Schiaparelli (nedstigningsmodul)

"Schiaparelli"
Schiaparelli

Model "Schiaparelli" ved Paris Air Show i 2013
Kunde  ESA
Fabrikant Italien, Frankrig
 Thales Alenia Space
Operatør ESA / Roscosmos
Opgaver eksperimentel landing på Mars og forskning
affyringsrampe  Baikonur
websted №200
løfteraket  " Proton-M " / " Breeze-M "
lancering 14. marts 2016, 09:31:42 UTC (som en del af ExoMars
- missionen )
Flyvevarighed 219 dage
(fra løfterakettens opsendelse til faldet til Mars' overflade)
specifikationer
Vægt 577 kg
Dimensioner diameter:
2,4 m (lander)
1,65 m (marsstation)
højde: 1,8 m
Diameter 2,4 m
Strømforsyninger internt batteri
flyttemand 3 samlinger af 3 motorer på hydrazin , med et træk på 400 N hver
Levetid for aktivt liv op til 10 sols på overfladen
Orbitale elementer
Lander på et himmellegeme 19. oktober 2016
Landingskoordinater 6°V ± 100 km , 2° S ± 15 km .
måludstyr
Transpondere UHF
exploration.esa.int/mars...
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Schiaparelli ( eng.  Schiaparelli − Entry, Descent and Landing Demonstrator Module , forkortelse Schiaparelli eller EDM ) er en lander udviklet af European Space Agency som en del af ExoMars rumprogram . Opkaldt efter den italienske astronom og Mars-forsker Giovanni Schiaparelli [1] .

Schiaparellis hovedopgave var at udvikle teknologier til at komme ind i atmosfæren, nedstigning og landing på overfladen af ​​Mars. Enheden bar også yderligere videnskabelige instrumenter til måling af elektriske felter og måling af koncentrationen af ​​atmosfærisk støv.

Schiaparelli blev opsendt sammen med Trace Gas Orbiter ( TGO) orbiteren som en del af ExoMars-2016 rumfartøjet fra pad nr. 200/39 på Baikonur Cosmodrome den 14. marts 2016 kl. 09:31:42 UTC . Den 16. oktober skilte Schiaparelli sig fra TGO, mens han nærmede sig Mars og trådte ind i planetens atmosfære 3 dage senere.

Signalet fra nedstigningskøretøjet blev afbrudt i nedstigningsøjeblikket. Nedstigningsmodulet styrtede ned (foretog en hård landing) den 19. oktober. Årsagen til ulykken med nedstigningsmodulet "Schiaparelli" var en fejl i driften af ​​inertimåleenheden, som et resultat af hvilken højden blev beregnet forkert. En fejl i driften af ​​blokken, der måler vinkelhastigheden, opstod efter udsættelsen af ​​faldskærmen omkring tre minutter efter, at den kom ind i atmosfæren på Mars . Schiaparelli foretog et frit fald fra en højde på 2 til 4 kilometer og styrtede ned på overfladen af ​​Mars og accelererede til en hastighed på mere end 300 km/t.

Den 21. oktober 2016 bekræftede ESA officielt enhedens død [2] [3] . Ikke desto mindre transmitterede Schiaparelli før den hårde landing til TGO (og den til Jorden) dataene for sine målinger og parametrene for driften af ​​sine systemer, på grundlag af hvilke de nødvendige ændringer vil blive foretaget til den indbyggede support af ExoMars-2020 mission [4] .

Opgaver

Schiaparelli blev skabt af ESA for at teste teknologien til landing på overfladen af ​​Mars: træning af reentry, kontrolleret nedstigning og blød landing [5] . Derudover fik Schiaparelli til opgave at foretage de første målinger af elektriske felter og målinger af koncentrationen af ​​atmosfærisk støv. Disse data kunne give ny indsigt i de elektriske kræfters rolle i støvstigningen over overfladen, hvilket kan være den primære årsag til støvstorme [6] .

