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.
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.
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, как 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, а также при определенной влажности воздуха, 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.
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.
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.
***
Миссия ExoMars 2022 будет запущена ракетой «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М» с космодрома Байконур в пусковой период с 20 сентября по 1 октября 2022 года. После безопасной посадки в районе равнины Оксия на Марсе 10 июня 2023 года марсоход съедет с платформы на поверхность планеты и будет искать геологически интересные участки для подповерхностного бурения с тем, чтобы определить, существовала ли когда-либо жизнь на соседней планете. «ЭкзоМарс», совместная миссия ЕКА и Роскосмоса, также включает в себя орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter, который находится на орбите Марса с 2016 года. Помимо собственной научной миссии, Trace Gas Orbiter будет обеспечивать ретрансляцию данных для миссии ровера; он уже обеспечивает ретрансляцию данных для миссий НАСА, включая марсоход Perseverance, который прибыл на Марс в феврале 2021 года.