Скиапарелли (спускаемый аппарат)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
«Скиапарелли»
Maquette EDM salon du Bourget 2013 DSC 0192.JPG
Макет «Скиапарелли» на Парижском авиасалоне в 2013 году
Заказчик

Европа ЕКА

Производитель

Италия Италия, Франция Франция
 Thales Alenia Space

Оператор

ЕКА / Роскосмос

Задачи

экспериментальная посадка на Марс и проведение исследований

Запуск

14 марта 2016, 9:31:42 UTC
(в составе миссии Экзомарс)

Ракета-носитель

Россия Протон-М / «Бриз-М»

Стартовая площадка

Россия Байконур
Площадка №200

Длительность полёта

1 год, 6 месяцев, 1 день
(после старта ракеты-носителя)

NSSDC ID

2016-017A

Технические характеристики
Масса

577 кг

Размеры

диаметр:
2,4 м (спускаемого аппарата)
1,65 м (марсианской станции)
высота: 1,8 м

Источники питания

внутренний аккумулятор

Движитель

3 сборки по 3 двигателя на гидразине, тягой в 400 Н каждый

Срок активного существования

до 10 солов на поверхности

Посадка на небесное тело

19 октября 2016

Координаты посадки

6° з.д. ±100 км, 2° ю.ш. ±15 км.

Целевая аппаратура
Транспондеры

UHF

Сайт проекта
Commons-logo.svg «Скиапарелли» на Викискладе

«Скиапарелли» (англ. Schiaparelli − the Entry, Descent and Landing Demonstrator Module, сокр. Schiaparelli EDM lander или Schiaparelli) — спускаемый аппарат, разработанный Европейским космическим агентством в рамках космической программы «Экзомарс». Назван в честь итальянского астронома и исследователя Марса Джованни Скиапарелли[1].

Главной задачей «Скиапарелли» была отработка технологий входа в атмосферу, спуска, посадки на поверхность Марса. Также аппарат нёс дополнительные научные приборы для измерения электрических полей и замеров концентрации атмосферной пыли.

«Скиапарелли» был запущен вместе с орбитальным модулем «Трейс Гас Орбитер» (TGO) в составе аппарата «Экзомарс-2016» с площадки № 200/39 космодрома Байконур 14 марта 2016 года в 9:31:42 UTC. 16 октября «Скиапарелли» отделился от TGO при подлёте к Марсу и спустя 3 дня вошёл в атмосферу планеты.

Сигнал от спускаемого аппарата прервался в момент спуска. Спускаемый модуль разбился (совершил жёсткую посадку) 19 октября. Причиной крушения спускаемого модуля «Скиапарелли», послужил сбой в работе инерциального измерительного блока, в результате чего была неверно рассчитана высота. Сбой в работе блока, измеряющего угловые скорости, произошёл при входе модуля в атмосферу Марса. «Скиапарелли» совершил свободное падение с высоты от 2 до 4 километров и разбился о поверхность Марса, разогнавшись до скорости более 300 км/ч.

21 октября 2016 года ЕКА официально подтвердило гибель аппарата[2][3]. Тем не менее, перед жёсткой посадкой «Скиапарелли» передал на TGO (а тот — на Землю) данные своих измерений и параметры работы своих систем, на основании которых в бортовое обеспечение миссии «Экзомарс-2020» будут внесены необходимые изменения[4].

Задачи[править | править вики-текст]

«Скиапарелли» создан ЕКА для испытания технологии посадки на поверхность Марса: отработки входа в атмосферу, контролируемого спуска и мягкой посадки[5]. Кроме того, «Скиапарелли» ставилась задача провести первые измерения электрических полей и замеры концентрации атмосферной пыли. Эти данные могли бы обеспечить новое понимание роли электрических сил в подъёме пыли над поверхностью, который, возможно, является первопричиной возникновения пылевых бурь[6].

Изначально планировалась установка 11 дополнительных научных приборов под общим названием «полезная нагрузка Гумбольдта» для проведения геофизических исследований (в частности, для изучения внутреннего строения Марса)[7], но в начале 2009 года этот проект отменили из-за недостаточного финансирования[8].

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 освоения Марса[5].

Конструкция[править | править вики-текст]

«Скиапарелли» оснащён лобовым теплозащитным экраном и тыльным защитным кожухом, парашютной системой, радаром, навигационно-управляющей системой с инерциальными измерительными устройствами и двигательной установкой для окончательного уменьшения скорости снижения аппарата, работающей на гидразине. Спускаемый аппарат содержит ряд датчиков, собирающих информацию о ходе работы систем и приборов. Наиболее важная часть данных, получаемых в ходе посадки, передается в режиме реального времени на TGO и отправляется на Землю. Полный объём данных TGO получит уже после посадки «Скиапарелли».

