Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) zakończyła imponującą serię testów przy dużej prędkości, które bardziej przypominają hitowe akrobacje niż tradycyjne badania naukowe. Przygotowując się do przyszłej misji ExoMars, inżynierowie wystrzelili 20 miniaturowych kapsuł ze specjalistycznego działa gwintowanego z prędkością przekraczającą 4200 km/h** – czyli prawie czterokrotnie większą od prędkości dźwięku.
Pomimo niewielkiej skali obiektów, stawka jest tutaj wysoka. Testy te stanowią krytyczny krok w walidacji technologii niezbędnych do bezpiecznego wylądowania łazika Rosalind Franklin na powierzchni Marsa. Wystrzelenie misji zaplanowano na 2028.
Testowanie fazy „Wejście, zejście i lądowanie”.
Główna trudność każdej misji na Marsa polega nie tyle na dotarciu na planetę, ile na przetrwaniu przejścia jej atmosfery. Aby rozwiązać ten problem, ESA opracowała Moduł wejścia, zejścia i lądowania (EDLM). Przed stworzeniem wersji pełnowymiarowej inżynierowie musieli upewnić się, że konstrukcja aerodynamiczna wytrzyma ekstremalne obciążenia wynikające z ponownego wejścia w atmosferę.
W tym celu stworzono modele kapsułek w zmniejszonej skali o średnicy 3 cali. Każdy model został wyposażony w czułe obwody elektroniczne monitorujące aerodynamikę lotu w czasie rzeczywistym. Kapsuły zostały wystrzelone do specjalnej komory testowej, która symulowała warunki naddźwiękowe, jakie napotka statek kosmiczny, spadając przez marsjańską atmosferę.
Podczas tych krótkich lotów, trwających około 230 metrów, czujniki zebrały kluczowe dane dotyczące następujących parametrów:
* Profile przyspieszenia
* Stabilność trajektorii
* Ruch aerodynamiczny
Dlaczego to ma znaczenie: przeżycie 17 000 G
Znaczenie tych testów polega na ogromnym obciążeniu fizycznym, któremu poddano sprzęt. Pomimo zabawkowego wyglądu, te miniaturowe kapsułki wytrzymywały przyspieszenia prawie 17 000 g. Dla porównania: pilot myśliwca może stracić przytomność przy ciężarze 9 g; kapsuły te wytrzymywały obciążenie prawie dwa tysiące razy większe, bez uszkodzeń konstrukcyjnych.
Dane te mają kluczowe znaczenie, ponieważ lądowanie na Marsie jest niezwykle trudne. Cienka atmosfera planety zapewnia niewielki opór, co zmusza statki kosmiczne do polegania na wyrafinowanych osłonach termicznych i spadochronach, aby móc zmniejszać prędkości naddźwiękowe. Jakikolwiek błąd w konstrukcji aerodynamicznej może skutkować katastrofalną awarią, jak to miało miejsce w poprzednich próbach.
„Wysłanie obiektu na inną planetę i umożliwienie mu przetrwania bolesnego zejścia przez atmosferę tego świata, przy jednoczesnym zachowaniu integralności delikatnych instrumentów, to niewielka zasługa.”
Krytyczny krok dla ExoMars
Misja ExoMars stanowi poważny przełom w europejskim programie kosmicznym. Łazik Rosalind Franklin ma za zadanie wiercić głęboko w marsjańskiej glebie w poszukiwaniu śladów dawnego lub współczesnego życia. Jednak potencjał naukowy urządzenia zależy całkowicie od jego bezpiecznego dostarczenia.
Pomyślne testowanie tych mikromodeli dostarczyło Trybunałowi krytycznych danych do sprawdzenia działania pełnoskalowego EDLM, zmniejszając w ten sposób ryzyko. Te „mikrostarty” stanowią skuteczny i opłacalny sposób identyfikowania potencjalnych problemów aerodynamicznych na wczesnym etapie prac rozwojowych, zapewniając możliwie najsolidniejszą procedurę lądowania po wystartowaniu misji w 2028 r.
Wniosek
Pomyślne wystrzelenie 20 miniaturowych kapsuł było głównym osiągnięciem inżynieryjnym programu ExoMars. Poddając modele w skali ekstremalnym warunkom naddźwiękowym i ogromnym siłom przeciążenia, ESA potwierdziła wydajność aerodynamiczną swojego lądownika, wykonując kolejny krok w kierunku bezpiecznego dostarczenia łazika nowej generacji na Czerwoną Planetę.