Oprindeligt var det planlagt at installere yderligere 11 videnskabelige instrumenter under det generelle navn "Humboldt nyttelast" til geofysisk forskning (især for at studere Mars interne struktur) [7] , men i begyndelsen af ​​2009 blev dette projekt aflyst på grund af utilstrækkelig finansiering [8] .

Oprettelsen af ​​en lander inden for rammerne af ExoMars-programmet giver nyttig erfaring for industrien i Den Europæiske Union og muliggør eksperimenter med nye teknologier, der vil blive brugt i fremtidige videnskabelige programmer til udforskning af Mars [5] .

Konstruktion

Schiaparelli er udstyret med et frontalt varmeskjold og et bageste beskyttelseshus, et faldskærmssystem, en radar , et navigations- og kontrolsystem med inertimåleanordninger og et fremdriftssystem for endelig at reducere nedstigningshastigheden af ​​apparatet, drevet af hydrazin . Nedstigningskøretøjet indeholder en række sensorer, der indsamler information om driften af ​​systemer og instrumenter. Den vigtigste del af de data, der modtages under landingen, transmitteres i realtid til TGO og sendes til Jorden . TGO vil modtage den fulde mængde data efter landingen af ​​Schiaparelli.

Schiaparelli havde ikke en langsigtet energikilde: batterier blev udviklet til at drive videnskabelige instrumenter, hvis ladning ville være nok til 2-8 dage . Sammen med den lille plads til arrangementet af instrumenter var enhedens muligheder med hensyn til forskning begrænset [9] .

Kontrolcentret på den interplanetære station "ExoMars-2016" i Darmstadt modtog al telemetri transmitteret af "Schiaparelli" i realtid [10] . Baseret på disse data vil enten funktionaliteten af ​​eksisterende systemer blive bekræftet, eller der vil blive foretaget ændringer i designet af efterfølgende europæiske køretøjer til undersøgelse af Mars [5] .

Schiaparelli er bygget ved hjælp af tekniske løsninger udviklet og testet af ESA i løbet af tidligere undersøgelser under ExoMars-programmet.

Videnskabeligt udstyr

Følgende udstyr blev installeret om bord på nedstigningskøretøjet [5] :

Kronik af programmet

Start og flyvning til Mars (14. marts - 16. oktober)

Opsendelsen af ​​Schiaparelli og TGO som en del af ExoMars-rumfartøjet fandt sted den 14. marts 2016 kl. 09:31:42 UTC fra Baikonur Cosmodrome. Efter den vellykkede opsendelse i rummet af Proton - M løftefartøjet , overførte motorerne Breeze-M øvre trin rumfartøjet til flyvevejen til Mars. Enheden nåede den røde planets kredsløb syv måneder senere, den 16. oktober.

Adskillelse og nedstigning (16. oktober - 19. oktober)

Adskillelsen af ​​Schiaparelli demonstrationslandingsmodulet fra ExoMars rumsondens Trace Gus Orbiter orbitalmodul fandt sted den 16. oktober 2016 [12] , tre dage før den planlagte landing på Mars overflade. 12 timer efter adskillelse udførte orbitalmodulet en flyvebanekorrektion for at forhindre at falde ned på planeten efter nedstigningsmodulet.

Det var planlagt, at "Schiaparelli" under sin nedstigning skulle tage forskellige målinger til efterfølgende undersøgelse [13] .

Den 19. oktober trådte Schiaparelli ind i Mars atmosfære med en hastighed på 21.000 km/t (atmosfærens betingede grænse i en højde af omkring 122,5 km fra overfladen). Inden for 3-4 minutter blev apparatets hastighed reduceret ved aerodynamisk bremsning - friktion mod de tætte lag af atmosfæren. Den forreste del af beskyttelseskabinettet med et varmeskjold forhindrede apparatet i at overophede, skærmen smeltede langsomt og fordampede og transporterede den absorberede varme væk fra hoveddelen af ​​nedstigningskøretøjet placeret inde i kabinettet.

