματος ExoMars Entry Descent and Landing Module της ESA.

Αυτή η δοκιμαστική εκστρατεία ρίψης από μεγάλο υψόμετρο πραγματοποιήθηκε στο Διαστημικό Κέντρο Esrange της Σουηδικής Διαστημικής Εταιρείας στην Κιρούνα, στη βόρεια Σουηδία, στις 7 Ιουλίου.

Πώς να δοκιμάσετε μια προσγείωση στον Άρη στη Γη

Για να ταιριάζει με τον συνδυασμό πυκνότητας και ταχύτητας που θα βιώσει η κάψουλα κατά την είσοδο στην αραιή ατμόσφαιρα του Άρη, περίπου το 1% της πυκνότητας της ατμόσφαιρας της Γης στο επίπεδο της θάλασσας, το αερόστατο έπρεπε να πετάξει πολύ ψηλά.

Τα αλεξίπτωτα του ExoMars έπεσαν από υψόμετρο 29 χιλιομέτρων, ή περίπου τρεις φορές το υψόμετρο που πετούν τα εμπορικά αεροσκάφη.

Η κάψουλα έπεσε στη συνέχεια σε ελεύθερη πτώση για περίπου 20 δευτερόλεπτα, φτάνοντας σχεδόν την ταχύτητα του ήχου, προτού αναπτύξει με τη σειρά της τα αλεξίπτωτα.

«Ο συνδυασμός ταχύτητας και χαμηλής ατμοσφαιρικής πυκνότητας σε αυτή τη δοκιμή είναι ακριβώς ο ίδιος με αυτόν που θα βιώσουν τα αλεξίπτωτα στον Άρη. Οι δοκιμές στη Γη είναι ένας τρόπος για να αποκτήσουμε αυτοπεποίθηση και να επιβεβαιώσουμε ότι όλα τα στοιχεία λειτουργούν όπως αναμένεται», εξήγησε ο Λούκα. 

Οι δοκιμές πτώσης σε μεγάλο υψόμετρο απαιτούν πολύπλοκη εφοδιαστική και αυστηρές καιρικές συνθήκες για την ασφάλεια των πτήσεων. Οι μοναδικές εγκαταστάσεις του Esrange και η μακρά κληρονομιά των αποστολών με αερόστατα στη στρατόσφαιρα από τις αρχές της δεκαετίας του 1970 το καθιστούν κατάλληλη τοποθεσία για την εκστρατεία.

Δύο είναι καλύτερα από ένα

Η προσεδάφιση στον Άρη είναι μια επιχείρηση υψηλού κινδύνου. Σε μόλις έξι λεπτά, η μονάδα καθόδου πρέπει να επιβραδύνει από τα 21.000 χλμ./ώρα στην κορυφή της ατμόσφαιρας του πλανήτη σε μια ομαλή προσγείωση για να διατηρήσει το πολύτιμο φορτίο της, το ρόβερ Rosalind Franklin, κατάλληλο για εξερεύνηση της επιφάνειας.

Η επιβράδυνση απαιτεί θερμική ασπίδα, δύο κύρια αλεξίπτωτα – το καθένα με το δικό του πιλοτικό αγωγό για εξαγωγή – και ένα σύστημα πρόωσης οπισθοπορείας πυραύλων που ενεργοποιείται 20 δευτερόλεπτα πριν αγγίξει την επιφάνεια του Άρη.

Το μεγαλύτερο μέρος της υπερηχητικής ταχύτητας θα μειωθεί λόγω της αεροδυναμικής αντίστασης της κάψουλας. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να μειωθεί η υπολειπόμενη ταχύτητα για μια ασφαλή προσγείωση είναι με έναν συνδυασμό αλεξίπτωτων και οπισθοδρομικών πυραύλων.

