Dopo diverse settimane di maltempo e forte vento, l'ultima coppia di test di caduta ad alta quota dei paracadute ExoMars si è svolta a Kiruna, Svezia. Il paracadute principale del primo stadio, largo 15 m, si è comportato perfettamente a velocità supersoniche, mentre il paracadute del secondo stadio largo 35 m ha subito un lieve danno, ma ha rallentato il modello della piattaforma di atterraggio come previsto.

La missione ESA-Roscosmos ExoMars, con il rover Rosalind Franklin e la piattaforma di superficie Kazachok, è previsto per il lancio nel settembre 2022. Dopo una crociera interplanetaria di nove mesi, un modulo di discesa contenente il rover e la piattaforma sarà rilasciato nell'atmosfera marziana a una velocità di 21 000 km all'ora.

Il rallentamento richiede uno scudo termico, due paracadute principali, ciascuno con il proprio scivolo pilota per l'estrazione, e un sistema di propulsione a razzo retrò attivato 20 secondi prima dell'atterraggio. Il paracadute principale del primo stadio, largo 15 m, si apre mentre il modulo di discesa sta ancora viaggiando a velocità supersoniche, e il paracadute principale del secondo stadio, largo 35 m, viene dispiegato a velocità subsoniche.

La regolazione e il test dei paracadute ExoMars è stata una priorità a seguito di una serie di test di caduta senza successo nel 2019 e nel 2020. Il team ha migliorato il design eseguendo a terra, test rapidi di estrazione dinamica presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA in California lo scorso anno. E per mitigare i rischi prima di eseguire questi test di caduta ad alta quota, L'ESA ha ordinato paracadute di backup dal produttore statunitense Airborne Systems, la stessa azienda che ha fornito il sistema di paracadute di Perseverance.

I test di caduta più recenti si sono svolti il ​​24 e 25 giugno presso la struttura Esrange della Swedish Space Corporation. Ogni test di caduta ad alta quota ha visto un modulo di discesa fittizio sollevato a un'altitudine di 29 km da un pallone stratosferico gonfiato con elio. Dopo il rilascio, l'estrazione del paracadute pilota viene avviata con un'estrazione controllata dei principali paracadute dalle loro borse a ciambella.

Il primo test si è concentrato sulla convalida del paracadute supersonico di backup di Airborne Systems, il primo test di caduta per questo paracadute in questa campagna di test ExoMars. Il secondo test è stato effettuato la notte successiva utilizzando il paracadute subsonico modificato e la sacca consegnati dall'azienda italiana Arescosmo. Ogni test è stato progettato per applicare il pieno carico previsto durante l'ingresso su Marte, discesa e atterraggio, il tutto con ulteriori margini di sicurezza.

"Siamo molto felici di annunciare che il primo paracadute principale ha funzionato perfettamente:abbiamo un paracadute supersonico che può volare su Marte, "dice Thierry Blancquaert, Leader del team del programma ExoMars, rilevando che "ci saranno almeno altre due opportunità di testare questo progetto di paracadute per acquisire ulteriore fiducia".

"Le prestazioni del secondo paracadute principale non sono state perfette ma molto migliorate grazie alle regolazioni apportate alla sacca e alla capottina. Dopo un'estrazione regolare dalla sacca, durante il gonfiaggio finale abbiamo riscontrato un distacco inaspettato dello scivolo pilota. Ciò probabilmente significa che il paracadute principale ha subito una pressione extra in alcune parti. Questo ha creato uno strappo che è stato contenuto da un anello di rinforzo in Kevlar. Nonostante che, ha soddisfatto la decelerazione prevista e il modulo di discesa è stato recuperato in buono stato."

Il team esaminerà più in dettaglio l'origine di questa nuova anomalia prima di finalizzare la configurazione della prossima coppia di test di caduta prevista per ottobre/novembre 2021 dall'Oregon, Stati Uniti. I problemi precedenti dovuti all'attrito tra il baldacchino e la sacca ora sembrano essere stati risolti.

Eventuali modifiche apportate al sistema di paracadute verranno prima testate sul banco di prova di estrazione dinamica presso la NASA/JPL per verificare come avviene il rilascio del sacco, come accadrebbe nell'atmosfera marziana. Questi test possono essere ripetuti in tempi rapidi e riducono il rischio di anomalie.

I test di caduta ad alta quota richiedono una logistica complessa e condizioni meteorologiche rigorose, rendendoli difficili da programmare, e spesso vengono interrotti all'ultimo momento se la situazione cambia. La velocità e la direzione del vento a varie altitudini devono essere considerate per una facile risalita del pallone e il ripristino a terra dell'hardware, dato che la zona di lancio è accessibile solo tramite elicottero.

Il sistema in prova è progettato per fornire una telemetria in tempo reale a un centro di controllo a terra per valutare il profilo di decelerazione. Però, il vero esito del test richiede il recupero dei paracadute, borse, hard disk e fotocamere ad alta risoluzione.

"Eravamo ai blocchi di partenza ventiquattr'ore su ventiquattro, sette giorni alla settimana, aspettando che si apra una finestra di prova adatta per un mese, " aggiunge Thierry. "Siamo sollevati di aver finalmente condotto questi test ed estendiamo i nostri ringraziamenti a tutte le squadre di terra che hanno lavorato così duramente tra i vincoli aggiuntivi legati al COVID per eseguire i test, così come recuperare e ispezionare i paracadute."

L'analisi dei dati di telemetria aiuterà a correlare il dispiegamento dei principali paracadute ei modelli di gonfiaggio. Il team ora lavorerà per capire il secondo distacco dello scivolo pilota, e proporre misure che possano risolvere questo problema prima dei prossimi test di caduta in quota.