I en højde af 11 km over overfladen, da apparatets hastighed faldt til 1700 km/t , blev en faldskærm sat ind over Schiaparelli for yderligere at reducere nedstigningshastigheden. Faldskærmens kuppel med en diameter på 12 meter vendte rundt på mindre end et sekund, og efter 40 sekunder , hvor enhedens svingning faldt og stoppede, blev den forreste del af beskyttelseshylsteret med et varmeskjold tabt.

Landingen var planlagt på Meridian Plateau  , en forholdsvis glat slette, inde i en landingsellipse, der strækker sig 100 km fra øst til vest og 15 km fra nord til syd. Koordinaterne for ellipsens centrum er 6° W. , 2° S Schiaparelli-landingsområdet ligger omkring 40 km nordvest for landingsstedet for Opportunity-roveren på Meridian-plateauet i 2004 [14] .

Under landingen af ​​nedstigningskøretøjet blev data fra dets bord modtaget af langtrækkende kommunikationsstationer fra European Space Agency ( ESTRACK system ), NASA ( DSN system ) og de russiske jordstationer Bear Lakes og Kalyazinskaya [15] .

Crash

Det antages, at faldskærmsnedstigningen gik glat, men 50 sekunder før den forventede landing forsvandt signalet fra Schiaparelli [16] [17] . Touchdown af rumfartøjet på overfladen af ​​Mars skulle finde sted kl. 14:48 UTC, men ufuldstændige data fra modulet under landing på Mars, som blev transmitteret via Mars Express - satellitrelæet til Jorden, tillod ikke specialister at drage konklusioner om rumfartøjets tilstand [18] .

Om morgenen den 20. oktober blev al telemetri modtaget fra TGO om Schiaparelli-manøvrerne under landing. Efter en ufuldstændig analyse af dataene blev det bekræftet, at faldskærmsskydningen kan være sket noget tidligere end planlagt, og blødlandingsmotorerne kunne være slukket i for høj højde [10] [19] .

Den 21. oktober bekræftede European Space Agency officielt, at Schiaparelli var styrtet ned på overfladen af ​​Mars [20] [21] . Nødlandingen blev etableret ud fra fotografier fra den amerikanske satellit " Mars Reconnaissance Orbiter ". Ved at sammenligne to billeder taget før og efter modulets hårde landing fandt missionsspecialisterne en mørk plet, der målte 15x40 meter (sandsynligvis et nedslagskrater fra apparatet) og en lys, som kunne være Schiaparelli-faldskærmen. Afstanden mellem objekter er en kilometer. Schiaparelli-ulykkesstedet ligger kun 5,4 kilometer vest for det planlagte landingssted, altså inde i den påtænkte landingsellipse [22] [20] .

Den 27. oktober blev nye billeder i høj opløsning af Schiaparelli-nedstyrtningsstedet lavet af MRO -sonden [23] offentliggjort . Ifølge foreløbige data registrerede de et nedslagskrater og mørke spor (muligvis en eksplosion af brændstoftanke [24] ) omkring det, en faldskærm, bageste og frontale varmeskjolde [25] . Hvide prikker på overfladen er også mærkbare - deres oprindelse er stadig ukendt [23] . Takket være detaljerede billeder er kraterets dimensioner groft anslået: 2,4 meter i diameter og 50 cm dyb. Medlemmer af MRO-missionen planlægger at få nye billeder af Schiaparelli-ulykkesstedet, hvilket vil hjælpe med at udføre yderligere analyse af de registrerede objekter: for eksempel ønsker forskere at forstå arten af ​​den sorte bueformede linje, der udgår fra ulykkesstedet i en østlig retning [26] .

