Schiaparelli (nedstigningsmodul)

"Schiaparelli"
Schiaparelli

Modell "Schiaparelli" på Paris Air Show 2013
Kund  ESA
Tillverkare Italien, Frankrike
 Thales Alenia Space
Operatör ESA / Roscosmos
Uppgifter experimentell landning på Mars och forskning
startplatta  Baikonur
webbplats №200
bärraket  " Proton-M " / " Breeze-M "
lansera 14 mars 2016, 09:31:42 UTC (som en del av ExoMars-
uppdraget )
Flygtid 219 dagar
(från lanseringen av bärraketen till fallet till Mars yta)
Specifikationer
Vikt 577 kg
Mått diameter:
2,4 m (landare)
1,65 m (marsstation)
höjd: 1,8 m
Diameter 2,4 m
Nätaggregat internt batteri
upphovsman 3 enheter med 3 motorer på hydrazin , med en dragkraft på 400 N vardera
Livstid av aktivt liv upp till 10 solar på ytan
Orbitala element
Landning på en himlakropp 19 oktober 2016
Landningskoordinater 6°V ± 100 km , 2° S ± 15 km .
målutrustning
Transpondrar UHF
exploration.esa.int/mars...
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Schiaparelli ( eng.  Schiaparelli − Entry, Descent and Landing Demonstrator Module , förkortning Schiaparelli eller EDM ) är en landare utvecklad av European Space Agency som en del av ExoMars rymdprogram . Uppkallad efter den italienske astronomen och Mars-utforskaren Giovanni Schiaparelli [1] .

Schiaparellis huvuduppgift var att utveckla teknik för att komma in i atmosfären, sjunka ner och landa på Mars yta. Dessutom bar enheten ytterligare vetenskapliga instrument för att mäta elektriska fält och mäta koncentrationen av atmosfäriskt damm.

Schiaparelli lanserades tillsammans med Trace Gas Orbiter ( TGO) orbiter som en del av rymdfarkosten ExoMars-2016 från pad nr 200/39 på Baikonur Cosmodrome den 14 mars 2016 kl. 09:31:42 UTC . Den 16 oktober separerade Schiaparelli från TGO när han närmade sig Mars och gick in i planetens atmosfär 3 dagar senare.

Signalen från nedstigningsfordonet avbröts vid nedstigningsögonblicket. Nedstigningsmodulen kraschade (gjorde en hård landning) den 19 oktober. Orsaken till olyckan med nedstigningsmodulen "Schiaparelli" var ett fel i driften av tröghetsmätenheten, vilket resulterade i att höjden beräknades felaktigt. Ett fel i driften av blocket som mäter vinkelhastigheten inträffade efter utplaceringen av fallskärmen cirka tre minuter efter att ha gått in i Mars atmosfär . Schiaparelli gjorde ett fritt fall från en höjd av 2 till 4 kilometer och kraschade på Mars yta och accelererade till en hastighet av mer än 300 km / h.

Den 21 oktober 2016 bekräftade ESA officiellt enhetens död [2] [3] . Ändå, före den hårda landningen, överförde Schiaparelli till TGO (och den till jorden) data om sina mätningar och parametrarna för driften av dess system, på grundval av vilka de nödvändiga ändringarna kommer att göras av stödet ombord på ExoMars-2020 uppdrag [4] .

Uppgifter

Schiaparelli skapades av ESA för att testa tekniken för landning på Mars yta: träna återinträde, kontrollerad nedstigning och mjuklandning [5] . Dessutom fick Schiaparelli i uppdrag att göra de första mätningarna av elektriska fält och mätningar av koncentrationen av atmosfäriskt damm. Dessa data skulle kunna ge nya insikter om de elektriska krafternas roll i dammets uppgång över ytan, vilket kan vara den primära orsaken till dammstormar [6] .

