Na enkele weken van slecht weer en harde wind, het laatste paar valproeven op grote hoogte van de ExoMars-parachutes vond plaats in Kiruna, Zweden. De 15 m brede hoofdparachute van de eerste trap presteerde feilloos met supersonische snelheden, terwijl de 35 m brede parachute van de tweede trap één kleine schade opliep, maar vertraagde de mock-up van het landingsplatform zoals verwacht.

De ESA-Roscosmos ExoMars-missie, met de Rosalind Franklin rover en Kazachok oppervlakteplatform, is gepland voor lancering in september 2022. Na een interplanetaire cruise van negen maanden, een daalmodule met daarin de rover en het platform zal met een snelheid van 21.000 km per uur in de atmosfeer van Mars worden losgelaten.

Vertragen vereist een thermisch schild, twee hoofdparachutes - elk met een eigen pilootparachute voor extractie - en een retro-raketvoortstuwingssysteem dat 20 seconden voor de landing werd geactiveerd. De 15 meter brede hoofdparachute van de eerste trap gaat open terwijl de daalmodule nog steeds met supersonische snelheden reist. en de 35 m brede hoofdparachute van de tweede trap wordt met subsonische snelheden ingezet.

Het aanpassen en testen van de ExoMars-parachutes was een prioriteit na een reeks mislukte valtesten in 2019 en 2020. Het team verbeterde het ontwerp door grondgebonden, snelle doorlooptijd dynamische extractietests bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Californië vorig jaar. En om risico's te beperken voordat u deze valtests op grote hoogte uitvoert, ESA bestelde reserveparachutes bij de Amerikaanse fabrikant Airborne Systems, het bedrijf dat het parachutesysteem van Perseverance heeft geleverd.

De meest recente valtests vonden plaats op 24 en 25 juni in de Esrange-faciliteit van Swedish Space Corporation. Bij elke valtest op grote hoogte werd een dummy-afdalingsmodule naar een hoogte van 29 km gebracht door een stratosferische ballon opgeblazen met helium. Na de release, de extractie van de pilootchute wordt gestart met een gecontroleerde extractie van de hoofdparachutes uit hun donutzakken.

De eerste test was gericht op het valideren van de supersonische back-upparachute van Airborne Systems - de eerste valtest voor deze parachute in deze ExoMars-testcampagne. De tweede test werd de volgende nacht uitgevoerd met behulp van de aangepaste subsonische parachute en tas geleverd door het Italiaanse bedrijf Arescosmo. Elke test is ontworpen om de volledige belasting toe te passen die wordt verwacht tijdens de Mars-binnenkomst, afdaling en landing, allemaal met extra veiligheidsmarges.

"We zijn erg blij te kunnen melden dat de eerste hoofdparachute perfect presteerde:we hebben een supersonisch parachuteontwerp dat naar Mars kan vliegen, " zegt Thierry Blancquaert, ExoMars programma teamleider, opmerkend dat "er nog minstens twee mogelijkheden zullen zijn om dit parachuteontwerp te testen om meer vertrouwen te krijgen".

"De prestaties van de tweede hoofdparachute waren niet perfect, maar veel verbeterd dankzij de aanpassingen aan de zak en de kap. Na een soepele extractie uit de zak, we ondervonden een onverwachte loslating van de pilootparachute tijdens het laatste opblazen. Dit betekent waarschijnlijk dat de overkapping van de hoofdparachute in bepaalde delen extra onder druk stond. Hierdoor ontstond een scheur die werd opgevangen door een Kevlar-versterkingsring. Ondanks dat, het voldeed aan de verwachte vertraging en de daalmodule werd in goede staat teruggevonden."

Het team zal meer in detail kijken naar de oorsprong van deze nieuwe anomalie voordat de configuratie wordt afgerond van het volgende paar valtesten die naar verwachting zullen plaatsvinden in oktober/november 2021 vanuit Oregon, V.S. Eerdere problemen als gevolg van de wrijving tussen de kap en de tas lijken nu te zijn opgelost.

Eventuele aanpassingen aan het parachutesysteem zullen eerst worden getest op de dynamische extractietestbank bij NASA/JPL om te controleren hoe het loslaten van de zak plaatsvindt, zoals het zou gebeuren in de atmosfeer van Mars. Deze tests kunnen snel worden herhaald en verminderen het risico op afwijkingen.

Valtesten op grote hoogte vereisen complexe logistiek en strikte weersomstandigheden, waardoor ze moeilijk te plannen zijn, en worden vaak op het laatste moment afgebroken als de situatie verandert. Er moet rekening worden gehouden met de windsnelheid en -richting op verschillende hoogten voor een soepele opstijging van de ballon en het herstel van de hardware op de grond, aangezien de dropzone alleen per helikopter kan worden bereikt.

Het geteste systeem is ontworpen om in realtime telemetrie te leveren aan een grondcontrolecentrum om het vertragingsprofiel te evalueren. Echter, de echte uitkomst van de test vereist het herstellen van de parachutes, Tassen, harde schijven en camera's met hoge resolutie.

"We stonden vierentwintig uur per dag in de startblokken, zeven dagen per week, een maand wachten op een geschikt testvenster, " voegt Thierry toe. "We zijn opgelucht dat we deze tests eindelijk hebben uitgevoerd en bedanken alle grondteams die zo hard hebben gewerkt te midden van de extra COVID-gerelateerde beperkingen om de tests uit te voeren, evenals het ophalen en inspecteren van de parachutes."

De analyse van de telemetriegegevens zal helpen bij het correleren van de belangrijkste parachutes-inzet en de inflatiemodellen. Het team zal nu werken aan het begrijpen van het tweede detachement van de pilootchute, en maatregelen voor te stellen die dit probleem kunnen oplossen vóór de volgende valtests op grote hoogte.