Schiaparelli: el Módulo Demostrador de Entrada, Descenso y Aterrizaje de ExoMars
Schiaparelli, la perspectiva europea
Uno de los principales objetivos científicos de cualquier misión a Marte es buscar rastros de vida. Para ello, lo mejor es analizar la superficie del Planeta Rojo, donde se podrían encontrar estas pruebas.
El elemento clave para llegar hasta la superficie de Marte, y uno de los principales retos de la exploración espacial, es completar con éxito la secuencia de entrada, descenso y aterrizaje.
Este ha sido el principal objetivo de las numerosas misiones que han tratado de aterrizar en Marte desde finales de la década de los sesenta. Algunas lo lograron, pero otras muchas se quedaron por el camino.
Schiaparelli – el módulo demostrador de entrada, descenso y aterrizaje – es un demostrador tecnológico que será transportado por el Satélite para el estudio de Gases Traza (TGO) de la misión ExoMars, que se lanzará este año para demostrar la capacidad de la ESA y de la industria europea de aterrizar de forma controlada en Marte. Esta misión ha supuesto un gran aprendizaje para Europa, y permitirá poner a prueba los sistemas clave que se podrían utilizar en futuras misiones.
Aunque Schiaparelli haya sido diseñado para poner a prueba las tecnologías de entrada, descenso y aterrizaje, también llevará a cabo una limitada pero útil actividad científica en la superficie de Marte. Este módulo transporta un conjunto de instrumentos que operará durante 2-4 soles (días marcianos) tras el aterrizaje.
La llegada a Marte
Schiaparelli comenzará su viaje en marzo de 2016 unido al Satélite para el estudio de Gases Traza. El conjunto despegará a bordo de un lanzador Protón, y llegará a Marte unos 7 meses más tarde.
Aproximación
- Schiaparelli se separará de TGO tres días antes de alcanzar la atmósfera de Marte.
- El módulo continuará la aproximación en modo de hibernación para reducir el consumo energético.
- Schiaparelli se activará unas horas antes de entrar en la atmósfera de Marte, cuando se encuentre a una altitud de 122.5 km y a una velocidad de 21.000 km/h.
Entrada
- Schiaparelli cuenta con un escudo térmico que protegerá al módulo de los intensos flujos de calor provocados por la deceleración aerodinámica. Cuando se despliegue el paracaídas a una altitud de 11 kilómetros, su velocidad se habrá reducido hasta los 1.650 km/h.
Descenso
- El escudo térmico anterior se desprenderá en primer lugar, y el posterior lo hará poco antes del aterrizaje.
- Schiaparelli utilizará un radio altímetro y un sensor de velocidad Doppler para calcular su posición con respecto al suelo.
Aterrizaje
- Cuando se encuentre a 2 metros sobre el suelo, Schiaparelli utilizará un sistema de propulsión líquida para frenarse a 7 km/h. En ese momento los motores se apagarán y el módulo caerá al suelo.
- El impacto final será amortiguado por una estructura deformable unida a la base del módulo.
- Schiaparelli aterrizará en una llanura conocida como Meridiani Planum. Esta área reviste especial interés ya que presenta una antigua capa de oligisto, un óxido férrico que en la Tierra se suele formar en presencia de agua líquida.
Schiaparelli mantendrá un enlace de comunicaciones con el Satélite para el estudio de Gases Traza, a través del que enviará sus resultados a Tierra. El conjunto completo de datos se transmitirá a TGO en los primeros 8 soles tras el aterrizaje (un día solar en Marte, o sol, equivale a 24 horas y 37 minutos terrestres). Cuando se haya completado la descarga de datos, la misión de Schiaparelli habrá llegado a su fin.
| Puntos clave del descenso y el aterrizaje |
| Schiaparelli se separará de TGO tres días antes de alcanzar la atmósfera de Marte y continuará la aproximación en modo de hibernación para reducir el consumo energético. |
| Schiaparelli se activará unas horas antes de entrar en la atmósfera de Marte, cuando se encuentre a una altitud de 122.5 km y a una velocidad de 21.000 km/h. |
| El escudo térmico protegerá al módulo durante la deceleración aerodinámica. Cuando se despliegue el paracaídas a una altitud de 11 kilómetros, se habrá frenado a 1.650 km/h. |
| El escudo térmico anterior se desprenderá a una altitud de 7 km, permitiendo usar el radio altímetro para medir la distancia y la velocidad de Schiaparelli con respecto al suelo. Esta información se utilizará para controlar el sistema de propulsión líquida, que se activará cuando el paracaídas y el escudo térmico posterior se hayan soltado a una altura de 1,3 km. |
| En ese momento, Schiaparelli todavía estará viajando a 270 km/h. Los motores lo frenarán hasta una velocidad de 7 km/h cuando se encuentre a 2 metros sobre el suelo. |
| Los motores se apagarán a 2 metros de altura y el módulo caerá al suelo. El impacto final, a menos de 11 km/h, será amortiguado por una estructura deformable unida a la base del módulo. |
| Schiaparelli llegará a Marte en plena temporada de tormentas, por lo que se podría encontrar con una atmósfera cargada de polvo. |
| Durante la entrada en la atmósfera de Marte, el escudo térmico alcanzará temperaturas próximas a los 1.500°C. |
| El aterrizaje estará controlado, pero no guiado. El módulo no es capaz de evadir obstáculos. |
| El lugar previsto para el aterrizaje de Schiaparelli es una llanura conocida como Meridiani Planum. |
| Schiaparelli está diseñado para aterrizar en un terreno con rocas de hasta 40 cm de altura y pendientes con una inclinación de hasta 12.5°. |
El diseño de Schiaparelli
Schiaparelli está basado en los diseños desarrollados y probados por la ESA durante los estudios preliminares para la misión ExoMars. El módulo está equipado con una serie de sensores que monitorizarán el comportamiento de las tecnologías clave durante toda la misión. Entre estos sistemas destacan el material del escudo térmico, el paracaídas, el radio altímetro Doppler y el sistema de propulsión líquida para el frenado final. Los datos se transmitirán a Tierra, donde serán analizados y nos permitirán preparar futuras misiones europeas a Marte.
| Datos técnicos de Schiaparelli – el Módulo Demostrador de Entrada, Descenso y Aterrizaje de ExoMars |
| Diámetro | 2.4 m con escudo térmico, 1.65 m sin él |
| Masa | 600 kg |
| Escudo Térmico | Norcoat Liege |
| Estructura | Sándwich de aluminio con piel de polímero reforzado con fibra de carbono |
| Paracaídas | Campana DGB de 12 metros de diámetro |
| Propulsión | 3 conjuntos de 3 motores de hidracina (400 N cada uno) modulados por pulsos |
| Potencia | Baterías principales |
| Comunicaciones | Enlace UHF con el satélite TGO de ExoMars (con 2 antenas) |
La industria europea, liderada por Thales Alenia Space – Italia, ha diseñado el módulo de entrada, descenso y aterrizaje de ExoMars bajo la supervisión de la ESA.