Från början var det planerat att installera ytterligare 11 vetenskapliga instrument under det allmänna namnet "Humboldt nyttolast" för geofysisk forskning (särskilt för att studera Mars interna struktur) [7] , men i början av 2009 avbröts detta projekt på grund av otillräcklig finansiering [8] .

Skapandet av en landare inom ramen för ExoMars-programmet ger användbar erfarenhet för industrin i Europeiska unionen och möjliggör experiment med ny teknik som kommer att användas i framtida vetenskapliga program för utforskning av Mars [5] .

Konstruktion

Schiaparelli är utrustad med en främre värmesköld och ett bakre skyddshölje, ett fallskärmssystem, en radar , ett navigations- och kontrollsystem med tröghetsmätanordningar och ett framdrivningssystem för att slutligen minska nedstigningshastigheten för apparaten, driven av hydrazin . Nedstigningsfordonet innehåller ett antal sensorer som samlar information om hur system och instrument fungerar. Den viktigaste delen av data som tas emot under landningen sänds i realtid till TGO och skickas till jorden . TGO kommer att få hela mängden data efter landningen av Schiaparelli.

Schiaparelli hade inte en långsiktig energikälla: batterier utvecklades för att driva vetenskapliga instrument, vars laddning skulle räcka i 2-8 dagar . Tillsammans med det lilla utrymmet för arrangemang av instrument var enhetens möjligheter när det gäller forskning begränsade [9] .

Kontrollcentret för den interplanetära stationen "ExoMars-2016" i Darmstadt tog emot all telemetri som sänds av "Schiaparelli" i realtid [10] . Baserat på dessa data kommer antingen funktionaliteten hos befintliga system att bekräftas, eller också kommer ändringar att göras i designen av efterföljande europeiska fordon för studier av Mars [5] .

Schiaparelli är byggd med hjälp av tekniska lösningar som utvecklats och testats av ESA i samband med tidigare studier under ExoMars-programmet.

Vetenskaplig utrustning

Följande utrustning installerades ombord på nedstigningsfordonet [5] :

Krönika av programmet

Start och flyg till Mars (14 mars - 16 oktober)

Uppskjutningen av Schiaparelli och TGO som en del av rymdfarkosten ExoMars ägde rum den 14 mars 2016 klockan 09:31:42 UTC från Baikonur Cosmodrome. Efter den framgångsrika uppskjutningen i rymden av Proton -M- raketbilen överförde motorerna i Breeze-M- översteget rymdfarkosten till flygbanan till Mars. Enheten nådde den röda planetens omloppsbana sju månader senare, den 16 oktober.

Separation och nedstigning (16 oktober - 19 oktober)

Separationen av Schiaparelli-demonstrationslandningsmodulen från ExoMars-rymdsondens orbitalmodul Trace Gus Orbiter ägde rum den 16 oktober 2016 [12] , tre dagar före den planerade landningen på Mars yta. 12 timmar efter separationen genomförde orbitalmodulen en flygbanakorrigering för att förhindra att den faller ner på planeten efter nedstigningsmodulen.

Det var planerat att "Schiaparelli" under sin nedstigning var tvungen att göra olika mätningar för efterföljande studier [13] .

Den 19 oktober gick Schiaparelli in i Mars atmosfär med en hastighet av 21 000 km / h (atmosfärens villkorliga gräns på en höjd av cirka 122,5 km från ytan). Inom 3-4 minuter reducerades apparatens hastighet genom aerodynamisk bromsning - friktion mot de täta lagren i atmosfären. Den främre delen av skyddshöljet med en värmesköld förhindrade apparaten från att överhettas, skärmen smälte långsamt och avdunstade och förde bort den absorberade värmen från huvuddelen av nedstigningsfordonet inuti höljet.

På en höjd av 11 km över ytan, när apparatens hastighet minskade till 1700 km/h , sattes en fallskärm ut över Schiaparelli för att ytterligare minska nedstigningshastigheten. Fallskärmens kupol med en diameter på 12 meter vände sig om på mindre än en sekund, och efter 40 sekunder , under vilken svängningen av enheten minskade och stannade, tappades den främre delen av skyddshöljet med en värmesköld.

