스키아파렐리 EDM

Schiaparelli EDM
스키아파렐리 EDM
Schiaparelli Lander Model at ESOC.JPG
ESOC 스키아파렐리 랜더 모델(2016년)
미션 타입화성 착륙선/테크놀로지 데모레이터
교환입니다.ESA · 로스코스모스
COSPAR ID2016-017a
새캣41388
웹 사이트ESA 미션 웹사이트
미션 기간계획: 2~8솔[1](표면스테이)
이격과 진입[2] 사이에 3일간의 코스트 선행
우주선 속성
제조원탈레스 알레니아 공간
발사 질량577 kg (1,272파운드)[3]
치수직경: 2.4 m (7.9 피트)[3]
높이: 1.8 m (5.9 피트)[3]
임무 개시
발매일2016년 3월 14일 09:31 (2016-03-14)UTC09:31) UTC
로켓프로톤-M/브리즈-M
발사장소바이코누르 사이트 200/39
청부업자흐루니체프
임무 종료
처리.불시착
파괴된2016년 10월 19일(2016-10-20일)
착륙 지점메리디안 플라넘, 화성
2°03ºS 6°13°W/2.05°S 6.21°W/ -2.05; -6.21(스키아파렐리 EDM 착륙선 추락 현장)
ExoMars 프로그램

스키아파렐리 EDM(이탈리아어: [skjaparrɛli])은 유럽우주국(ESA)과 러시아 우주국(Roscosmos)[4]의 공동 임무인 ExoMars 프로그램의 실패한 진입, 하강, 착륙 시연 모듈(EDM)이었다.그것은 이탈리아에서 만들어졌으며 미래의 화성 [5]표면 연착륙을 위한 기술을 시험하기 위한 것이었다.그것은 또한 화성의 대기 전력과 지역 기상 [2][6][7]조건을 측정할 수 있는 제한적이지만 집중적인 과학탑재량을 가지고 있었다.

스키아파렐리는 2016년 3월 14일 ExoMars Trace Gas Orbiter(TGO)와 함께 발사되어 2016년 10월 19일 착륙을 시도했다.인도의 Giant Metrewave Radio Telescope에 의해 실시간으로 감시된 Schiaparelli로부터의 원격 측정 신호는 최종 착륙 [8]단계에서 지표에서 약 1분 동안 손실되었다.2016년 10월 21일, NASA는 화성 정찰 궤도선이 착륙선의 추락 [9]장소로 보이는 이미지를 공개했다.ESA의 ExoMars Trace Gas Orbiter와 Mars Express가 축적하고 중계한 원격 측정 데이터를 사용하여 착륙 기술의 고장 모드를 조사했습니다.

동명인

A marble gravestone on the wall of a crypt
이탈리아 밀라노에 있는 스키아파렐리의 무덤

스키아파렐리 진입, 하강, 착륙 시연기 모듈은 화성 관측을 [10]한 19세기에 활동한 천문학자 조반니 스키아파렐리(1835–1910)의 이름을 딴 것입니다.특히, 그는 그의 모국어인 이탈리아어로 [10]카날리라고 부르는 특징을 기록했습니다.영어로 번역되는 것에 대한 그의 관찰은 [10]많은 사람들에게 영감을 주었다.화성의 어두운 줄무늬는 먼지의 분포와 관련된 알베도 특성입니다; 화성의 알베도 특성은 시간이 지남에 따라 서서히 변하며, 지난 수십 년 동안 화성 궤도 [11]탐사선에 의해 관찰되었습니다.스키아파렐리는 1877년 지구와 반대되는 동안 광학 굴절 [4]망원경으로 화성의 지도를 손으로 그린 것으로 유명하다.그는 또한 혜성 잔해와 연간 유성우 [4]사이의 관계를 밝혀낸 최초의 천문학자였다.

스키아파렐리의 이름을 딴 다른 것들로는 1989년 9월 15일(M.P.C. 15090),[13] 달 크레이터 스키아파렐리,[12][12] 화성 크레이터 스키아파렐리,[12] [14]수성의 스키아파렐리 도르섬, 2016년 엑소마르스 EDMer [4]등이 있다.

