参见外火星降落伞戏剧性的高空跌落测试-在超音速下完美地执行

外火星降落伞高空坠落测试

在经历了几周的恶劣天气和强风之后,ExoMars降落伞的最新一对高空降落测试在瑞典的基卢纳进行。15米宽的第一级主降落伞在超音速下表现完美,而35米宽的第二级降落伞只遭受了轻微的损伤,但正如预期的那样使着陆平台的模型减速。

欧洲航天局和俄罗斯宇航局的ExoMars任务,包括罗莎琳德·富兰克林漫游者和卡扎乔克表面平台,计划于2022年9月发射。经过9个月的星际巡航后,载有探测器和平台的降落舱将以每小时21,000公里的速度进入火星大气层。

ExoMars 2022降落伞部署序列

ExoMars 2022降落伞部署序列。ExoMars的降落伞部署序列将于2023年将一个表面平台和探测器送到火星表面(随后于2022年发射)。图形是不缩放的,降落伞的颜色只是为了说明的目的。
这幅图突出了有关降落伞的主要事件,这一序列是在3.8米宽的进入舱在大气层中显著减速后启动的。然后,第一个飞行员降落伞展开,不久之后,第一个主级降落伞,直径15米,有一个圆盘间隙带设计。它将在模块仍以超音速飞行时打开,并在第二飞行员降落伞和第二级主降落伞以亚音速启动之前被抛出。第二级主降落伞采用环槽设计,直径35米,是迄今为止在火星上飞行的最大降落伞。
第二飞行员降落伞保持与主降落伞相连,以防止展开的降落伞反弹。在下降的后期阶段(如图所示),空壳的前隔热罩将被丢弃,着陆平台将被释放,进行最后的下降和推进制动阶段。一旦安全到达火星表面,它随后将为火星车设置斜坡,使其向下行驶并到达火星。
来源:欧洲航天局

减速需要一个隔热罩,两个主降落伞-每个都有自己的飞行员降落伞提取-和一个倒退火箭推进系统触发前20秒着陆。15米宽的第一级主降落伞在下降模块仍以超音速飞行时打开,35米宽的第二级主降落伞以亚音速展开。

在2019年和2020年进行了一系列失败的降落测试后,调整和测试ExoMars降落伞一直是首要任务。该团队通过地面快速周转改进了设计动态提取测试在美国宇航局位于加州的喷气推进实验室。为了在进行高空坠落测试前降低风险,欧洲航天局从美国制造商Airborne Systems订购了备用降落伞,该公司正是“毅力”的降落伞系统的交付方。

最近的跌落试验于6月24日和25日在瑞典空间公司Esrange设施进行。每次高空降落测试都是用一个充气的同温层气球将一个模拟的下降模块升到29公里的高度。释放后,从炸面圈袋中控制抽取主降落伞,启动飞行员降落伞抽取。

第一次测试的重点是验证机载系统的备用超音速降落伞——这是在这次ExoMars测试活动中对这种降落伞的第一次下落测试。第二天晚上进行了第二次测试,使用的是由意大利Arescosmo公司交付的改装过的亚音速降落伞和包。每次测试都被设计为在进入火星、下降和着陆期间施加预期的满载,所有这些都有额外的安全裕度。

ExoMars降落伞成功回收

ExoMars降落伞成功回收。信贷:涡度

“我们很高兴地报告,第一个主降落伞表现完美:我们有了可以飞到火星的超音速降落伞设计,”ExoMars项目负责人Thierry Blancquaert说,并指出“至少还有两次机会来测试这个降落伞设计,以获得进一步的信心”。

“第二个主降落伞的性能并不完美,但多亏了对袋子和伞盖的调整,性能得到了很大改善。在平稳地从袋子中取出后,我们在最后的充气过程中意外地经历了飞行员降落伞的脱离。这可能意味着主降落伞顶盖的某些部分承受了额外的压力。这造成了一个撕裂,并被凯夫拉尔加固环所控制。尽管如此,它还是实现了预期的减速,下降模块恢复到良好状态。”

在确定下一对预计将于2021年10月/ 11月在美国俄勒冈州进行的坠落测试之前,该团队将对这一新异常的起源进行更详细的研究。之前的问题,由于伞和包之间的摩擦,现在似乎解决了。

任何对降落伞系统的调整都将首先在NASA/喷气推进实验室的动态提取试验台上进行测试,以检查袋子的释放是如何发生的,就像它在火星大气中会发生的那样。这些测试可以快速重复,降低异常风险。

外火星降落伞高空坠落测试

在基律纳进行的ExoMars降落伞高空坠落测试中回收。信贷:涡度

高空坠落测试需要复杂的后勤和严格的天气条件,这使得它们难以计划,而且如果情况发生变化,往往会在最后一刻中止。在不同高度的风速和方向必须考虑到气球的平稳上升和地面上的硬件回收,因为降落区域只能通过直升机访问。

正在测试的系统旨在向地面控制中心实时提供一些遥测数据,以评估减速剖面。然而,测试的真正结果需要找回降落伞、袋子、硬盘和高分辨率摄像机。

蒂埃里补充说:“我们每天24小时、每周7天都在起跑线上,等待一个月的合适测试窗口。”“我们为最终完成这些测试感到欣慰,并感谢所有地面团队在新冠肺炎相关限制条件下努力完成测试、找回和检查降落伞。”

对遥测数据的分析将有助于将主降落伞的展开与充气模型联系起来。该小组现在将致力于了解第二个飞行员降落伞脱离,并在下一次高空坠落测试前提出解决这个问题的措施。

在高空坠落测试中,ExoMars降落伞展开

这是ExoMars的完美部署。信贷:涡度

所有降落伞系统鉴定活动都由涉及欧空局项目的联合小组管理和进行(由技术、工程和质量理事会),意大利泰利斯阿莱尼亚航天公司ExoMars主承包商,位于都灵),法国泰利斯阿莱尼亚航天公司降落伞系统领先,在戛纳),涡度在英国(降落伞设计和测试分析,在牛津)和Arescosmo在意大利(在Aprilia生产降落伞和包)。NASA/ jpl -加州理工学院提供了工程咨询、使用动态提取测试设施和现场支持在这些测试。提取测试是通过与机载系统公司的工程支持合同支持的,该公司还提供了美国宇航局的火星2020降落伞,并由自由飞行企业提供降落伞折叠和包装设施。机载系统公司也从2021年开始提供降落伞设计和制造服务。

靠近空间公司在俄勒冈州提供气球发射服务。瑞典航天公司Esrange设施在基律纳提供气球发射服务。

ExoMars任务将于2022年9月20日至10月1日在哈萨克斯坦拜科努尔用质子- m火箭和Breeze-M上部级发射。一旦安全着陆在Oxia平面2023年6月10日,“好奇号”将驶离火星表面平台,寻找有地质意义的地点,在地表下进行钻探,以确定我们的邻居火星上是否曾经存在生命。ExoMars计划是欧洲航天局和俄罗斯航天局的联合努力,还包括自2016年以来一直围绕火星运行的微量气体轨道器。除了自身的科学任务外,“痕量气体轨道器”还将为火星表面任务提供必要的数据中继服务;它是已经为NASA的表面任务提供数据中继支持其中包括将于2021年2月抵达的“火星2020”毅力号探测器。

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