«Η χρήση δύο αλεξίπτωτων μας επιτρέπει να σχεδιάσουμε ένα ισχυρό, μεσαίου μεγέθους αλεξίπτωτο για να επιβραδύνει τον ανιχνευτή σε υπερηχητικές ταχύτητες και στη συνέχεια ένα πολύ μεγαλύτερο, ελαφρύ αλεξίπτωτο για την τελική κάθοδο», εξήγησε ο Τζόν Άντεργουντ, υπέυθυνος μηχανικός στην Vorticity, την βρετανική εταιρεία που έχει αναλάβει τον σχεδιασμό και την ανάλυση δοκιμών αλεξίπτωτων. 

Δουλεύοντας παράλληλα

Το κύριο αλεξίπτωτο του πρώτου σταδίου έχει πλάτος 15 μέτρα, παρόμοιο με τον τύπο των αλεξίπτωτων που σχεδιάστηκαν για την προσγείωση του διαστημοπλοίου Viking Mars της NASA το 1972.

Για το ExoMars, οι ομάδες χρησιμοποιούν μια παραλλαγή που σχεδιάστηκε για την επιτυχημένη αποστολή Cassini-Huygens της ESA στον Τιτάνα , το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου. Αυτό το σύστημα αλεξίπτωτων τριών σταδίων εξακολουθεί να κατέχει το ρεκόρ για την πιο μακρινή προσγείωση από τη Γη που έχει επιχειρηθεί ποτέ.

Το κύριο αλεξίπτωτο του δεύτερου σταδίου έχει πλάτος 35 μέτρα και αποτελείται από μια σειρά δακτυλίων με κενά ανάμεσά τους. Αυτό θα είναι το μεγαλύτερο αλεξίπτωτο που θα πετάξει ποτέ στον Άρη ή οπουδήποτε στο Ηλιακό Σύστημα εκτός από τη Γη.

Κατασκευασμένο από πάνω από 800 τετραγωνικά μέτρα υφάσματος και περισσότερα από τέσσερα χιλιόμετρα κορδονιού για τα σχοινιά ανάρτησης, χρειάζονται περίπου τρεις ημέρες για να διπλωθεί μέσα στην τσάντα του.

Προκλήσεις αποθήκευσης και σχεδιασμού

Το σύστημα αλεξίπτωτου που δοκιμάστηκε στη Σουηδία ήταν ήδη κατάλληλο για πτήση στον Άρη το 2021 , αλλά αποθηκεύτηκε όταν η αποστολή σταμάτησε λόγω της εισβολής της Ρωσίας στην Ουκρανία.

«Διεξάγουμε αυτήν την εκστρατεία για να επιβεβαιώσουμε την ετοιμότητά μας για τον Άρη και να επαληθεύσουμε ότι τα αλεξίπτωτα εξακολουθούν να λειτουργούν όπως αναμένεται μετά τη μακρά αποθήκευση», εξήγησε ο Λούκα.

Τα αλεξίπτωτα κατασκευάζονται από πολύ ελαφρύ ύφασμα με πυκνότητα περίπου 40 γραμμάρια ανά τετραγωνικό μέτρο – περίπου τη μισή από αυτήν ενός φύλλου χαρτιού.

Η εξειδίκευση στα αλεξίπτωτα αναβαθμίζει την Ευρώπη

Ενώ η τηλεμετρία παρεχόταν σε πραγματικό χρόνο κατά τη διάρκεια της πτώσης, η ομάδα της Vorticity θα αναλύσει τώρα τα δεδομένα μαζί με βίντεο υψηλής ταχύτητας για να αξιολογήσει το προφίλ επιβράδυνσης και τα μοντέλα πληθωρισμού.

«Οι δοκιμές στη Γη έχουν το πλεονέκτημα ότι μπορούμε να λάβουμε πολύ περισσότερα δεδομένα και να ανακτήσουμε τα αλεξίπτωτα για επιθεώρηση μετά τη δοκιμή», τόνισε ο Τζον. 

Το μεγαλύτερο μέρος του συστήματος αλεξίπτωτων έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί στην Ευρώπη, συμπεριλαμβανομένων εξαρτημάτων από την Ολλανδία, την Ιταλία και την Τσεχία.

Η Thales Alenia Space στη Γαλλία επέβλεψε την δοκιμαστική εκστρατεία ως υπεύθυνη για το σύστημα συναρμολόγησης αλεξίπτωτων.