이 미션은 2013년 11월에 명명되었습니다.이전에는 Exomars Entry, delivers and landing 데모 모듈 또는 [4]줄여서 ExoMars EDM으로 알려져 있었습니다.또 다른 이름은 ExoMars 정적 랜더였지만, 정적 랜더에 대한 일부 디자인은 다양한 설계 [15]단계와 프로그램 재구성으로 인해 상당히 다릅니다.특히 궤도선과 착륙선을 함께 부르는 또 다른 이름은 ExoMars 2016이다.[16]

기원과 개발

The Next Stop이라는 제목의 이 우주 예술은 ESA가 오로라의 주력 제품인 ExoMars 프로그램을 논의할 때 선정되었으며, 화성 [17][18]탐사선 근처에서 화성 먼지 폭풍을 견뎌내는 사람들의 모습을 담고 있다.
2014년 ESA ESTEC에서 Schiaparelli와 ExoMars 탐사선 모델

EDM은 인간의 우주 탐사를 목표로 하는 ESA Aurora 프로그램으로 거슬러 올라가며,[19] 그 목표를 지원하기 위한 기초적인 미션을 생산한다.ExoMars는 여기서 출발하여 EDM을 [19]이해하기 위한 컨텍스트를 제공합니다.스키아파렐리는 화성에 무거운 화물을 착륙시키는 방법을 배우는 중요한 "블록"을 형성하고 있는데, 이것은 미래의 승무원 [19]임무에 필수적입니다.또 다른 "블록"은 ExoMars 탐사선입니다. [19]이 탐사선은 화성 표면에서 수 km/마일을 횡단할 수 있는 능력을 보여주기 위한 것입니다.오로라 프로그램은 두 가지 종류의 임무에 초점을 맞추고 있다. 하나는 대형 주력 우주선이고 다른 하나는 대형 [17]임무로 인한 위험을 줄이기 위한 작은 임무이다.

2005년 ESA 위원회는 화성 탐사선과 정적 [20]착륙선에 대해 6억 5천만 유로를 승인했습니다.이때의 아이디어는 Mars Explorer급 로버와 계기식 정적 착륙선을 모두 보다 단순한 크루즈 스테이지로 화성까지 운반하는 단일 발사에 있었습니다. 이 경우 정적 착륙선이 탐사선을 착륙시키고 자체 [19][20]연구를 수행했습니다.그러나 발사 시 소유즈 로켓을 사용해야 하는 제약 조건 내에서 임무 목표를 달성하기 위해, 탐사선은 단 [20]6kg의 예산이 책정되었다.더 큰 탐사선을 사용하기 위해 Ariane V, Atlas V 및 Proton을 [20]평가했습니다.180kg에서 600kg까지의 탐사선이 검토되었고, 결국 탐사선 착륙선의 위험을 덜어주는 시험 착륙선의 아이디어가 떠올랐습니다. 이 전략은 두 번째 [20]발사에서는 더 무거운 궤도선과 더 무거운 탐사선을 가능하게 하는 두 번의 발사 전략에 잘 들어맞았습니다.

개발 초기에, 착륙선은 캐리어 [21]모듈이라고 불리는 전용 크루즈 스테이지에 의해 운반될 예정이었다.결국, 추적 가스 궤도선 미션은 ExoMars에 합병되어 EDM의 [20]운반선이 되었다.

개요

비록 착륙선이 추락했지만, 스키아파렐리로부터 전송된 데이터는 ESA와 로스코스모스에게 제어된 연착륙으로 화성 표면에 착륙하는 기술을 제공할 것으로 예상된다.이 기술은 2022년에 [3][22]출시될 예정인 ExoMars 프로그램의 일부인 Rosalind Franklin 탐사선에 사용될 것입니다.

기동 전

577kg(1272파운드)의 강하 모듈 스키아파렐리와 궤도선은 테스트를 마치고 2016년 [23]1월 중순 바이코누르의 바이코누르 우주기지에서 프로톤-M 로켓에 통합되었다.TGO와 EDM은 2015년 [20]12월에 바이코누르에 도착했다.2월에 우주선은 Briz-M 상단부에 장착되었고, 3월 초에는 프로톤 [20]로켓에 장착되었다.