У «Скиапарелли» отсутствовал долговременный источник энергии: для электроснабжения научных приборов разработаны аккумуляторы, заряда которых хватило бы на 2-8 суток. Вкупе с малым пространством для расположения приборов, возможности аппарата с точки зрения исследований были ограничены[9].

Центр управления межпланетной станцией «ЭкзоМарс-2016» в Дармштадте получил всю телеметрию переданную «Скиапарелли» в реальном времени[10]. На основе этих данных либо подтвердится работоспособность существующих систем, либо будут внесены изменения в конструкцию последующих европейских аппаратов по изучению Марса[5].

«Скиапарелли» сконструирован с использованием технических решений, разработанных и протестированных ЕКА в ходе более ранних исследований по программе «Экзомарс».

Научное оборудование[править | править вики-текст]

На борту спускаемого аппарата установлено следующее оборудование[5]:

  • 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 кожуха спускаемого аппарата при аэродинамическом торможении и спуске под парашютом в атмосфере Марса.
  • AMELIA (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigations and Analysis) — датчики телеметрии и служебные системы. Сбор данных от входа в атмосферу Марса (~130 км[11]) до завершения посадки аппарата. Использование полученных данных для исследования атмосферы и поверхности Марса.
  • DECA (Descent Camera) — телекамера для съёмки поверхности во время снижения «Скиапарелли» при посадке, а также получение данных о прозрачности атмосферы. Планируется получить 15 монохромных, чёрно-белых снимков для отождествления точного места касания поверхности аппаратом[11].
  • 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.
  • INRRI (Instrument for landing — Roving Laser Retroreflector Investigations) — уголковый отражатель для определения местонахождения Скиапарелли с помощью лидара, расположенного на искусственном спутнике Марса.

Хроника программы[править | править вики-текст]

Запуск и полёт к Марсу (14 марта — 16 октября)[править | править вики-текст]

Запуск «Скиапарелли» и TGO в составе космического аппарата «ЭкзоМарс» состоялся 14 марта 2016 года в 9:31:42 UTC с космодрома Байконур. После успешного вывода в космос ракетой-носителем «Протон-М» двигатели разгонного блока «Бриз-М» перевели космический аппарат на траекторию полёта к Марсу. Аппарат достиг орбиты красной планеты через семь месяцев, 16 октября.

Отделение и спуск (16 октября — 19 октября)[править | править вики-текст]

Отделение демонстрационного десантного модуля «Скиапарелли» от орбитального модуля «Трейс Гас Орбитер» космического зонда «ЭкзоМарс» произошло 16 октября 2016 года[12], за три дня до планируемой посадки на поверхность Марса. Через 12 часов после отделения, орбитальный модуль провёл коррекцию траектории полёта для предотвращения падения на планету вслед за спускаемым модулем.

Планировалось, что во время своего спуска «Скиапарелли» должен был проводить различные измерения для последующего изучения[13].

19 октября «Скиапарелли» вошёл в атмосферу Марса на скорости в 21 000 км/ч (условная граница атмосферы на высоте примерно в 122,5 км от поверхности). В течение 3-4 минут скорость аппарата снижалась путём аэродинамического торможения — трения о плотные слои атмосферы. Лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном предотвратила перегрев аппарата, экран медленно плавился и испарялся, унося поглощённое тепло от основной части спускаемого аппарата, размещённой внутри кожуха.

На высоте 11 км над поверхностью, когда скорость аппарата уменьшилась до 1700 км/ч, над «Скиапарелли» развернулся парашют для дальнейшего снижения скорости спуска. Купол парашюта диаметром 12 метров развернулся менее чем за секунду, и через 40 секунд, в течение которых уменьшалось и прекращалось раскачивание аппарата, была сброшена лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном.

Посадка была запланирована на плато Меридиана — относительно гладкой равнине, внутри посадочного эллипса, вытянутого на 100 км с востока на запад и на 15 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[14].

Во время посадки спускаемого аппарата данные с его борта принимали станции дальней связи Европейского космического агентства (система ESTRACK), НАСА (система DSN) и российские наземные станции «Медвежьи озера» и калязинская[15].

Авария[править | править вики-текст]

Предполагается, что спуск на парашюте прошёл штатно, однако за 50 секунд до ожидаемой посадки сигнал от «Скиапарелли» пропал[16][17]. Касание аппарата поверхности Марса должно было произойти в 14:48 UTC, но неполные данные от модуля во время посадки на Марс, которые были переданы через спутник-ретранслятор «Марс-экспресс» на Землю, не позволили специалистам сделать выводы о состоянии аппарата[18].