Landningen planerades på Meridianplatån  , en relativt slät slätt, inne i en landningsellips som sträcker sig 100 km från öst till väst och 15 km från norr till söder. Koordinaterna för ellipsens centrum är 6° W. , 2° S Landningsområdet Schiaparelli ligger cirka 40 km nordväst om landningsplatsen för Opportunity-rovern på Meridianplatån 2004 [14] .

Under landningen av nedstigningsfordonet togs data från dess styrelse emot av långdistanskommunikationsstationer från European Space Agency ( ESTRACK- system ), NASA ( DSN- system ) och de ryska markstationerna Bear Lakes och Kalyazinskaya [15] .

Crash

Det antas att fallskärmsnedstigningen gick smidigt, men 50 sekunder före den förväntade landningen försvann signalen från Schiaparelli [16] [17] . Landningen av rymdfarkosten på Mars yta var tänkt att ske klockan 14:48 UTC, men ofullständig data från modulen under landning på Mars, som sändes via Mars Express -satellitreläet till jorden, tillät inte specialister att dra slutsatser om rymdfarkostens tillstånd [18] .

På morgonen den 20 oktober mottogs all telemetri från TGO om Schiaparelli-manövrarna under landning. Efter en ofullständig analys av uppgifterna bekräftades att fallskärmsavfyringen kan ha inträffat något tidigare än planerat, och mjuklandningsmotorerna kunde ha stängts av på för hög höjd [10] [19] .

Den 21 oktober bekräftade Europeiska rymdorganisationen officiellt att Schiaparelli hade kraschat på Mars yta [20] [21] . Nödlandningen upprättades från fotografier från den amerikanska satelliten " Mars Reconnaissance Orbiter ". Genom att jämföra två bilder tagna före och efter den hårda landningen av modulen hittade uppdragsspecialisterna en mörk fläck som mätte 15x40 meter (förmodligen en nedslagskrater från apparaten) och en ljus, som kan vara Schiaparelli-fallskärmen. Avståndet mellan objekten är en kilometer. Schiaparelli-olycksplatsen ligger endast 5,4 kilometer väster om den planerade landningsplatsen, det vill säga innanför den tilltänkta landningsellipsen [22] [20] .

Den 27 oktober publicerades nya högupplösta bilder av Schiaparellis kraschplats gjorda av MRO -sonden [23] . Enligt preliminära data registrerade de en nedslagskrater och mörka spår (möjligen en explosion av bränsletankar [24] ) runt den, en fallskärm, bakre och främre värmesköldar [25] . Vita prickar på ytan är också märkbara - deras ursprung är fortfarande okänt [23] . Tack vare detaljerade bilder är kraterns dimensioner grovt uppskattade: 2,4 meter i diameter och 50 cm djup. Medlemmar av MRO-uppdraget planerar att få nya bilder av Schiaparelli-olycksplatsen, vilket kommer att hjälpa till att genomföra ytterligare analys av de inspelade objekten: forskare vill till exempel förstå naturen hos den svarta bågformade linjen som utgår från haveriplatsen i en östlig riktning [26] .

Orsaker till olyckan

De preliminära resultaten baseras på resultaten av en teknisk undersökning. Orsaken till olyckan med nedstigningsmodulen var ett fel i fordonets tröghetsmätsystem. Under 1 sekund gav systemet ett negativt höjdvärde, som om fordonet redan hade nått ytan. Detta räckte för att landningsdatorn skulle kunna skjuta av fallskärmen på 3,7 kilometers höjd, slå på modulens bromsmotorer under en kort stund och även slå på ett antal "mark"-anordningar [3] [2] . Enligt ESA gjorde enheten ett fritt fall från två till fyra kilometers höjd och fick en betydande hastighet, som vid tidpunkten för kollisionen var mer än 300 km/h [20] .

