miércoles, 28 de diciembre de 2016

preparando aterrizar en marte ESA



El 19 de octubre de 2016, Schiaparelli - el módulo de entrada, descenso y aterrizaje demostrador ExoMars - entrará en la atmósfera de Marte, descender y aterrizar en la superficie, todo dentro de seis minutos. La información recopilada durante este corto periodo pondrá a prueba y demostrar las tecnologías necesarias para ofrecer un módulo de aterrizaje o un vehículo con seguridad sobre la superficie de Marte.
Estas tecnologías incluyen un escudo térmico, un sistema de paracaídas, un radar Doppler de la altitud y la medición de la velocidad relativa, un sistema de telemetría, seguimiento y sistema de mando, un sistema de propulsión de líquido para el control de actitud y de frenado final, y un sistema de atenuación deformable para amortiguar el aterrizaje.
LLEGAR A MARTE
Schiaparelli fue lanzado el 14 de marzo el año 2016 , con la ExoMars traza Gas Orbiter (TGO). El módulo en forma de cono se une a la TGO para el viaje de siete meses a Marte. Para la mayor parte de este viaje que ha permanecido en hibernación, mientras que el TGO ha proporcionado ninguna potencia requerida y las comunicaciones con la Tierra.
ExoMars 2016 de separación de Schiaparelli. Crédito: ESA / ATG Medialab . Haga clic aquí para más detalles vídeo
El 16 de octubre, tres días antes de llegar a Marte, Schiaparelli será separado de la TGO por una de tres puntos spin-up y el mecanismo de eyección. Tres resortes inclinados en el mecanismo proporcionarán el impulso separación e impartir una velocidad de giro de 2,75 rpm. La velocidad de separación será de más de 0,3 m / s (poco más de 1 km / h). Las dos naves se siga trayectorias separadas de camino a Marte.

La TGO, que hasta entonces ha estado en curso para entregar Schiaparelli a Marte de tal manera que el módulo entrará en la atmósfera en el ángulo correcto, va a cambiar la trayectoria antes de una maniobra de inserción en órbita marciana crítico que se llevará a cabo el 19 de octubre.
Mientras tanto, Schiaparelli continuará a Marte, que gira lentamente alrededor de su eje con el fin de mantener la orientación correcta en el espacio para su entrada en la atmósfera del planeta, con su escudo térmico hacia el frente.
Durante sus 3 días de cabotaje a Marte, el módulo estará en modo de hibernación durante la mayor parte del tiempo para ahorrar la energía de sus baterías.
Una hora antes de llegar a Marte, Schiaparelli se despertará y su ordenador de a bordo será encendido para preparar la nave para la entrada en la atmósfera, descenso y aterrizaje. Esto incluirá la puesta en marcha del sistema de telecomunicación, la unidad de medición inercial, que incluye acelerómetros y giroscopios, y el altímetro radar doppler. Además, el sistema de propulsión que se freno de la embarcación antes de aterrizar será preparado por asegurar la temperatura correcta de funcionamiento de los equipos y abriendo las válvulas para permitir que el propulsor fluya desde los tanques a los propulsores. Un sensor dedicado de sol en la cubierta superior se utilizará para calcular la orientación de la nave antes de que comience la fase de entrada y descenso.

DISEÑO DE NAVES ESPACIALES

Schiaparelli un peso de 577 kilogramos, de los cuales la mitad se explica por la plataforma de superficie. En total, 46 kilogramos de propelente están disponibles para sus propulsores. diámetro máximo del módulo es de 2,4 metros y es de 1,8 metros de altura. La plataforma de la superficie interior de capullo es de 1,7 metros de diámetro.
Schiaparelli durante los preparativos del lanzamiento en Baikonur. Crédito: ESA - B. BethgeEscudo frontal de Schiaparelli y carcasa trasera. Crédito: Airbus Defensa y Espacio SAS 2014 A. Gilbert
El módulo de nariz roma comprende una carcasa trasera cónica de 47 grados y un protector de calor frontal en forma de cono de 70 grados. El aeroshell está hecho de una estructura de emparedado de pieles de polímero reforzado de fibra de carbono y aluminio de nido de abeja. El exterior del módulo está protegido contra el frío del espacio vacío durante la travesía a Marte por una cubierta de aislamiento de múltiples capas de oro y de color plateado (MLI), que será destruida por el calor generado al entrar en la atmósfera de Marte.
La cuantificación de la erosión debido al polvo en el blindaje frontal de Schiaparelli. Crédito: CNES, HPS, DLR
Para sobrevivir a temperaturas que alcanzan hasta 1750 grados Celsius durante la entrada atmosférica, tanto la carcasa trasera y el escudo delantero se recubren con una capa de protección térmica, a pesar de máximo calentamiento tiene lugar en la parte delantera de la nave. Esta capa de espesor de 1,5 centímetros, que encierra el módulo de aterrizaje completamente como una almeja, comprende alrededor de 90 baldosas de aislamiento térmico hechos de Norcoat de Lieja, un material derivado de corcho. La capa térmica también se ha diseñado para resistir la erosión causada por impactos con diminutas partículas de polvo en la atmósfera de Marte.
Arriba: Schiaparelli muestra de sistema de protección térmica antes (izquierda) y ensayos en el túnel después (derecha) viento de plasma. Crédito: Astrium .
Izquierda: Las pruebas en el túnel de alta entalpía de choque en Göttingen. Crédito: DLR. Haga clic aquí para más detalles vídeo
Plataforma de la superficie de Schiaparelli. Crédito: Thales Alenia Space
Protegido dentro de la aeroshell es la plataforma de superficie, lo que lleva a los principales sistemas de la nave y la electrónica, así como una pequeña carga científica que llevará a cabo una serie de estudios del medio ambiente durante su corta misión en la superficie. Un sistema de paracaídas se encuentra en el vértice de la carcasa trasera.
sistema de propulsión de Schiaparelli comprende tres grupos de tres propulsores, que se adjunta a la llanta exterior de la plataforma de la superficie y espaciados a intervalos de 120 grados. La plataforma de superficie también lleva tres tanques de hidrazina esféricos, cada uno con una capacidad de 16 kilogramos.
Estos están unidos individualmente a cada grupo propulsor pero separados unos de otros para evitar cualquier flujo de un tanque a otro. Un tanque de presión único lleno de helio suministra la presión del gas para la alimentación de combustible a los propulsores. Un complejo sistema de válvulas y reguladores de caudal y de presión, se asegura de que cada grupo empujador ejerce exactamente la misma fuerza durante la fase de descenso final.
Sistema de propulsión de las pruebas de Schiaparelli. Crédito: (izquierda) Thales Alenia Space Francia y (derecha) Defensa Airbus y Espacio
La energía es proporcionada por las baterías con una vida útil de unos pocos días marcianos.
Schiaparelli lleva un sistema de radio UHF que se utiliza para transmitir los datos de telemetría en tiempo real durante la entrada, descenso y aterrizaje, y luego transmite los datos almacenados de Schiaparelli en la superficie de TGO y otros orbitadores de Marte (cuando son visibles desde el lugar de aterrizaje) para su transmisión a la Tierra. Se espera que algunos de 100 Mbit de datos de ingeniería y de limpieza para ser devuelto, junto con 50 Mbit de datos científicos.
En la base del módulo es una estructura deformable hecha de paneles sandwich de aluminio de espesor. Esto reduce la fuerza del impacto al aterrizar y está diseñado para evitar el vuelco de artesanía.
Pruebas de caída del sistema de aterrizaje ExoMars EDM. Crédito: SENER . 
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Prueba con el material deformable. Crédito: SENER . 
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DESCENSO Y ATERRIZAJE

