La missione ExoMars 2022 – che comprende il modulo di trasporto, il modulo di discesa, la piattaforma di superficie Kazachok e il rover Rosalind Franklin – ha completato i “test di rotazione” essenziali in preparazione del viaggio su Marte. Il rover gemello di Rosalind Franklin sulla Terra ha eseguito per la prima volta attività scientifiche di prova, tra cui la raccolta di campioni con il trapano e l’imaging ravvicinato. Inoltre, una nuova strategia relativa al paracadute è stata adottata in vista della prossima serie di test di caduta ad alta quota.
Il bilanciamento
La preparazione essenziale per il volo della missione su Marte e per immergersi nell’atmosfera del pianeta consiste nel garantire che la navicella sia perfettamente bilanciata durante la rotazione.
La missione ExoMars 2022 comprende quattro unità principali: il rover Rosalind Franklin gestito dall’ESA e la piattaforma di superficie Kazachok gestita da Roscosmos che svolgeranno attività scientifiche sulla superficie di Marte, il modulo di discesa in cui sono incapsulate e il modulo di trasporto che li porterà dalla Terra a Marte dopo il lancio.
Durante la fase di crociera verso Marte, l’intero “veicolo spaziale composito” (che comprende tutte e quattro le unità) ruoterà a circa 2,75 giri al minuto, al fine di stabilizzarsi sulla sua traiettoria. Il test di bilanciamento dinamico verifica che non vi siano squilibri che potrebbero indurre oscillazioni nello Spazio che richiederebbero troppo carburante per essere compensate. È anche importante che il veicolo spaziale sia bilanciato in modo che ruoti dolcemente attorno al suo asse di rotazione, per mantenere la sua antenna puntata verso la Terra, in modo che sia possibile un collegamento di comunicazione.
Quando il modulo di discesa verrà rilasciato vicino Marte, circa 30 minuti prima dell’ingresso in atmosfera, la velocità di rotazione originale verrà mantenuta fino a quando gli effetti atmosferici non prenderanno il sopravvento e finché non verrà dispiegato il primo paracadute. Il termine dello spinning si verificherà quando il sistema di propulsione sulla piattaforma di atterraggio entrerà in azione vicino alla superficie di Marte.
Pertanto, sono stati condotti due test di bilanciamento dinamico: un test per il veicolo spaziale composito completo e uno senza il modulo di trasporto, per il modulo di discesa con rover e piattaforma all’interno. In tutti i test, condotti presso le strutture della camera bianca di Thales Alenia Space a Cannes, in Francia, sono stati utilizzati i moduli di volo effettivi.
Durante il test con il composito della navicella, l’unità è stata sottoposta ad una rotazione fino a 30 rpm, corrispondente ad un’accelerazione centrifuga di 2g sul bordo esterno dello scudo termico del modulo di discesa.
Al termine dei test ambientali a Cannes, il veicolo spaziale tornerà nelle strutture di Thales Alenia Space a Torino, in Italia, a metà marzo, per ulteriori test funzionali.
Testare il rover
Nel frattempo, al Rover Operations Control Center (ROCC) di Torino, il “modello di prova di terra” di Rosalind Franklin ha completato un traguardo entusiasmante. Mentre il rover replica è ancora fermo nella camera bianca, il team operativo lo ha comandato come se fosse sulla superficie di Marte.
“È davvero emozionante aver utilizzato per la prima volta la catena di comandi ROCC come faremo durante la vera missione,” ha affermato Luc Joudrier, responsabile delle operazioni del rover ExoMars dell’ESA. “Abbiamo definito il “Piano di attività” del rover, lo abbiamo inviato al rover e successivamente abbiamo acquisito ed elaborato i dati. È fantastico vedere il ROCC lavorare in questo modo“.
Una delle attività consisteva nel testare il trapano di Rosalind Franklin, unico nel suo genere: per la prima volta nell’esplorazione di Marte un rover sarà in grado di recuperare campioni di suolo fino a 2 metri di profondità, dove antichi biomarcatori possono ancora essere preservati dalle forti radiazioni sulla superficie, per poi consegnarli al laboratorio a bordo. Nel recente test, al rover replica è stato ordinato di dispiegare il suo trapano con un finto campione a bordo, trasportandolo all’Analytical Laboratory Drawer. Nella realtà, su Marte, sarà un sofisticato laboratorio ad analizzare la composizione del campione.
