ESA Exomars 2016Analiza nieudanego lądowania modułu Schiaparelli (ExoMars) zakończyło się wnioskiem mówiącym, że sprzeczne informacje w komputerze pokładowym doprowadziły do przedwczesnego zakończenia sekwencji opadania.
Schiaparelli – demonstrator technologii wejścia w atmosferę, opadania i lądowania oddzielił się od statku macierzystego, sondy Trace Gas Orbiter, zgodnie z planem 16 października ubiegłego roku, po czym skierował się w stronę Marsa, do którego dotarł po trzech dniach.
Większa część zaplanowanego na sześć minut opadania w dniu 19 października odbyła się zgodnie z planem: moduł prawidłowo wszedł w atmosferę Marsa, osłona termiczna skutecznie chroniła go przed nią przy prędkościach naddźwiękowych. Czujniki zainstalowane na przedniej i tylnej osłonie zebrały przydatne dane naukowe dotyczące atmosfery i samej osłony.
Dane telemetryczne z lądownika Schiaparelli zostały przesłane na pokład sondy, która w tym czasie wchodziła na orbitę wokół Czerwonej Planety – to pierwszy taki przekaz w historii eksploracji Marsa. Dane przesłane w czasie rzeczywistym okazały się nieocenione przy rekonstrukcji łańcucha zdarzeń.
W tym samym czasie kiedy orbiter zapisywał dane przekazywane przez lądownik Schiaparelli, sonda Mars Express oraz Giant Metrewave Radio Telescope w Indiach monitorowały sygnał emitowany przez lądownik.
W dniach i tygodniach, które nastąpiły po lądowaniu, sonda Mars Reconnaissance Orbiter wykonała liczne zdjęcia, które pozwoliły na identyfikację modułu, osłony czołowej i spadochronu wciąż połączonego z tylną osłoną, bardzo blisko planowanego miejsca lądowania.
Zdjęcia wskazywały, że owe elementy urządzenia oddzieliły się od modułu zgodnie z planem, choć lądownik Schiaparelli wylądował przy bardzo dużej prędkości, co widać było po odłamkach rozrzuconych wokół miejsca uderzenia w powierzchnię.
Teraz zakończone zostało niezależne śledztwo zewnętrzne nadzorowane przez Inspektora Generalnego ESA. W toku śledztwa zidentyfikowano okoliczności i przyczyny niepowodzenia, oraz stworzono ogólne zalecenia mające na celu uniknięcie takich defektów w przyszłości.
Około trzech minut po wejściu w atmosferę rozwinięty został spadochron. W tym samym czasie moduł doświadczył nieoczekiwanie wysokiego tempa rotacji. To sprawiło krótkie „wypełnienie” – sytuację, w której przekroczony jest maksymalny zakres odczytów – jednostki Inertial Measurement Unit, która mierzyła tempo rotacji lądownika.
Wypełnienie spowodowało duży błąd w oszacowaniu orientacji lądownika przez oprogramowanie systemu kontroli sterowania i nawigacji. Nieprawidłowe oszacowanie orientacji lądownika w przestrzeni, w połączeniu z późniejszymi pomiarami radarowymi sprawiło, że komputer uznał, że znajduje się pod poziomem gruntu.
To z kolei spowodowało przedwczesne odrzucenie spadochronu i tylnej osłony, krótkie odpalenie silników na zaledwie 3 sekundy zamiast planowanych 30 sekund i aktywację systemu instrumentów powierzchniowych tak jakby lądownik już znajdował się na powierzchni. Przed utratą kontaktu z lądownika odebrano jeden pakiet danych wysłany przez zestaw instrumentów powierzchniowych.
W rzeczywistości lądownik swobodnie opadał z wysokości ok. 3,7 km aż do uderzenia w powierzchnię Marsa z prędkością 540 km/h.
Raport zespołu badającego lądowanie modułu Schiaparelli informuje, że moduł był blisko udanego lądowania w zaplanowanej wcześniej lokalizacji, a tym samym bardzo ważne element demonstracji zostały osiągnięte. Wyniki przesłane podczas lotu wskazały wymagane zmiany, które należy wprowadzić w oprogramowaniu, a które pozwolą usprawnić komputerowe modele zachowania spadochronu.
„Przesył danych w czasie rzeczywistym podczas fazy opadania jest kluczowym elementem, który pozwolił na przeprowadzenie dogłębnej analizy losu lądownika Schiaparelli”, mówi David Parker, dyrektor Działu Lotów Załogowych i Eksploracji Robotycznej w ESA.
„Jesteśmy niezmiernie wdzięczni zespołom ciężko pracujących naukowców i inżynierów, którzy stworzyli instrumenty naukowe i przygotowali eksperymenty dla modułu Schiaparelli. Jednocześnie bardzo żałujemy, że ich prace nie mogły zostać zakończone z uwagi na przedwczesny koniec misji.
„W trakcie przygotowań, walidacji i weryfikacji systemu wejścia w atmosferę, opadania i lądowania, powinniśmy więcej czasu poświęcić na kilka obszarów badań.
„Lekcje wyniesione z tego lądowania weźmiemy pod uwagę przygotowując misję łazika i platformy powierzchniowej ExoMars 2020. Lądowanie na Marsie to nie lada wyzwanie, lecz musimy mu podołać, aby osiągnąć nasze cele.”
„Warto zauważyć, że gdyby nie doszło do przepełnienia, a ostatnia faza lądowania przebiegłaby pomyślnie, nie zidentyfikowalibyśmy innych słabych punktów, które przyczyniły się do niepowodzenia”, zauważa Jan Woerner, Dyrektor Generalny ESA. “Bezpośrednim wynikiem tego śledztwa jest odkrycie obszarów, które wymagają szczególnej uwagi, co będzie z korzyścią dla misji ExoMars 2020”.
ExoMars 2020 w międzyczasie przeszedł istotny etap przeglądu, w ramach którego potwierdzono, że zgodnie z planem misja zostanie przygotowana na czas. Po uzyskaniu pełnej informacji o statusie projektu, przedstawiciele krajów członkowskich ESA w Radzie Programowej Lotów Załogowych, Mikrograwitacji i Eksploracji potwierdzili swoje zaangażowanie w misję, która obejmuje pierwszy łazik marsjański, którego zadaniem będzie wwiercenie się pod powierzchnię Marsa w poszukiwaniu śladów na istnienie życia na Czerwonej Planecie.
W międzyczasie sonda Trace Gas Orbiter rozpoczęła trwającą cały rok fazę aerohamowania poprzez regularne zanurzanie się w atmosferę Marsa, dzięki czemu na początku 2018 roku dotrze na ostateczną orbitę naukową. W trakcie dwóch sesji obserwacyjnych w listopadzie i w marcu sonda potwierdziła, że jej instrumenty naukowe są gotowe do pracy.
Oprócz głównego celu naukowego, jakim jest badanie gazów tworzących atmosferę Marsa, a które mogą być związane z aktywnością biologiczną lub geologiczną, orbiter będzie działał także jako przekaźnik danych dla łazika i platformy powierzchniowej ExoMars 2020.
Program ExoMars jest wspólnym przedsięwzięciem ESA i Roskosmosu.
Źródło: ESA