Het onderzoek naar de noodlanding van de ExoMars Schiaparelli-module heeft geconcludeerd dat tegenstrijdige informatie in de boordcomputer ervoor zorgde dat de afdalingsreeks voortijdig eindigde.

De Schiaparelli-inzending, daal- en landingsdemonstratiemodule gescheiden van het moederschip, de Trace Gas Orbiter, zoals gepland op 16 oktober vorig jaar, en koerste drie dagen naar Mars.

Een groot deel van de afdaling van zes minuten op 19 oktober verliep zoals verwacht:de module ging correct de atmosfeer in, met het hitteschild dat het beschermt bij supersonische snelheden. Sensoren op de voor- en achterschilden verzamelden nuttige wetenschappelijke en technische gegevens over de atmosfeer en het hitteschild.

Telemetrie van Schiaparelli werd doorgegeven aan het hoofdvaartuig, die tegelijkertijd in een baan rond de Rode Planeet kwam - de eerste keer dat dit was bereikt tijdens de verkenning van Mars. Deze realtime transmissie bleek van onschatbare waarde bij het reconstrueren van de zich ontvouwende reeks gebeurtenissen.

Op hetzelfde moment dat de orbiter Schiaparelli's uitzendingen opnam, ESA's Mars Express-orbiter bewaakte ook het draaggolfsignaal van de lander, net als de Giant Metrewave Radio Telescope in India.

In de dagen en weken daarna NASA's Mars Reconnaissance Orbiter heeft een aantal afbeeldingen gemaakt om de module te identificeren, het voorscherm, en de parachute nog steeds verbonden met het achterschild, op Mars, zeer dicht bij de beoogde landingsplaats.

De afbeeldingen suggereerden dat deze stukjes hardware zoals verwacht van de module waren gescheiden, hoewel de komst van Schiaparelli duidelijk met hoge snelheid was verlopen, met puin verspreid over de plaats van inslag.

Het onafhankelijk extern onderzoek, voorgezeten door de inspecteur-generaal van ESA, is nu afgerond.

Het identificeert de omstandigheden en de grondoorzaken, en doet algemene aanbevelingen om dergelijke gebreken en zwakheden in de toekomst te voorkomen. Het rapportoverzicht is hier te downloaden.

Ongeveer drie minuten na het binnendringen van de atmosfeer ontvouwde de parachute zich, maar de module ondervond onverwacht hoge rotatiesnelheden. Dit resulteerde in een korte 'verzadiging' – waarbij het verwachte meetbereik wordt overschreden – van de Inertial Measurement Unit, die de rotatiesnelheid van de lander meet.

De verzadiging resulteerde in een grote attitude-inschattingsfout door de begeleiding, navigatie- en besturingssysteemsoftware. De onjuiste houdingsschatting, in combinatie met de latere radarmetingen, resulteerde in de computer te berekenen dat het onder het maaiveld was.

Dit resulteerde in het vroegtijdig loslaten van de parachute en de back-shell, een kort afvuren van de stuwraketten gedurende slechts 3 sec in plaats van 30 sec, en de activering van het systeem op de grond alsof Schiaparelli was geland. Het oppervlaktewetenschapspakket stuurde één huishoudgegevenspakket terug voordat het signaal verloren ging.

In werkelijkheid, de module was in vrije val van een hoogte van ongeveer 3,7 km, resulterend in een geschatte botssnelheid van 540 km/u.

In het rapport van de Schiaparelli Inquiry Board werd opgemerkt dat de module zeer dicht bij een succesvolle landing op de geplande locatie was en dat een zeer belangrijk deel van de demonstratiedoelstellingen werd bereikt. Uit de vluchtresultaten bleek dat er software-upgrades nodig waren, en zal helpen bij het verbeteren van computermodellen van parachutegedrag.

"Het realtime doorgeven van gegevens tijdens de afdaling was cruciaal voor deze diepgaande analyse van het lot van Schiaparelli, " zegt David Parker, ESA's directeur van bemande ruimtevaart en robotexploratie.

"We zijn de teams van hardwerkende wetenschappers en ingenieurs enorm dankbaar die de wetenschappelijke instrumenten hebben geleverd en de onderzoeken op Schiaparelli hebben voorbereid, en betreuren ten zeerste dat de resultaten werden ingeperkt door het vroegtijdige einde van de missie.

"Er waren duidelijk een aantal punten die meer aandacht hadden moeten krijgen in de voorbereiding, validatie en verificatie van de invoer, daal- en landingssysteem.

"We zullen de geleerde lessen meenemen terwijl we ons blijven voorbereiden op de ExoMars 2020-rover- en oppervlakteplatformmissie. Landen op Mars is een meedogenloze uitdaging, maar een die we moeten aangaan om onze uiteindelijke doelen te bereiken."

"Interessant, als de verzadiging niet had plaatsgevonden en de laatste fasen van de landing succesvol waren geweest, we zouden waarschijnlijk niet de andere zwakke plekken hebben geïdentificeerd die hebben bijgedragen aan het ongeluk, " merkt Jan Woerner op, directeur-generaal van ESA. "Als direct resultaat van dit onderzoek hebben we de gebieden ontdekt die bijzondere aandacht vereisen en die de missie van 2020 ten goede zullen komen."

xoMars 2020 heeft sindsdien een belangrijke beoordeling doorstaan ​​die bevestigt dat het op schema ligt om het lanceringsvenster te halen. Na volledig geïnformeerd te zijn over de status van het project, ESA-lidstaten bij de bemande ruimtevlucht, Microgravity and Exploration Programme Board reconfirmed their commitment to the mission, which includes the first Mars rover dedicated to drilling below the surface to search for evidence of life on the Red Planet.

Meanwhile the Trace Gas Orbiter has begun its year-long aerobraking in the fringes of the atmosphere that will deliver it to its science orbit in early 2018. The spacecraft has already shown its scientific instruments are ready for work in two observing opportunities in November and March.

In addition to its main goal of analysing the atmosphere for gases that may be related to biological or geological activity, the orbiter will also act as a relay for the 2020 rover and surface platform.