Al rover è stato anche comandato di visualizzare il campione con il suo Close-Up Imager, situato nella parte inferiore dell’unità di perforazione.
La suite di telecamere panoramiche ad alta risoluzione è stata attivata anche come parte di un esercizio di calibrazione delle immagini.
Presto il rover gemello si sposterà nel Mars Terrain Simulation del ROCC per provare i comandi di mobilità e altri test funzionali. Gli operatori e gli scienziati del rover proveranno queste simulazioni molte volte e si concentreranno su diverse attività come parte del loro addestramento.
Nuova strategia di test del paracadute
I due principali paracadute che aiuteranno a far giungere la missione in sicurezza sulla superficie di Marte saranno protagonisti di un test di caduta in alta quota a maggio/giugno di quest’anno, a Kiruna, in Svezia. A seguito del test di caduta in alta quota nel novembre 2020, che ha fatto registrare alcuni danni localizzati, è stata adottata una nuova via da seguire.
“Abbiamo rivisto la nostra strategia per darci le migliori possibilità possibili di qualificare i paracadute ExoMars prima della fine di quest’anno, al fine di rispettare la nostra finestra di lancio del 2022“, ha spiegato Thierry Blancquaert, programme team leader ExoMars.
Oltre ai paracadute di Arescosmo, vengono ora prodotti anche i paracadute di nuova fabbricazione di Airborne Systems, che hanno contribuito a far giungere il rover Perseverance della NASA in sicurezza su Marte.
A differenza dell’approccio con un paracadute e una gru, usati dal rover Perseverance della NASA per atterrare su Marte, la missione ESA-Roscosmos ExoMars richiede due paracadute principali per aiutare a rallentare il modulo di discesa mentre si tuffa attraverso l’atmosfera.
La sequenza completa di dispiegamento è stata qualificata nel primo test di caduta in alta quota nel 2019 che ha visto un veicolo di prova di caduta dispiegato da un’altitudine di 29 km tramite un pallone stratosferico. Nello stesso test, sono stati osservati danni significativi alle coperture del paracadute. Ciò ha portato a una riprogettazione della sacca del paracadute e a una revisione della strategia di imballaggio, insieme a rinforzi per entrambe le coperture del paracadute. Le sacche e i paracadute modificati sono stati testati con successo nei primi test di estrazione dinamica a terra ad alta velocità presso le strutture NASA/JPL nel dicembre 2019. I danni originali sono stati anche replicati con successo in una serie di test a terra dedicati alla fine dello scorso anno, confermando le cause alla base delle anomalie osservate.
“Le nuove cappottine del paracadute sono più forti e robuste e le borse ridisegnate hanno già mostrato risultati promettenti, quindi non vediamo l’ora di finalizzare la logistica per la prossima opportunità di test di caduta in alta quota nel periodo di maggio-giugno, a Kiruna, in Svezia,” ha dichiarato Thierry.
Un successivo test di caduta in alta quota è previsto in Oregon, negli Stati Uniti, nel periodo settembre-novembre per massimizzare le opportunità di test. Se necessario, un’ultima opportunità potrebbe essere presa in considerazione a febbraio/marzo 2022 in Oregon.
La Missione ExoMars
La missione ExoMars verrà lanciata su un razzo Proton-M con uno stadio superiore Breeze-M da Bajkonur, in Kazakistan, nella finestra di lancio 20 settembre-1 ottobre 2022. Una volta atterrato in sicurezza nella regione di Oxia Planum il 10 giugno 2023, il rover lascerà la piattaforma di superficie, alla ricerca di siti geologicamente interessanti da perforare sotto la superficie, per scoprire se la vita è mai esistita sul nostro pianeta vicino.
Il programma ExoMars, uno sforzo congiunto tra ESA e Roscosmos, include anche il Trace Gas Orbiter, che orbita attorno a Marte dal 2016. Oltre alla propria missione scientifica, Trace Gas Orbiter fornirà servizi di trasmissione dati essenziali per la missione di superficie e sta già fornendo supporto per la trasmissione dei dati per le missioni di superficie della NASA, incluso l’arrivo del rover Mars 2020 Perseverance il mese scorso.
