Спускаемый аппарат “Скиапарелли”

Модель модуля «Скиапарелли» на Парижском авиасалоне в 2013 году

«Скиапарелли» (Schiaparelli − the Entry, Descent and Landing Demonstrator Module, сокр. Schiaparelli EDM landerили Schiaparelli) — спускаемый аппарат, предназначенный для посадки на поверхность Марса в рамках космической программы «Экзомарс». Аппарат разработан и изготовлен Европейским космическим агентством.

«Скиапарелли» является составной частью космический аппарата «Экзомарс» 2016 года, запущенного 14 марта. Отделение спускаемого аппарата запланировано на 16 октября 2016 года в 14:42 UTC при подлёте к Марсу, до торможения орбитального модуля для перехода на орбиту вокруг планеты. Посадка «Скиапарелли» на поверхность запланирована на 19 октября 2016 года.

Задачи

Одной из основных задач научных программ к Марсу является поиск фактов и доказательств жизни на планете. Лучшим решением для этой задачи является посадка научных лабораторий на поверхность Марса. Важнейшим этапом такой программы является успешный вход в атмосферу, контролируемый спуск и мягкое касание поверхности.

«Скиапарелли» создан для отработки технологий ЕКА по контролируемому спуску аппаратов на поверхность Марса. Создание спускаемого аппарата в рамках программы «Экзомарс» предоставляет полезный опыт для промышленности Европейского Союза и позволяет провести эксперименты над новыми технологиями, которые будут задействованы в последующих научных программах к Марсу.

Конструкция

«Скиапарелли» сконструирован на основе технических решений, рассчитанных и протестированных ЕКА в ходе предыдущих исследований по программе «Экзомарс». Спускаемый модуль содержит ряд датчиков, собирающих данные о ходе работы основных систем и приборов, что и является основной задачей — проверка работоспособности аппарата и отработка мягкого спуска на поверхность Марса. Основными системами и приборами в конструкции аппарата являются: защитный кожух и теплозащитный экран, парашютная система, бортовой высотомер, двигательная установка для снижения скорости падения аппарата на основе однокомпонентного топлива — гидразина. Собранные данные с приборов и датчиков будут отправлены на Землю для оценки, на основе которых будет либо подтверждена работоспособность существующих систем, либо внесены изменения в конструкцию последующих европейских аппаратов по изучению Марса.

Научное оборудование

На своём борту спускаемый аппарат несёт следующее оборудование:

• DREAMS (Dust Characterisation, Risk Assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface) — комплекс приборов для измерения параметров окружающей среды на поверхности Марса. Включает в себя приборы:

• MetWind — измерение скорости и направления ветра;
• DREAMS-H — датчик влажности;
• DREAMS-P — датчик давления;
• MarsTem — измерение температуры вблизи поверхности Марса;
• SIS (Solar Irradiance Sensor) — измерение прозрачности атмосферы;
• MicroARES (Atmospheric Radiation and Electricity Sensor) — измерение электрических полей.

• AMELIA (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigations and Analysis) — датчики телеметрии и служебные системы. Сбор данных от входа в атмосферу Марса (~130 км) до завершения посадки аппарата. Использование полученных данных для исследования атмосферы и поверхности Марса.
• COMARS+ (Combined Aerothermal and Radiometer Sensors Instrument Package) — прибор с тремя комбинированными датчиками и широкополосным радиометром для измерения давления, температуры и тепловых потоков на тыльной части капсулы спускаемого аппарата при аэродинамическом торможении и спуске под парашютом в атмосфере Марса.
• DECA (Descent Camera) — телекамера снижения для съёмки места посадки при сближении «Скиапарелли» с поверхностью а также получение данных о прозрачности атмосферы. Планируется получить 15 монохромных снимков для отождествления точного места касания поверхности аппаратом.
• INRRI (Instrument for landing — Roving Laser Retroreflector Investigations) — уголковый отражатель для определения местонахождения Скиапарелли с помощью лидара, расположенного на искусственном спутнике Марса.

Хроника программы

Полёт к Марсу (14 марта — 16 октября)

Отделение и спуск (16 октября — 19 октября)

Время от входа спускаемого аппарата в атмосферу до его касания поверхности Марса займёт менее 6 минут.

«Скиапарелли» запрограммирован отделиться от основного орбитального модуля 16 октября 2016 года в 14:42 UTC, за три дня до планируемой посадки на поверхность Марса. Через 12 часов после отделения, основной орбитальный модуль проведёт коррекцию своей орбиты для предотвращения падения на планету вслед за спускаемым модулем.

19 октября «Скиапарелли» войдёт в атмосферу Марса на высоте примерно в 121 км от поверхности на скорости в 21 000 км/ч. В течение 3-4 минут скорость аппарата будет снижаться путём аэродинамического торможения – трения об плотные слои атмосферы. Лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном предотвратит перегрев аппарата, экран будет медленно плавиться и испаряться, унося поглощённое тепло от основной части спускаемого аппарата.

Когда скорость аппарата уменшится до 1 700 км/ч, на высоте 11 км над поверхностью, «Скиапарелли» развернёт парашют для дальнейшего снижения скорости спуска. Купол парашюта диаметром 12 метров развернётся менее, чем за секунду, и через 40 секунд, в течение которых уменьшится и прекратится раскачивание аппарата, будет сброшена лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном.

Когда парашют снизит скорость «Скиапарелли» до 250 км/ч, тыльная часть защитного кожуха аппарата вместе с парашютной системой будет сброшена. После этого аппарат включит бортовой высотомер и три ракетных двигателя, работающих на однокомпонентном топливе гидразине, для окончательного управляемого снижения скорости спуска. Бортовой высотомер будет постоянно измерять расстояние до поверхности планеты. На высоте около 2-х метров «Скиапарелли» зависнет на короткое время, затем выключит двигатели и упадёт на грунт.

Посадка аппарата произойдёт на скорости в пару метров в секунду. Посадка будет относительно жёсткой, но всю ударную нагрузку поглотит сминающийся элемент конструкции на нижней стороне аппарата, предотвращающий повреждения. Допускается наличие в месте посадки камней высотой 40 см, а наклон поверхности может составлять до 12 5°.

На поверхности (19 октября — )

19 октября «Скиапарелли» опустится на Плато Меридиана — относительно гладкую равнину, внутри посадочного эллипса, вытянутого на 100 км с востока на запад и на15 км с севера на юг. Координаты центра эллипса 6° з.д., 2° ю.ш. Район посадки «Скиапарелли» расположен примерно в 40 км северо-западнее от места посадки марсохода «Оппортьюнити» на Плато Меридиана в 2004 году.

По материалам Wikipedia