발사대

2016년 [24]3월 14일 GMT(현지시각 15:31) 09:31에 개시되었다.강하 모듈과 궤도선이 [25]발사되기 10시간 전에 로켓 화상이 4건 발생했다.이 날 21시 29분(GMT)에 궤도선으로부터의 신호가 수신되어 발사가 성공하고 우주선이 정상적으로 [26]기능하고 있음을 확인했다.탐사선으로부터 분리된 직후, Briz-M 상부 부스터 스테이지가 궤도선이나 착륙선을 [27]손상시키지 않고 몇 킬로미터 떨어진 곳에서 폭발했다.

스키아파렐리 시연자를 태운 2016년 ExoMars 발사

크루즈, 분리 및 도착

발사 후, TGO와 EDM은 함께 [28]우주를 통해 화성을 향해 항해했다.이 기간 동안 EDM은 탯줄 전원 라인에서 TGO로 전원을 공급받았고, 따라서 EDM의 제한된 내장 [28]배터리를 보존했습니다.7월 28일과 8월 11일 TGO 주 엔진에 의해 진입 비행 경로 각도와 착륙 [29]지점을 목표로 두 다리로 심우주 기동이 수행되었다.2016년 10월 14일, TGO는 스키아파렐리의 [30]분리에 앞서 궤적을 최종 조정했다.두 우주선의 발사 중량은 스키아파렐리 [31]모듈 600kg을 포함해 4332kg이다.이것은 지금까지 [32]화성으로 보내진 우주선 중 가장 무거운 우주선이었다.2016년 지구에서 화성까지의 여정은 약 7개월이 [32]걸렸다.

2016년 10월 16일, TGO와 EDM이 분리되었고, 화성 궤도 삽입을 위한 궤도선과 화성 대기 [28][33]진입을 위한 EDM이 분리되었다.분리 전에 EDM은 2.5RPM(스핀 안정화 참조) 회전한 후 TGO에 [34]대해 약 1km/h의 속도로 방출되었습니다.EDM은 [28]화성으로 단독 이동하는 동안 약 3일간 저전력 동면 모드에 들어가도록 설계되었다.EDM은 화성 [28]대기권에 도달하기 약 1시간 30분 전에 동면에서 깨어났다.한편, 분리 후, TGO는 화성 궤도 삽입을 위해 궤적을 조정했고, 2016년 10월 19일까지 139분간 로켓 엔진 연소를 수행하여 화성 [30]궤도에 진입했다.이날 스키아파렐리호는 시속 2만1000km(초속 5.8km)의 속도로 화성에 도착해 진입, 하강, 착륙 [35]등 주요 임무를 수행했다.대기권 진입에 성공한 후, 화성 대기의 항력 때문에 모듈의 속도가 5.8km/s의 진입 값에서 수백 m/s로 감소하였다.비행의 이 단계에서 열 차폐를 사용하여 심각한 열 부하로부터 페이로드를 보호했다.낙하산은 예상대로 가속도계가 9m/s의2 주어진 비중력 가속도 값을 감지했을 때 탑재 소프트웨어에 의해 작동되었습니다.명목상 팽창된 낙하산을 통해 아음속 상태에 도달한 후, 스키아파렐리 모듈은 백셸과 낙하산 방출이 예상보다 빨리 일어나 역추진 로켓이 [29]하강 속도를 늦추지 못하게 하는 이상을 경험했습니다.화성 정찰 궤도선의 데이터를 사용하여 복원된 하드 터치다운 위치는 착륙 예정 지점으로부터 [29]약 6.4km 떨어진 곳에서 상당히 가까운 것으로 확인되었습니다.TGO는 화성의 궤도에 진입했고 속도와 궤도를 조절하기 위해 수개월간의 항공 제동 과정을 거쳤으며, 과학 활동은 2017년 [35]말에 시작되었다.TGO는 향후 [36]화성 착륙 임무를 위한 중계 위성의 역할을 2022년까지 계속할 것이다.