Cuando Schiaparelli entra en la atmósfera a una altura de unos 120 km por encima de la superficie del planeta, se desplazaba a una velocidad de 5,83 km / s, o 21 000 km / h.
la resistencia atmosférica se ralentizará la velocidad de descenso drástico, y cuando se está viajando a aproximadamente dos veces la velocidad del sonido, la nave desplegará su paracaídas de 12 m de diámetro.
El paracaídas se almacena en una bolsa colocada en un "mortero activado pirotécnico". Una carga explosiva expulsa la bolsa del paracaídas a una velocidad supersónica, evitando el peligro de enredarse con la nave.
El paracaídas de Schiaparelli durante la prueba. Haga clic aquí para obtener más información de vídeo Crédito: Complejo USAF Arnold Engineering Development
El diseño de brecha de banda de disco de la cubierta, que se basa en la herencia de la sonda Huygens de la ESA, permite que el gas atmosférico escape a través de una separación circular en el dosel, reducir el exceso de extracción inicial y la preservación de la estabilidad durante su despliegue. El paracaídas se despliega a 27 metros por encima de la nave espacial para minimizar cualquier efecto de reactivación.
Tan pronto como el módulo se estabiliza por debajo del paracaídas, se expulsará el escudo delantero por medio de dispositivos electro-explosivos pirotécnicos, un procedimiento controlado por un temporizador de a bordo. Esto permite que el radar Doppler instalado debajo de la plataforma de superficie para empezar a enviar de nuevo los datos de la altitud de la nave, así como su velocidad vertical y horizontal.
Radar Doppler de las pruebas de Schiaparelli. Crédito: ESA / S. Bayle
Estas mediciones se combinan con los obtenidos con la unidad de medición inercial y procesada por el ordenador de a bordo con el fin de determinar el momento en la fase de descenso accionado debe comenzar.
El descenso de Schiaparelli de Marte. Haga clic aquí para obtener más información de vídeo Crédito: ESA / Medialab ATG
A una altitud de aproximadamente 1000 metros y una velocidad de aproximadamente 70 m / s (252 km / h), la plataforma de superficie se separará de la carcasa posterior y el paracaídas. Nueve CHT-400 propulsores de hidrazina (400 Newton de empuje cada uno) y luego comenzar a disparar en la modulación de impulsos - el ajuste de la duración de pulso de cada uno de los nueve propulsores - para frenar la nave aún más y amortiguar su movimiento horizontal y vertical.
Estos cierran 1,5 m por encima de la superficie, permitiendo que la nave caiga simplemente al suelo. Este enfoque garantiza que los penachos de los propulsores no perturban el suelo y evita la posibilidad de un aterrizaje inestable en una superficie rocosa con los propulsores que todavía funciona.
Velocidad de impacto puede ser alrededor de 4 m / s (14 km / h), pero el aterrizaje es amortiguado por una estructura de nido de abeja deformable sobre la base de la plataforma de superficie. Se seleccionó la capa de absorción de choque para su baja masa y volumen, bajo costo y simplicidad. También permite a la nave para que anide cerca del suelo.
Schiaparelli lleva varios sensores de ingeniería para supervisar el rendimiento de la nave durante toda la secuencia de entrada, descenso y aterrizaje. Otros sensores medirán las temperaturas, flujos de calor, y las presiones sobre el frente y parte posterior escudos, orientación y desaceleración durante el vuelo, y la desaceleración de la toma de contacto.
Todos estos datos, almacenados a bordo y posteriormente transmitidas a la Tierra a través de la TGO, Mars Express, y la nave de la NASA, en órbita alrededor de Marte, permitirán a los ingenieros para reconstruir el vuelo - un proceso clave en la optimización de los procedimientos tecnológicos y de vuelo para ser utilizado en el futuro misiones a Marte.

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