Gambe progettate per l'atterraggio su Marte
Per atterrare con il piede giusto sul Pianeta Rosso, gli ingegneri europei hanno fatto cadere lo scheletro della piattaforma di atterraggio ExoMars munito delle sue quattro gambe di atterraggio a varie velocità e da varie altezze su superfici marziane simulate.
Le gambe di atterraggio sono un elemento fondamentale per l'atterraggio sicuro della missione Rosalind Franklin del rover ExoMars dell'ESA nel 2030, insieme ai paracadute e ai motori che rallenteranno la discesa del veicolo spaziale su Marte.
Per oltre un mese, i team di Thales Alenia Space e Airbus hanno eseguito decine di lanci verticali utilizzando un modello in scala reale della piattaforma di atterraggio presso le strutture ALTEC di Torino, in Italia. Mentre Thales Alenia Space è il leader industriale della missione, Airbus fornisce la piattaforma di atterraggio e ALTEC offre il supporto tecnico per il test.
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Le gambe, leggere e dispiegabili, sono interconnesse e dotate di ammortizzatori per resistere agli urti. Le quattro gambe utilizzate per la campagna di test replicano esattamente la struttura e le dimensioni di quelle che atterreranno su Marte.
Considerando ogni possibile scenario di atterraggio, i team si stanno preparando a ciò che accadrebbe se il veicolo spaziale atterrasse non prefettamente verticale o su una roccia.
"L'ultima cosa che si desidera è che la piattaforma si ribalti quando raggiunge la superficie marziana. Questi test confermeranno la sua stabilità all'atterraggio," afferma Benjamin Rasse, team leader dell'ESA per il modulo di discesa ExoMars.
Rilevamento del suolo
Un altro obiettivo della campagna era verificare le prestazioni dei sensori di atterraggio. Un sistema installato in tutte e quattro le gambe rileva quando il veicolo spaziale tocca la superficie e attiva lo spegnimento dei motori di discesa dopo un atterraggio morbido.
Tuttavia, il veicolo spaziale ha bisogno di un tempo minimo per spegnere i motori dopo l'atterraggio. Se i sensori impiegassero troppo tempo per comandare lo spegnimento del sistema di propulsione, i flussi di gas dei motori di atterraggio potrebbero sollevare frammenti di suolo marziano e danneggiare la piattaforma, potenzialmente perfino ribaltandola.
"Vogliamo ridurre il tempo di spegnimento a un battito di ciglia, non più di 200 millisecondi dopo l'atterraggio. Siamo lieti di comunicare che questi sensori critici funzionano bene entro i limiti per un atterraggio sicuro," spiega Benjamin.
Atterraggi per Marte
Nel corso di oltre una dozzina di cadute verticali, il team ha modificato di pochi centimetri la velocità e l'altezza delle cadute.
Questa prima serie di test ha comportato il lancio del modello su superfici sia dure che morbide, queste ultime ricoperte di terreno polveroso simile a quello marziano.
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La composizione chimica dei granelli è simile al terreno sabbioso che si trova sul Pianeta Rosso, lo stesso utilizzato per testare la mobilità del rover Rosalind Franklin.
Altri test per Rosalind
Nei prossimi mesi, la piattaforma verrà rilasciata con l'aiuto di una slitta a velocità più elevate per testarne la stabilità in caso di atterraggio su piano inclinato. Questa nuova configurazione richiede aggiornamenti di sicurezza presso la struttura di prova per il personale che gestisce la campagna.
Le registrazioni delle telecamere ad alta velocità e le misurazioni dei sensori, degli accelerometri e dei laser installati sul modello saranno inserite in un modello computerizzato del lander ExoMars e delle sue gambe.
Il team utilizzerà un algoritmo per simulare scenari di atterraggio su Marte e confermare la stabilità del modulo nel conto alla rovescia per il lancio, previsto per il 2028.