착륙 지점

2004년 오퍼튜니티 로버가 촬영한 Meridiani Planum의 전경은 부드러운 모래 언덕과 대부분 바위가 없는 [37]평야로 인해 탐사선 착륙이 선호되는 지역입니다.
오퍼튜니티 로버가 촬영한 Meridiani Planum의 또 다른 모습.보폴루 분화구 가장자리는 멀리 있으며, 스키아파렐리 착륙 구역의 남쪽에도 있습니다.

선택된 착륙 지점은 화성 착륙선이 [38]지상에 도달하기 전에 속도를 늦출 수 있는 시간과 거리를 주는 평평한 지형과 낮은 고도로 인해 화성 착륙선들에 의해 높이 평가 받는 화성 평야인 Meridiani Planum이었다.EDM은 하강 중에 장애물을 피할 수 없기 때문에 [37]장애물이 최소인 넓은 평지를 선택하는 것이 중요했다.착륙 타원은 길이 약 100km, 너비 15km이며, 동서 방향으로 6°, 남쪽 2°를 중심으로 하며, Opportunity 탐사선 착륙 지점을 포함한 동쪽 가장자리와 EDM이 발사되고 [39]착륙을 시도할 때 여전히 작동하던 엔데버 분화구 부근이다.오퍼튜니티 로버(MER-B) 착륙 지점은 챌린저 메모리얼 [40]스테이션이라고 불립니다.또한 EDM은 화성이 전지구적인 먼지 폭풍을 경험했을 때 도착할 수 있을 것으로 생각되었고, 따라서 이러한 덜 흔한 [39]조건에서의 대기에 대한 지식을 얻을 수 있을 것으로 생각되었다.이 지역은 과학적으로도 흥미로운 것으로 알려져 있다; 오퍼튜니티 탐사선은 물이 존재하는 곳에서 형성되는 철광물의 종류를 발견했기 때문에,[37] 과거에 그곳에 상당한 양의 물이 있었다는 이론이 있다.

빨간색 별은 ExoMars Schiaparelli EDM 착륙선의 착륙 예정 지점을 나타낸다.Meridiani Planum, 2004년 Opportunity 탐사선이 착륙한 곳과 가깝습니다.

먼지 폭풍 목표

착륙은 경선 Planum[3]에 기회를 입국과 하강 동안 측정하여 먼지의 정전기 charge—typically 전하 이동에 의해 particles—and의 접촉에 연관 지어 표면 측정을 실시하기 위해 생산되dust-loaded 분위기 세대차로 특징 지우는 건 제공해 왔을 것이다는 황사 시즌 기간에 실시하도록 계획되었다.wd먼지가 많은 [41]환경입니다.

화성 30일 동안의 화성 지평선의 시간 경과 합성은 2007년 7월 황사가 얼마나 많은 햇빛을 차단했는지를 보여준다. 타우 4.7은 99%의 햇빛을 차단했음을 나타낸다.

1977년, 1982년, 1994년, 2001년, 2007년 등 적어도 9차례의 황사가 발생했으며, 2007년 황사로 인해 미국 화성 탐사선 스피릿과 [42]오퍼튜니티의 기능이 거의 중단됐다.1971년 Mariner 9호 궤도선이 화성에 도착했을 때 지구 먼지 폭풍은 화성을 가렸고, 먼지가 가라앉는 데 몇 주가 걸렸고 [43]화성의 표면을 선명하게 촬영할 수 있었다.2016년 가을에는 화성 지구 먼지 폭풍이 발생할 것으로 예상됐지만 EDM이 [42]착륙을 시도할 때는 시작되지 않았다.2018년 여름, 전지구적 먼지 폭풍이 불어, 스키아파렐리 착륙 [44]지점 근처에서 여전히 가동하고 있던 태양광 발전의 오퍼튜니티 탐사선(Opportunity)이 빛을 차단했다.

