Después de varias semanas de mal tiempo y fuertes vientos, el último par de pruebas de caída a gran altitud de los paracaídas ExoMars ha tenido lugar recientemente en Kiruna, Suecia. El paracaídas principal de la primera etapa de 15 m de ancho funcionó sin problemas a velocidades supersónicas, mientras que el paracaídas de la segunda etapa de 35 m de ancho experimentó un daño menor, pero desaceleró la maqueta de la plataforma de aterrizaje como se esperaba.
La misión ESA-Roscosmos ExoMars, con el rover Rosalind Franklin y la plataforma de superficie Kazachok, está programada para su lanzamiento en septiembre de 2022. Después de un crucero interplanetario de nueve meses, un módulo de descenso que contiene el rover y la plataforma se lanzará a la atmósfera marciana en un velocidad de 21000 km por hora.
Reducir la velocidad requiere un escudo térmico, dos paracaídas principales, cada uno con su propio conducto piloto para la extracción, y un sistema de propulsión de retrocohetes que se activa 20 segundos antes del aterrizaje. El paracaídas principal de la primera etapa de 15 m de ancho se abre mientras el módulo de descenso sigue viajando a velocidades supersónicas, y el paracaídas principal de la segunda etapa de 35 m de ancho se despliega a velocidades subsónicas.
Ajustar y probar los paracaídas ExoMars ha sido una prioridad luego de una serie de pruebas de caída fallidas en 2019 y 2020. El equipo mejoró el diseño ejecutando pruebas de extracción dinámica de respuesta rápida en tierra en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California el año pasado. Y para mitigar los riesgos antes de ejecutar estas pruebas de caída a gran altitud, la ESA ordenó la fabricación de un paracaídas de respaldo al fabricante estadounidense Airborne Systems, la misma compañía que entregó el sistema de paracaídas de Perseverance.
Las pruebas de caída más recientes se llevaron a cabo los días 24 y 25 de junio en las instalaciones de Esrange de la Corporación Espacial Sueca. Cada prueba de caída a gran altitud llevó un módulo de descenso simulado elevado a una altitud de 29 km por un globo estratosférico inflado con helio. Después del lanzamiento, la extracción del conducto piloto se inicia con una extracción controlada de los paracaídas principales de sus bolsas.
La primera prueba se centró en validar el paracaídas supersónico de respaldo de Airborne Systems, la primera prueba de caída para este paracaídas en esta campaña de prueba de ExoMars. La segunda prueba se realizó la noche siguiente utilizando el paracaídas subsónico modificado y la bolsa entregada por la empresa italiana Arescosmo. Cada prueba fue diseñada para aplicar la carga completa esperada durante la entrada, el descenso y el aterrizaje de Marte, todo con márgenes de seguridad adicionales.
«Estamos muy contentos de informar que el primer paracaídas principal funcionó perfectamente: tenemos un diseño de paracaídas supersónico que puede volar a Marte», dice Thierry Blancquaert, líder del equipo del programa ExoMars, y señala que «habrá al menos dos oportunidades más para prueba este diseño de paracaídas para ganar más confianza ».
«El rendimiento del segundo paracaídas principal no fue perfecto, pero mejoró mucho gracias a los ajustes realizados en la bolsa y la capota. Después de una extracción suave de la bolsa, experimentamos un desprendimiento inesperado del conducto piloto durante el inflado final. Esto probablemente signifique que el toldo del paracaídas principal sufrió una presión adicional en ciertas partes. Esto creó un desgarro que fue contenido por un anillo de refuerzo de Kevlar. Pese a ello, cumplió con su desaceleración esperada y el módulo de descenso se recuperó en buen estado ».
El equipo analizará con más detalle el origen de esta nueva anomalía antes de finalizar la configuración del próximo par de pruebas de caída previstas para octubre / noviembre de 2021 en Oregón, EE. UU. Los problemas anteriores debido a la fricción entre la capota y la bolsa ahora parecen estar resueltos.
Cualquier ajuste realizado en el sistema de paracaídas se probará primero en el banco de pruebas de extracción dinámica en NASA / JPL para verificar cómo ocurre la liberación de la bolsa, como sucedería en la atmósfera marciana. Estas pruebas se pueden repetir rápidamente y reducir el riesgo de anomalías.
Las pruebas de caída a gran altitud requieren una logística compleja y condiciones climáticas estrictas, lo que dificulta su programación y, a menudo, se cancelan en el último momento si la situación cambia. La velocidad y la dirección del viento a varias altitudes deben tenerse en cuenta para un ascenso suave del globo y la recuperación en tierra del hardware, dado que solo se puede acceder a la zona de caída en helicóptero. El sistema bajo prueba está diseñado para entregar algo de telemetría en tiempo real a un centro de control terrestre para evaluar el perfil de desaceleración. Sin embargo, el verdadero resultado de la prueba requiere recuperar los paracaídas, bolsas, discos duros y cámaras de alta resolución.
El análisis de los datos de telemetría ayudará a correlacionar el despliegue de los paracaídas principales y los modelos de inflación. El equipo trabajará ahora para comprender el segundo destacamento de la rampa piloto y proponer medidas que puedan resolver este problema antes de las próximas pruebas de caída a gran altitud.