К утру 20 октября была получена вся телеметрия с TGO о маневрах «Скиапарелли» во время посадки. После неполного анализа данных было подтверждено, что, возможно, отстрел парашюта произошёл несколько раньше запланированного, а двигатели мягкой посадки могли выключиться на слишком большой высоте[10][19].

Фотографии MRO места падения «Скиапарелли» 29 мая 2016 и 20 октября 2016

21 октября Европейское космическое агентство официально подтвердило, что «Скиапарелли» разбился о поверхность Марса[20][21]. Факт крушения установлен благодаря фотоснимкам с американского спутника «Mars Reconnaissance Orbiter». Сравнив между собой два кадра, сделанных до и после посадки модуля, команда миссии обнаружила тёмное пятно размерами 15x40 метров (вероятно, ударный кратер от аппарата) и светлое, которое может быть парашютом «Скиапарелли». Расстояние между объектами составляет один километр. Место крушения «Скиапарелли» находится всего в 5,4 километрах к западу от планируемого места посадки, то есть внутри намеченного посадочного эллипса[22][20].

Снимок места падения «Скиапарелли», сделанный камерой HiRISE 25 октября 2016 года. Видны ударный кратер и тёмные следы вокруг него (почти в центре слева), парашют и задний теплозащитный экран (слева внизу) и передний тепловой щит (справа вверху)

27 октября опубликованы новые фотографии места падения «Скиапарелли» в высоком разрешении, сделанные зондом MRO[23]. По предварительным данным, на них зафиксированы ударный кратер и тёмные следы (возможно, взрыва топливных баков[24]) вокруг него, парашют, тыловый и лобовой теплозащитные экраны[25]. Также заметны белые точки на поверхности — их происхождение пока точно неизвестно[23]. Благодаря детальным снимкам примерно оценены размеры кратера: 2,4 метра в диаметре и 50 см в глубину. Участники миссии MRO планируют получить новые снимки места крушения «Скиапарелли», которые помогут провести дополнительный анализ зафиксированных объектов: к примеру, учёные хотят разобраться в природе черной дугообразной линии, исходящей от места падения в восточном направлении[26].

Причины крушения[править | править вики-текст]

Предварительные выводы основаны на результатах технического расследования. Причиной крушения спускаемого модуля стал сбой в инерциальной измерительной системе аппарата. В течение 1 секунды система выдавала отрицательное значение высоты, как если бы аппарат уже достиг поверхности. Этого оказалось достаточно для того, чтобы на высоте 3,7 километра посадочный компьютер отстрелил парашют, на короткое время включил тормозные двигатели модуля, а также включил ряд «наземных» приборов[3][2]. Согласно оценке ЕКА, аппарат совершил свободное падение с высоты от двух до четырёх километров и набрал значительную скорость, которая в момент столкновения составила более 300 км/ч[20].

По данным от мая 2017 года причиной отказа спускаемого аппарата «Скиапарелли» является ошибка бортового компьютера. Это вызвало преждевременное прекращение выполнения программ спуска. К такому выводу пришли специалисты Европейского космического агентства (ЕКА), проводившие независимое расследование[27].

Несмотря на потерю аппарата, в ЕКА отмечают, что «Скиапарелли» выполнил свою главную задачу: тестирование системы посадки на поверхность Марса, и успел передать 80 % от запланированного объёма данных[28].

Спецификация[править | править вики-текст]

Диаметр спускаемого аппарата 2,4 м (7,9 фута)[29]
Диаметр автоматической марсианской станции 1,65 м (5,4 фута)
Высота 1,8 м (5,9 фута)
Масса 577 кг (1270 фунтов)
С учетом топлива
Материал теплозащитного экрана Norcoat Liege
Несущая конструкция Алюминиевый сэндвич с полимерным
покрытием, усиленным углеродным волокном
Парашют Тип: диск-щель-пояс, диаметр
купола 12 м (39 футов)
Двигательная установка 3 сборки из 3 двигателей каждая[5]
Источник питания Аккумуляторы
Связь УКВ-связь с «Трейс Гас Орбитер» и другими
спутниками Марса с совместимой радиоаппаратурой

Места посадок автоматических станций на Марсе[править | править вики-текст]

Горы Тарсис Равнина Эллада Гора Олимп Долины Маринер Земля Аравия Амазонское плато Гора Элизий Равнина Исиды Киммерийская земля Равнина Аргир Гора АльбаКарта Марса
Описание изображения