진입, 하강 및 착륙 이벤트 시퀀스

하강 낙하산 단계에서의 MSL 진입 차량.스키아파렐리는 화성 [45]상공 11km 지점에 낙하산을 배치하도록 설계되었다.
화성 상공으로 방열판을 방출하는 MSL 진입 차량.스키아파렐리는 화성 [2]상공 7km 지점에서 방열판을 방출하도록 설계됐다.
화성 착륙의 로켓 지원 강하 부분에서의 EDM 묘사

스키아파렐리 착륙선은 화성에 도착하기 3일 전인 2016년 10월 16일 TGO 궤도선에서 분리되어 2016년 10월[35] 19일 21,000km/h(13,000mph)의 속도로 대기권에 진입했다.착륙선이 궤도선에서 분리되자 내부 배터리 전원으로 전환해 저전력 동면 모드를 사용했으며 화성 [2]대기권에 진입하기 직전 사흘간 타력 주행했다.스키아파렐리는 화성 [2]표면에 도달하기 몇 시간 전에 21,000 km/h의 속도와 122.5 km의 고도로 동면에서 깨어났다.대기권으로 추락하는 동안 11km(6.8mi) [46]고도에 도달할 때까지 착륙선을 1,650km/h(1,030mph)까지 감속시키기 위해 차열판을 사용했습니다.진입 시 EDM은 진입 [47]캡슐 주변에서 열과 공기가 어떻게 흐르는지에 대한 데이터를 수집하기 위해 COMARS+ 계측기를 작동했습니다.

대기권 진입 속도를 늦춘 후, 모듈은 낙하산을 펴고 폐쇄 루프 유도, 도플러 레이더 고도계 센서에 기반한 항법 및 제어 시스템, 그리고 선내 관성 측정 장치를 사용하여 역추진 로켓에 착륙을 완료할 예정이었다.하강 내내, 다양한 센서들이 많은 대기 매개변수와 착륙선 [48]성능을 기록했습니다.이 계획은 고도 7km(4.3mi)에서 전면 방열판을 분사하고 레이더 고도계를 켠 다음 화성 상공 1.3km(0.81mi)에서 후면 방열판과 낙하산을 [46]분사하는 것이었다.

착륙의 마지막 단계는 펄스 연소 액체 연료 엔진 또는 역추진 로켓을 사용하여 수행되었다.지상 약 2미터 높이에서 엔진은 정지하여 플랫폼이 찌그러질 수 있는 구조 위에 착륙하도록 설계되었으며, 최종 터치다운 [3][48]충격을 변형하고 흡수하도록 설계되었다.최종 착륙 시, 그것은 약 31cm(12인치) 높이의 바위를 견딜 수 있도록 설계되었으며, 특별한 크기의 바위나 크레이터와 [49]마주치지 않을 것으로 기대되었지만 보장되지는 않았다.최종 접촉 시 착륙선은 최대 19도의 경사면과 최대 38cm(15인치) 높이의 [50]암석을 처리하도록 설계되었다.

이 지역에서 오퍼튜니티 로버가 작동 중이었고 두 팀이 협력하여 강하 시 EDM의 이미지를 촬영했습니다. 조건에 따라서는 특히 EDM이 착륙 타원에 "오랜 시간" 도달하는 것이 가능했을 수도 있습니다.하지만 탐사선의 카메라는 [51][52]하강 중에 착륙선을 볼 수 없었습니다.화성 [52]표면에서 다른 우주선이 착륙하는 모습을 촬영하는 것은 이번이 처음이었다. (다른 우주선은 특히 지상에서 우주선을 보는 모습을 서로 촬영했으며, 2005년에는 화성 주변의 궤도에서 화성 탐사선을 촬영했다.)[53]

EDL 요약(계획대로):[54]

고도 스피드 이벤트
121km 75밀리 21,000km/h 13,000mph 대기권 진입
45km 28밀리 19,000km/h 12,000mph 피크 난방
11km 6.8 mi 1,700 km/h 1,100mph 낙하산 전개
7km 4.3 mi 320km/h 200mph 하부 방열판 배출 및 도플러 레이더 작동
1.2km 0.75 mi 240 km/h 150mph 상부 히트 실드 및 낙하산 배출
1.1km 0.68 mi 250 km/h 160mph 역로켓 ON
2미터 6.6 피트 4 km/h 2.5mph 역로켓 오프
0m 0피트 10 km/h 6.2mph 우주선[3] 아래 구겨진 범퍼에 터치다운

