Установлены причины катастрофы «Скиапарелли»

Завершилось независимое внешнее расследование обстоятельств и причин жесткой посадки демонстрационного модуля «Скиапарелли» российско-европейской миссии «ЭкзоМарс».

19 октября 2016 года при попытке спуска на поверхность Марса посадочный модуль экспедиции «ЭкзоМарс» потерпел катастрофу. Он вошел в атмосферу Марса на высоте около 122,5 километров со скоростью около 21 тысяч километров в час. Парашют модуля раскрылся на высоте около 11 километров при скорости 1650 километров в час. За 50 секунд до посадки связь с Schiaparelli – пропала. В итоге 300 килограммовый модуль упал на поверхность планеты со скоростью около 540 км/ч и взорвался. Для независимого расследования катастрофы была создана комиссия из экспертов, не работающих в настоящее время в Европейском космическом агентстве (ЕКА) под председательством генерального инспектора ЕКА. 18 мая 2017 они представили отчет о причинах катастрофы.
Исходя из результатов проведенных расследований, комиссия пришла к выводу, что она объясняется не отказом конкретной подсистемы или компонента, а скорее природным явлением, вызванным комбинацией различных параметров, которые не были должным образом спрогнозированы перед полетом. В результате конфликт в данных, поступавших в бортовой компьютер, привел к преждевременному прекращению выполнения последовательности процедур мягкой посадки.
Комиссия определила четыре основные причины, которые привели к неудаче Schiaparelli:
- Недостаточное моделирование динамики парашюта;
- Недостатки в работе инерциального измерительного блока и управления им со стороны блока навигации и контроля.
- недостаточный тщательный подход к обнаружению сбоев, их изоляция и восстановлению систем, а так же к прочности конструкции;
- Недостатки менеджмента.
Следует отметить, что Российская сторона не имеет отношения к катастрофе.
Комиссия восстановила последовательность событий во время катастрофы. 16 октября 2016 года демонстрационный посадочный модуль «Скиапарелли» штатно отделился от орбитального модуля TGO (Trace Gas Orbiter) на подлете к Марсу. Через три дня, 19 октября, Скиапарелли начал реализовывать последовательность операций по входу в атмосферу планеты и мягкой посадке.
Большая часть шестиминутного спуска прошла так, как ожидалось: модуль правильно вошел в атмосферу, специальный тепловой экран обеспечил его защиту на сверхзвуковых скоростях. Датчики на переднем и заднем щитах позволили собрать полезные научные и инженерные данные по воздействию марсианской атмосферы на тепловой щит. Во время спуска «Скиапарелли» передал телеметрию на орбитальный модуль. Эти данные оказали существенную роль в восстановлении цепочки событий во время посадки модуля.
Примерно через три минуты после входа в атмосферу был раскрыт парашют. В этот период была зафиксирована неожиданно высокая скорость вращения модуля. Это привело к искажению данных по скорости вращения на инерционном измерительном блоке и к ошибке программного навигационного обеспечения в оценке текущей высоты посадочного модуля.
При соотнесении этих данных с последующими радиолокационными измерениями компьютер посадочного аппарата вычислил, что модуль уже находится ниже уровня земли. Соответственно была дана преждевременная команда на сброс парашюта, кратковременное включение посадочных двигателей модуля, которые проработали 3 секунды вместо 30 секунд, и включение систем, которые модуль должен был активировать после посадки. В действительности он находился в свободном падении на высоте около 3,7 км, что привело к жесткой посадке на планету со скоростью 540 км/час.
В отчете комиссии отмечено, что модуль был очень близок к успешной посадке в запланированном месте и что была достигнута очень важная часть демонстрационных целей. В частности, стало понятно, что необходимо доработать программное обеспечение. Результаты также помогут улучшить компьютерные модели поведения парашюта и будут безусловно учтены при подготовке следующего этапа миссии «ЭкзоМарс» в 2020 году.
В настоящее время орбитальный модуль TGO осуществляет операции по выходу на рабочую круговую орбиту высотой около 400 км. В соответствии с программой операций по выходу на рабочую орбиту за счет атмосферного торможения во время прохождения перицентра — ближайшей к поверхности точке орбиты — TGO будет «задевать» верхние слои атмосферы и таким образом понемногу снижать скорость и, как следствие, апоцентр орбиты.
Проект «ЭкзоМарс» — совместный проект РОСКОСМОСА и Европейского космического агентства по исследованию Марса, его поверхности, атмосферы и климата с орбиты и на поверхности планеты. Экспедиция стартовала 14 марта 2016 с космодрома Байконур запуском ракеты-носителя "Протон-М" с космическим аппаратом, в состав которого вошли орбитальный модуль TGO (Trace Gas Orbiter) и демонстрационный спускаемый модуль «Скиапарелли».
По материалам Пресс-службы ГК Роскосмос

Модуль «Скиапарелли» с парашютом (фото ESA)

Планируемая схема посадки модуля «Скиапарелли». Он должен был войти в плотные слои атмосферы на высоте около 121 км со скоростью почти 21 000 км/ч.

«Сцепка» орбитального исследовательского комплекса Trace Gas Orbiter и спускаемого посадочного модуля «Скиапарелли». Показано расположение всех четырёх приборов TGO (Trace Gas Orbiter, орбитальный газовый индикатор).

Детальные изображения места крушения модуля Скиапарелли. 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) (Фото NASA/JPL-Caltech/University

‹ ›

@funscience to be continued...