Viking Lander model.jpg

Maquette EDM salon du Bourget 2013 DSC 0192.JPG

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. ExoMars lander module named Schiaparelli (англ.). ЕКА (8 November 2013). Проверено 01 ноября 2016.
  2. 1 2 Schiaparelli landing investigation makes progress (англ.). ESA (23.11.2016).
  3. 1 2 Марсианский модуль Schiaparelli разбился из-за ошибки в измерительном блоке (рус.). ТАСС (23.11.2016).
  4. Эйсмонт Н., Батанов О. «ЭкзоМарс»: от миссии-2016 к миссии-2020 // Наука и жизнь. — 2017. — № 4. — С. 13.
  5. 1 2 3 4 5 Schiaparelli: the ExoMars Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (англ.). ЕКА (14 марта 2016). Проверено 17 марта 2016.
  6. First light for ExoMars (англ.). ЕКА (14 April 2016). Проверено 02 ноября 2016.
  7. The ExoMars Instruments. European Space Agency (1 февраля 2008). Проверено 02 ноября 2016. Архивировано 26 октября 2012 года.
  8. Амос, Джонатан. «Сократили европейские полеты на Марс» (англ.), BBC News (15 июня 2009). Проверено 02 ноября 2016.
  9. ExoMars Trace Gas Orbiter and Schiaparelli Mission (2016) (англ.). ЕКА. Проверено 02 ноября 2016.
  10. 1 2 Роскосмос и ЕКА. Специалисты расшифровывают телеметрию «Скиапарелли». Роскосмос. Проверено 20 октября 2016.
  11. 1 2 ExoMars MediaKit, 2016, p. 10.
  12. Новости. РОСКОСМОС. НОВЫЙ ЭТАП МИССИИ «ЭКЗОМАРС-2016». Роскосмос (16 октября 2016).
  13. Департамент коммуникаций ГК «РОСКОСМОС». ExoMars: на пути к Красной планете) (рус.). Журнал Новости Космонавтики (14.04.2016).
  14. ExoMars 2016 landing site (англ.). ЕКА (13 марта 2016). Проверено 25 марта 2016.
  15. «Россия решает сразу две задачи»
  16. Связь с модулем "Скиапарелли" на Марсе пропала за 50 секунд до посадки. Интерфакс (20 октября 2016). Проверено 02 ноября 2016.
  17. ExoMars TGO reaches Mars orbit while EDM situation under assessment (англ.). ЕКА (19 October 2016).
  18. В ЕКА рассказали о нештатной посадке Schiaparelli, ТАСС. Проверено 20 октября 2016.
  19. Schiaparelli descent data: decoding underway (англ.). EКА (20 October 2016). — «The thrusters were confirmed to have been briefly activated although it seems likely that they switched off sooner than expected». Проверено 21 октября 2016.
  20. 1 2 3 Mars Reconnaissance Orbiter views Schiaparelli landing site (англ.). ЕКА. Проверено 01 ноября 2016.
  21. Модуль "Скиапарелли" разбился при посадке на Марс, Интерфакс (21 октября 2016). Проверено 01 ноября 2016.
  22. Роскосмос и ЕКА. Первые фотографии с места предполагаемой посадки «Скиапарелли». Роскосмос. Проверено 01 ноября 2016.
  23. 1 2 Detailed images of Schiaparelli and it's descent hardware on Mars (англ.). ЕКА (27 October 2016). Проверено 02 ноября 2016.
  24. Место гибели марсианского зонда Schiaparelli сняли в высоком разрешении. Газета.ру (27 октября 2016). Проверено 02 ноября 2016.
  25. На снимках с места крушения «Скиапарелли» заметили загадочные пятна. Lenta.ru (28 октября 2016). Проверено 02 ноября 2016.
  26. Зонд MRO передал на Землю детальные фото места крушения "Скиапарелли". РИА Новости (27 октября 2016). Проверено 02 ноября 2016.
  27. Schiaparelli landing investigation completed. Портал Европейского космического агентства. 24 мая 2017 года.
  28. Johann-Dietrich Wörner. Spacecraft are tricky... and engineering is an art form (21 октября 2016). Проверено 01 ноября 2016.
  29. ExoMars. Russian Space Web. Проверено 22 октября 2013.

Литература[править | править вики-текст]

  • Emily Baldwin, Stuart Clark, Daniel Scuka and Karen O’Flaherty. ExoMars MediaKit / Communication, Outreach and Education Group

Directorate of Science. ЕКА. — 2016.

Ссылки[править | править вики-текст]