Årsager til ulykken

De foreløbige resultater er baseret på resultaterne af en teknisk undersøgelse. Årsagen til ulykken med nedstigningsmodulet var en fejl i apparatets inertimålesystem. I 1 sekund gav systemet en negativ højdeværdi, som om køretøjet allerede havde nået overfladen. Dette var nok til, at landingscomputeren kunne skyde faldskærmen af ​​i 3,7 kilometers højde, tænde for modulets bremsemotorer i kort tid og desuden tænde en række "jord"-enheder [3] [2] . Ifølge ESA faldt enheden frit fra en højde på to til fire kilometer og opnåede en betydelig hastighed, som på kollisionstidspunktet var mere end 300 km/t [20] .

Ifølge data fra maj 2017 er årsagen til fejlen i Schiaparelli-nedstigningsmodulet en softwarefejl på den indbyggede computer. Dette fik nogle nedstigningsoperationer til at afbryde for tidligt. Denne konklusion blev nået af eksperter fra European Space Agency, som gennemførte en uafhængig undersøgelse [27] .

På trods af tabet af enheden bemærker ESA, at Schiaparelli fuldførte sin hovedopgave: at teste landingssystemet på Mars' overflade og formåede at overføre 80% af den planlagte mængde data [28] .

Specifikation

Nedstigningsmodulets diameter 2,4  m (7,9  fod ) [29]
Automatisk Mars stations diameter 1,65  m (5,4  fod )
Højde 1,8  m (5,9  fod )
Vægt 577 kg (1.270 lb)
Brændstof inkluderet
Varmeskjold materiale Norcoat Liege
Grundlæggende struktur
Polymerbelagt kulfiberforstærket aluminiumsandwich
Faldskærm Type: skivespaltebælte,
kuppeldiameter 12  m (39  fod )
Fremdriftssystem 3 konstruktioner af 3 motorer hver [5]
Kilde til magt Batterier
Forbindelse VHF -kommunikation med TGO og andre Mars-satellitter
med kompatibelt radioudstyr