계획된 터치다운 50초 전에 모듈과의 통신이 끊겼습니다.2016년 10월 21일, 데이터를 검토한 후, ESA는 낙하산이 일찍 풀렸을 때, 엔진이 켜졌지만 너무 짧은 시간 [55]후에 꺼졌을 가능성이 있다고 말했다.

크래시

스키아파렐리 착륙선은 2016년 10월 19일 자동 착륙을 시도했으나 착륙 예정 [8][56]시간보다 짧은 시간 전에 신호가 예기치 않게 손실되었다.ESA의 Mars Express와 NASA의 Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)와 MAVEN은 착륙선의 신호를 계속 들었지만 소용이 없었다.[8]

스키아파렐리는 착륙 시도 [57]중 약 600메가바이트의 텔레메트리를 전송했으며 상세한 분석에 따르면 낙하산은 12km(7.5mi)와 1730km/h(1,070mph)로 전개되고 방열판은 7.8km(4.8mi)에서 방출되는 등 대기권 진입이 정상적으로 이뤄졌다.그러나 회전을 측정하는 착륙선의 관성 측정 장치는 약 1초 동안 포화 상태가 되었다(높은 값을 측정할 수 없음).이러한 채도는 항법 컴퓨터의 데이터와 결합되어 음의 또는 지면보다 낮은 고도 판독값을 생성했습니다.이것은 낙하산과 등껍질의 조기 해제를 야기했다.브레이크 스러스터는 예상된 30초가 아닌 약 3초 동안 작동했고, 이어 차량이 이미 착륙한 것처럼 지상 시스템이 작동했다.실제로, 그것은 여전히 [58][59]3.7 km의 고도에 있었다.착륙선은 추력기가 끊긴 후 19초간 전송을 계속했다;[60] 착륙 예정이었던 50초 전에 신호가 끊겼다.스키아파렐리는 300km/h(190mph)의 속도로 [61]화성 표면에 충돌했다.

스키아파렐리 착륙 지점의 MRO 컨텍스트 카메라 이미지(2016년 5월 29일) 이전과 이후(2016년 10월 20일)큰 검은 점은 착륙선의 충격을, 흰 점은 낙하산의 충격을 나타냅니다.[62]

착륙 시도 다음 날, NASA MRO의 콘텍스트 카메라는 착륙선의 충격과 [63]낙하산으로 인해 새로운 지상 표시를 확인했습니다.추락 지점은 착륙 [64]당시 현역 NASA 화성탐사선 오퍼튜니티가 있던 곳에서 약 54km(약 33.5마일) 떨어져 있다.2016년 10월 27일, ESA는 MRO HiRISE 카메라가 2016년 [65][66]10월 25일에 촬영한 충돌 현장의 고해상도 이미지를 공개했다.프론트 히트실드, 모듈 충격 부위, 리어 히트실드 및 낙하산이 [65]식별됩니다.크레이터의 깊이는 약 반 미터(야드)이며 나중에 [65]이 크레이터를 더 연구할 수 있을 것으로 생각됩니다.이와 관련, 인공적으로 만들어진 분화구는 실제로 피닉스와 메이븐을 생산한 화성 스카우트 프로그램에서 제안된 TOR 임무의 목표였으며, 그 목표는 지표면 [67]아래 굴착이었다.그 미션은 지나갔지만, 다른 탐사선이 자연적으로 발생하는 새로운 충돌 크레이터를 발견할 수 있었고,[68] 그 안에서 얼음이 발견되었다.