Enligt data från maj 2017 är orsaken till felet i Schiaparellis nedstigningsmodul ett programvarufel på omborddatorn. Detta gjorde att vissa nedstigningsoperationer avbröts i förtid. Denna slutsats kom fram till av experter från European Space Agency, som genomförde en oberoende undersökning [27] .

Trots förlusten av enheten noterar ESA att Schiaparelli slutförde sin huvuduppgift: att testa landningssystemet på Mars yta och lyckades överföra 80 % av den planerade mängden data [28] .

Specifikation

Nedstigningsmodulens diameter 2,4  m (7,9  fot ) [29]
Automatisk Mars stationsdiameter 1,65  m (5,4  fot )
Höjd 1,8  m (5,9  fot )
Vikt 577 kg (1 270 lb)
Bränsle ingår
Värmesköldmaterial Norcoat Liege
Grundläggande struktur
Polymerbelagd kolfiberförstärkt aluminiumsmörgås
Fallskärm Typ: skivslitsbälte,
kupoldiameter 12  m (39  fot )
Framdrivningssystem 3 byggen med 3 motorer vardera [5]
Energikälla Batterier
Förbindelse VHF- kommunikation med TGO och andra Mars-satelliter
med kompatibel radioutrustning

Landningsplatser för automatiserade stationer på Mars

Mars karta

Anda Anda

Mars rover msrds simulation.jpg Möjlighet

Mars utforskare Sojourner

Viking Lander model.jpg

Viking-1

Viking Lander model.jpg Viking-2

Fågel Fenix Fågel Fenix

Mars3 lander vsm.jpg Mars-3

Nyfikenhet Nyfikenhet

Maquette EDM salon du Bourget 2013 DSC 0192.JPG

Schiaparelli

Se även

Anteckningar

  1. ExoMars landermodul vid namn  Schiaparelli . ESA (8 november 2013). Hämtad 1 november 2016. Arkiverad från originalet 3 november 2016.
  2. 1 2 Schiaparellis landningsutredning gör framsteg  (engelska)  (länk ej tillgänglig) . ESA (23 november 2016). Hämtad 24 november 2016. Arkiverad från originalet 24 november 2016.
  3. 1 2 Schiaparellis Mars-modul kraschade på grund av ett fel i mätenheten . TASS (23 november 2016). Hämtad 2 december 2019. Arkiverad från originalet 14 juli 2018.
  4. Eismont N., Batanov O. "ExoMars": från uppdrag-2016 till uppdrag-2020 // Science and Life . - 2017. - Nr 4 . - S. 13 .
  5. 1 2 3 4 5 Schiaparelli : ExoMars-modulen för inträde, nedstigning och landning  . ESA (14 mars 2016). Hämtad 17 mars 2016. Arkiverad från originalet 6 oktober 2014.
  6. Första ljuset för ExoMars  (engelska)  (länk ej tillgänglig) . ESA (14 april 2016). Hämtad 2 november 2016. Arkiverad från originalet 11 oktober 2016.
  7. ExoMars-instrumenten . ESA (1 februari 2008). Hämtad 2 november 2016. Arkiverad från originalet 26 oktober 2012.
  8. Jonathan Amos. "Reducerade europeiska uppdrag till Mars"  (eng.) . BBC News (15 juni 2009). Hämtad 2 november 2016. Arkiverad från originalet 29 september 2009.
  9. ExoMars Trace Gas Orbiter and Schiaparelli Mission (2016)  (  otillgänglig länk) . ESA . Hämtad 2 november 2016. Arkiverad från originalet 14 november 2016.
  10. ↑ 1 2 Roscosmos och ESA. Experter dechiffrerar Schiaparelli-telemetrin . Roscosmos . _ Hämtad 20 oktober 2016. Arkiverad från originalet 21 oktober 2016.
  11. 1 2 ExoMars MediaKit, 2016 , sid. tio.
  12. Ny etapp av ExoMars 2016-uppdraget . " Roscosmos " (16 oktober 2016). Hämtad 2 december 2019. Arkiverad från originalet 3 mars 2020.