Landingssteder for automatiserede stationer på Mars

Mars kort

Ånd Ånd

Mars rover msrds simulation.jpg Mulighed

Mars opdagelsesrejsende Sojourner

Viking Lander model.jpg

Viking-1

Viking Lander model.jpg Viking-2

Phoenix Phoenix

Mars3 lander vsm.jpg Mars-3

Nysgerrighed Nysgerrighed

Maquette EDM salon du Bourget 2013 DSC 0192.JPG

Schiaparelli

Se også

Noter

  1. ExoMars landermodul ved navn  Schiaparelli . ESA (8. november 2013). Hentet 1. november 2016. Arkiveret fra originalen 3. november 2016.
  2. 1 2 Schiaparelli-landingsundersøgelsen gør fremskridt  (engelsk)  (link utilgængeligt) . ESA (23. november 2016). Hentet 24. november 2016. Arkiveret fra originalen 24. november 2016.
  3. 1 2 Schiaparellis Mars-modul styrtede ned på grund af en fejl i måleenheden . TASS (23. november 2016). Hentet 2. december 2019. Arkiveret fra originalen 14. juli 2018.
  4. Eismont N., Batanov O. "ExoMars": fra mission-2016 til mission-2020 // Science and Life . - 2017. - Nr. 4 . - S. 13 .
  5. 1 2 3 4 5 Schiaparelli : ExoMars Entry, Descent and Landing Demonstrator Module  . ESA (14. marts 2016). Hentet 17. marts 2016. Arkiveret fra originalen 6. oktober 2014.
  6. Første lys for ExoMars  (engelsk)  (link ikke tilgængeligt) . ESA (14. april 2016). Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 11. oktober 2016.
  7. ExoMars-instrumenterne . ESA (1. februar 2008). Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 26. oktober 2012.
  8. Jonathan Amos. "Reducerede europæiske missioner til Mars"  (eng.) . BBC News (15. juni 2009). Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 29. september 2009.
  9. ExoMars Trace Gas Orbiter and Schiaparelli Mission (2016)  (  utilgængeligt link) . ESA . Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 14. november 2016.
  10. ↑ 1 2 Roscosmos og ESA. Eksperter dechifrerer Schiaparelli-telemetrien . Roscosmos . _ Hentet 20. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 21. oktober 2016.
  11. 1 2 ExoMars MediaKit, 2016 , s. ti.
  12. Ny fase af ExoMars 2016-missionen . " Roscosmos " (16. oktober 2016). Hentet 2. december 2019. Arkiveret fra originalen 3. marts 2020.
  13. Kommunikationsafdelingen i Roscosmos State Corporation. ExoMars: på vej til den røde planet) . " Cosmonautics News " (14. april 2016). Hentet 15. april 2016. Arkiveret fra originalen 18. april 2016.
  14. ExoMars 2016-landingssted  (engelsk)  (utilgængeligt link) . ESA (13. marts 2016). Hentet 25. marts 2016. Arkiveret fra originalen 6. april 2016.
  15. Rusland løser to problemer på én gang . Lenta.ru (11. maj 2017). Hentet 11. maj 2017. Arkiveret fra originalen 19. september 2020.
  16. Kommunikationen med Schiaparelli-modulet på Mars mistede 50 sekunder før landing . " Interfax " (20. oktober 2016). Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 4. november 2016.
  17. ExoMars TGO når Mars-kredsløbet, mens EDM-situationen er under vurdering  (eng.)  (link utilgængeligt) . ESA (19. oktober 2016). Dato for adgang: 20. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2016.
  18. Schiaparelli nødlanding rapporteret hos ESA . TASS . Dato for adgang: 20. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2016.
  19. Schiaparelli-afstamningsdata: afkodning i gang  (engelsk)  (utilgængeligt link) . ESA (20. oktober 2016). - Det blev bekræftet, at thrusterne var blevet aktiveret kortvarigt, selvom det ser ud til, at de slukkede hurtigere end forventet. Hentet 21. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 21. oktober 2016.
  20. 1 2 3 Mars Reconnaissance Orbiter-visninger Schiaparelli-landingsstedet  (engelsk)  (link ikke tilgængeligt) . ESA . Hentet 1. november 2016. Arkiveret fra originalen 31. oktober 2016.
  21. Schiaparelli-modulet styrtede ned under landing på Mars . " Interfax " (21. oktober 2016). Hentet 1. november 2016. Arkiveret fra originalen 22. oktober 2016.
  22. Roscosmos og ESA. De første billeder fra det påståede landingssted "Schiaparelli" . Roscosmos . _ Hentet 1. november 2016. Arkiveret fra originalen 24. oktober 2016.
  23. 1 2 Detaljerede billeder af Schiaparelli og dets afstamningshardware på Mars  (eng.)  (link ikke tilgængeligt) . ESA (27. oktober 2016). Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 2. november 2016.
  24. Stedet, hvor Schiaparelli Martian-sonden døde, blev filmet i høj opløsning . " Gazeta.ru " (27. oktober 2016). Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 3. november 2016.
  25. Mystiske pletter spottet på billeder fra Schiaparelli-ulykkesstedet . Lenta.ru (28. oktober 2016). Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 4. november 2016.
  26. MRO-sonde sender detaljerede billeder af Schiaparelli-nedstyrtningsstedet til Jorden . " RIA Novosti " (27. oktober 2016). Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 4. november 2016.
  27. Landingsundersøgelse af Schiaparelli afsluttet . ESA (24. maj 2017). Hentet 30. maj 2019. Arkiveret fra originalen 30. maj 2019.
  28. Johann-Dietrich Wörner . Rumfartøjer er vanskelige... og teknik er en kunstform (21. oktober 2016). Hentet 1. november 2016. Arkiveret fra originalen 27. oktober 2016.
  29. ExoMars-2016 mission . Russisk rumweb. Hentet 22. oktober 2013. Arkiveret fra originalen 23. oktober 2013.

Litteratur

Links