2016년 10월 25일 스키아파렐리 충돌 지역의 MRO HiRISE 이미지.이미지에서 확대된 영역은 랜더 충격(왼쪽 가운데), 프론트 히트 실드 충격(오른쪽 위), 낙하산 및 리어 히트 실드(왼쪽 아래)로 식별되는 영역입니다.
EDL 데모[69] 모듈
작업 평가하기
분리 기동 네.
하이버네이션 온/오프 네.
극초음속 대기 진입 네.
낙하산 전개 네.
히트 실드 배출 네.
낙하산 및 후면 셸 배출 시기상조
복고풍 로켓이 켜지다 시기상조
역추진 로켓이 꺼지다 시기상조

비록 착륙선이 추락했지만, ESA 관계자들은 스키아파렐리가 2020 Kazachok 착륙선의 착륙 시스템을 테스트하고 하강 [56][70]중에 원격 측정 데이터를 반환하는 주요 기능을 수행했기 때문에 성공을 선언했다.10월 20일까지 강하 데이터의 대부분이 지구로 반환되어 [71]분석되었다.2003년 화성 익스프레스에서 발사된 후 연락이 두절된 비글 2호 착륙선과 달리 엑소마스 모듈은 하강 중에 전송되기 때문에 우주선이 [72]충돌로 파괴되어도 데이터가 손실되지 않았다.

추락 원인 조사

2017년 5월에 마무리된 조사에서는 4개의 "사고의 근본 원인[...]이 확인되었다. 비행 중 관측된 것보다 훨씬 낮은 역학을 예상하는 낙하산 역학 모델링의 불충분한 불확실성 및 구성 관리; IMU[관성 측정 장치] 포화 플래그와 inadeq의 부적절한 지속 시간.GNC[지침 내비게이션 및 제어]에 의한 IMU 포화 처리장애 검출, 격리, 복구 및 설계의 견고성에 대한 접근법이 불충분합니다.하도급업체 관리 [73]및 하드웨어 수용에 있어서의 실수입니다.

조사위원회 조사 결과 착륙선이 낙하산을 펼치자 예상외로 빠른 속도로 회전하기 시작한 것으로 드러났다.이 초고속 회전은 Schiaparelli의 스핀 측정 기기에 잠시 포화되어 유도, 내비게이션 및 제어 시스템 소프트웨어에 의한 큰 자세 추정 오류를 초래했다.이 때문에 컴퓨터가 지상에 있는 것으로 계산해 낙하산과 등껍질을 조기에 해제하고 30초가 아닌 3초 동안 추진기를 짧게 발사하며 스키아파렐리가 [74]착륙한 것처럼 지상 시스템이 작동했다.조사에서는 또한 "지속 시간이 더 [73]: 19 낮은 값으로 설정되었더라면 IMU[관성 측정 단위] 포화에 의해 유도된 태도 지식 오류로 인해 임무가 위태로워지지 않았을 것"이라고 결정했다.

모듈 충돌 지점의 이미지는 충돌 [65]시 연료 탱크가 폭발했을 수 있음을 시사합니다.착륙선은 약 300km/h(83m/s; 190mph)[75]의 속도로 지표면에 충돌한 것으로 추정된다.11월까지 추가 촬영으로 우주선 부품의 [76]신원이 확인됐다.추가 이미지는 컬러로 표시되었으며 낙하산이 약간 [76]이동된 것으로 나타났다.

2016년 11월 1일 HiRISE의 충돌 지점 관측 결과, 주 우주선의 충돌 위치, 하부 방열판, 상부 방열판과 [61]낙하산 등이 상세하게 설명되었다.이 두 번째 관찰에서는 바람이 낙하산을 이동시킨 것으로 보이며, 충돌 구역 주변의 밝은 점 중 일부는 이미지 노이즈나 순간적인 [61]반사가 아닌 물질로 확인되었다.

SRR(super-resolution reconstruction)이라는 기술을 사용하여 더 많은 이미지를 촬영함으로써 해상도를 향상시킬 수 있으며, 이전에 손실된 비글 2 [77]프로브를 위해 이 작업을 수행했습니다.더 많은 이미지의 다른 두 가지 장점은 우주선에 부딪히는 것과 같은 이미지 노이즈와 실제 물체를 구별하는 것과 밝은 점의 높은 알베도 물체와 순간적인 스펙트럼 [61]반사를 구별하는 것이 더 쉽다는 것입니다.마지막으로, 시간이 지남에 따라 여러 개의 영상을 통해, 바람이 낙하산을 날리는 것과 같은 움직임과 변화를 [61]관찰할 수 있습니다.