  13. Kommunikationsavdelning av Roscosmos State Corporation. ExoMars: på väg till den röda planeten) . " Cosmonautics News " (14 april 2016). Hämtad 15 april 2016. Arkiverad från originalet 18 april 2016.
  14. ExoMars 2016 landningsplats  (engelska)  (otillgänglig länk) . ESA (13 mars 2016). Hämtad 25 mars 2016. Arkiverad från originalet 6 april 2016.
  15. Ryssland löser två problem på en gång . Lenta.ru (11 maj 2017). Hämtad 11 maj 2017. Arkiverad från originalet 19 september 2020.
  16. Kommunikationen med Schiaparelli-modulen på Mars förlorade 50 sekunder innan landning . " Interfax " (20 oktober 2016). Hämtad 2 november 2016. Arkiverad från originalet 4 november 2016.
  17. ExoMars TGO når Mars omloppsbana medan EDM-situation under bedömning  (eng.)  (länk ej tillgänglig) . ESA (19 oktober 2016). Datum för åtkomst: 20 oktober 2016. Arkiverad från originalet 20 oktober 2016.
  18. Schiaparelli nödlandning rapporterad vid ESA . TASS . Datum för åtkomst: 20 oktober 2016. Arkiverad från originalet 20 oktober 2016.
  19. Schiaparellis nedstigningsdata: avkodning pågår  (engelska)  (otillgänglig länk) . ESA (20 oktober 2016). - "Trustrarna bekräftades ha aktiverats kortvarigt även om det verkar troligt att de stängdes av tidigare än väntat." Hämtad 21 oktober 2016. Arkiverad från originalet 21 oktober 2016.
  20. 1 2 3 Mars Reconnaissance Orbiter beskådar Schiaparellis landningsplats  (engelska)  (länk ej tillgänglig) . ESA . Hämtad 1 november 2016. Arkiverad från originalet 31 oktober 2016.
  21. Schiaparelli-modulen kraschade när han landade på Mars . " Interfax " (21 oktober 2016). Hämtad 1 november 2016. Arkiverad från originalet 22 oktober 2016.
  22. Roscosmos och ESA. De första bilderna från den påstådda landningsplatsen "Schiaparelli" . Roscosmos . _ Hämtad 1 november 2016. Arkiverad från originalet 24 oktober 2016.
  23. 1 2 Detaljerade bilder av Schiaparelli och dess nedstigningshårdvara på Mars  (eng.)  (länk ej tillgänglig) . ESA (27 oktober 2016). Hämtad 2 november 2016. Arkiverad från originalet 2 november 2016.
  24. Platsen där Schiaparelli Martian-sonden dog filmades i hög upplösning . " Gazeta.ru " (27 oktober 2016). Hämtad 2 november 2016. Arkiverad från originalet 3 november 2016.
  25. Mystiska fläckar på bilder från Schiaparellis kraschplats . Lenta.ru (28 oktober 2016). Hämtad 2 november 2016. Arkiverad från originalet 4 november 2016.
  26. MRO-sonden överför detaljerade bilder av Schiaparellis kraschplats till jorden . " RIA Novosti " (27 oktober 2016). Hämtad 2 november 2016. Arkiverad från originalet 4 november 2016.
  27. Schiaparellis landningsundersökning avslutad . ESA (24 maj 2017). Hämtad 30 maj 2019. Arkiverad från originalet 30 maj 2019.
  28. Johann-Dietrich Wörner . Rymdfarkoster är knepiga... och ingenjörskonst är en konstform (21 oktober 2016). Hämtad 1 november 2016. Arkiverad från originalet 27 oktober 2016.
  29. ExoMars-2016 uppdrag . Ryska rymdwebben. Hämtad 22 oktober 2013. Arkiverad från originalet 23 oktober 2013.

Litteratur

Länkar