Двойной успех парашютных испытаний ExoMars 2022

Крупнейший парашют, когда-либо отправлявшийся на Марс, успешно завершил свое первое высотное испытание, критически важный этап для обеспечения запуска миссии ExoMars в 2022 году. Оба парашюта первой и второй ступеней успешно прошли испытания в этом году.

Два этапа высотных испытаний состоялись в Орегоне 21 ноября и 3 декабря в рамках текущих тестов парашютов для безопасной доставки марсохода «Розалинд Франклин» и посадочной платформы «Казачок» на поверхность Марса в июне 2023 года. Основной фокус в последней тестовой кампании был сосредоточен на дозвуковом парашюте диаметром 35 м — это самый большой парашют из когда-либо использовавшихся на Марсе. Основной парашют был изготовлен европейской компанией Arescosmo, запасной — американской компанией Airborne Systems.

«Оба парашюта отлично раскрылись и выполнили свою задачу, — говорит Тьерри Бланкуэрт, руководитель группы программы ExoMars Европейского космического агентства. — Мы максимально учли уроки всех предыдущих испытаний, и этот двойной успех, последовавший за штатным развертыванием парашютов первой ступени в начале этого года, позволяет нам говорить о том, что мы действительно на пути к запуску. Мы продемонстрировали, что у нас есть два парашюта для полета на Марс», — добавляет он.
Специалисты продолжат испытания для проверки надежности окончательного выбора парашютов, а в 2022 году возможно проведение более высотных испытаний парашютов первой и второй ступеней. Ожидается, что парашют первой ступени от Airborne Systems и парашют второй ступени от Arescosmo будут доставлены на Марс в зависимости от результатов испытаний в марте 2022 года.

Запуск совместной миссии Роскосмоса и ЕКА «ЭкзоМарс» запланирован на сентябрь 2022 года. После почти девятимесячного межпланетного перелета спускаемый аппарат, состоящий из ровера и платформы, войдет в марсианскую атмосферу на скорости 21000 км в час. Для торможения будет использован тепловой экран, два основных парашюта — каждый со своим вытяжным парашютом, а также тормозная реактивная установка, запускаемая за 30 секунд до посадки. Основной парашют первой ступени диаметром 15 м раскроется на сверхзвуковой скорости, основной парашют второй ступени диаметром 35 м раскроется уже на дозвуковой скорости.

Настройка и тестирование парашютов ExoMars были приоритетной задачей после серии неудачных бросковых испытаний в 2019 и 2020 годах. Первые успешные высотные испытания состоялись в июне 2021 года, когда первый основной парашют производства Airborne Systems раскрылся без замечаний.

https://www.youtube.com/watch?v=6IlPBx_LqUE

В ходе этих испытаний парашют второй ступени диаметром 35 м производства Arescosmo получил одно незначительное повреждение, вероятно, из-за нештатного отрыва вытяжного парашюта во время конечной стадии раскрытия, но, несмотря на это, парашют снизил скорость макета до штатных значений. За прошедшие месяцы специалисты изменили крепление вытяжного парашюта, а кевларовое армирование было заменено на нейлон на двух кольцах в куполе парашюта, чтобы приблизить прочностные и эластические характеристики к парашютной ткани, тем самым снизив риск разрыва.

Настройки парашютной системы сначала проверяются на динамическом испытательном стенде в NASA/JPL, чтобы проверить, как происходит вытяжение парашюта из мешка, так же, как это должно произойти в марсианской атмосфере. Эти испытания могут быть повторены в кратчайшие сроки и снижают риск возникновения нештатных ситуаций.

Проведение высотных испытаний связано со сложнейшей логистикой и требует строгого соблюдения погодных условий — в связи с этим их сложно запланировать, а из-за смены погоды их проведение часто отменяется в последний момент.

Для плавного подъема стратостата и последующего поиска и возвращения аппарата после посадки необходимо учитывать скорость ветра и его направление на разной высоте, так как зона посадки доступна только с вертолета. Поблизости также не должно быть населенных пунктов. Испытания не могут проводиться в дождевых условиях, в облачности или тумане, кроме того, влажность воздуха должна быть на определенном уровне, чтобы на огромной оболочке стратосферного зонда объемом 335 000 м3 не скапливался конденсат, что может привести к попаданию большого количества воды на испытательный макет и его электронику.

После выполнения всех этих требований и получения разрешения на надувание и запуск стратосферного зонда, наполненного гелием, макет поднимается на высоту 29 км. После сброса выпускается вытяжной парашют, который, в свою очередь, вытягивает основной парашют из торообразной парашютной сумки.

«Всем, кто работал над этими испытаниями — как на площадке, так и за ее пределами — пришлось долго ждать подходящих погодных условий, но мы очень довольны результатом, — говорит Бланкуэрт. — После осмотра парашютов мы заметили лишь несколько очень мелких и незначительных разрывов размером 1-2 см и потертости на двух парашютных куполах. Конечно, мы можем оставить все как есть без каких-либо опасений, но корректировки все еще возможны, и мы будем тщательно изучать результаты следующих испытаний в начале следующего года», — отмечает он.

Парашюты являются лишь одним из элементов этой сложной миссии, в ходе которой после запуска перелетный модуль доставит марсоход и посадочную платформу на Марс внутри спускаемого аппарата. За последние месяцы был достигнут значительный прогресс во многих элементах миссии, поскольку этап функционального тестирования подходит к концу и внимание переключается на пусковую кампанию на Байконуре.

«Благодаря невероятным усилиям всех наших партнеров мы подводим черту под этой очень сложной задачей, чтобы обеспечить надежный полет на Марс, — указывает Бланкуэрт. — Параллельно с этим полным ходом идет подготовка к запуску, и мы с нетерпением ждем отправки модулей аппарата и наземного вспомогательного оборудования на Байконур в конце марта — начале апреля. Нас ждет захватывающий год».

Вся работа по проверкам парашютной системы на соответствие требованиям проводится и координируется объединенной группой, которая включает представителей ЕКА (при поддержке Директората по технологиям, инженерии и качеству), Thales Alenia Space Italy (генеральный подрядчик ExoMars, Турин), Thales Alenia Space France (руководит подготовкой парашютной системы, Канны), Vorticity в Великобритании (проектирование парашюта и анализ испытаний, Оксфорд) и Arescosmo в Италии (производство парашюта и парашютных сумок, Априлия). NASA/JPL-Caltech проводит инженерные консультации, предоставляет доступ к установке для динамических испытаний на извлечение, а также оказывает поддержку на месте во время испытаний. Испытания по извлечению парашютов проводятся в рамках контракта на инженерную поддержку с компанией Airborne Systems, которая ранее поставила NASA парашюты в рамках полета на Марс в 2020, а компания Free Flight Enterprises предоставила оборудование для укладки и упаковки парашютов. Airborne Systems также предоставляет услуги по проектированию и производству парашютов с 2021 года.

Компания Near Space Corporation предоставляет услуги по запуску аэростатов в Орегоне. Шведская космическая корпорация Esrange предоставляет услуги по запуску аэростатов в Кируне.