기기 및 센서 페이로드

Concordia 연구소는 오로라 탐사 [78]프로그램을 지원하는 ESA의 화성 탐사 임무의 개발을 지원하는 또 다른 미션입니다.대기 전기는 화성에 대한 인간의 임무에 대한 관심사 중 하나이며 스키아파렐리는 [6][46]화성에서 이 성질을 최초로 측정했을지도 모른다.
INRRI는 InSight Mars 착륙선에 포함되었습니다.출시 준비를 위해 이 InSight의 덱에서 볼 수 있습니다.

주요 임무 목표는 낙하산, 도플러 레이더 고도계, 히드라진 추진기 [79]등을 포함한 착륙 시스템을 테스트하는 것이었다.두 번째 임무 목표는 과학적이었습니다.착륙선은 풍속과 방향, 습도, 압력, 표면 온도를 측정하고 [41]대기의 투명도를 측정하기 위한 것이었다.표면 과학 탑재물은 DREAMS라고 불리며 착륙 [80]후 며칠간의 기상 데이터를 얻고 [6][46]화성의 대기 전력을 최초로 측정하도록 설계되었다.

하강 카메라(DECA)가 [46]페이로드에 포함되었습니다.그것의 캡처된 이미지는 [2]착륙 후에 전송될 예정이었다.아멜리아, COMARS+, 그리고 DECA는 약 6분 [3]동안 탑승, 하강, 착륙 중에 데이터를 수집했습니다.이 데이터의 대부분은 [81]하강 중에 전송되었습니다.EDL 부분은 문자 그대로 몇 분 동안 지속되도록 설계되었으며, 표면 관측은 길어야 며칠이었지만 INRRI라는 한 기기는 착륙선의 [82]레이저 거리 탐지에 가능한 한 오래, 심지어 수십 년 후에 사용할 수 있는 수동형 레이저 역반사기였다.

INRRI는 착륙선의 위쪽(제니스)에 장착되어 있어 위쪽에 있는 우주선이 그것을 겨냥할 수 있도록 했다.그것의 질량은 약 25그램이었고, 그것은 이탈리아 우주국에 의해 기부되었다.이 설계에서는 들어오는 레이저 빛을 되돌리기 위해 큐브 코너 리플렉터를 사용했습니다.큐브는 알루미늄 서포트 [83]구조에 장착되는 퓨전 실리카로 제작됩니다.INRRI는 InSight Mars [84]착륙선에도 장착되었습니다.

과학기술 페이로드 요약
[3][79]
  • DREAMS(화성 표면의 먼지 특성, 위험 평가 및 환경 분석기)
    • MetWind(바람 감지)
    • DREAMS-H(습도 검출)
    • DREAMS-P(압력 검출)
    • MarsTem(온도 검출)
    • 태양광 조사 센서(대기 투명도)
    • 마이크로아레스(대기전력검출기)
  • 아멜리아(대기권 화성 진입 및 착륙 조사 및 분석)
  • DECA(Desent Camera)
  • COMARS+(복합 공기 온도 센서 패키지)
    • 화성 대기권 진입 시 측정된 열.
  • INRRI(착륙을 위한 충돌 – 회전 레이저 역반사기 조사)[85]
    • 레이저 레인지로 랜더를 검출하기 위한 소형 레이저 역반사기

꿈

이 예술가의 컨셉은 화성에 전기적으로 활성화된 먼지 폭풍을 묘사하는데, 이 폭풍은 결정적이지 않은 바이킹 착륙선의 생명 탐지 실험 [86]결과를 초래한 화학 물질을 생성했을 수 있습니다.스키아파렐리는 화성 먼지 폭풍 [46]시즌 동안 대기 전력을 측정하는 것을 목표로 하고 있었다.
화성의 먼지 악마의 애니메이션 이미지
피닉스 착륙선은 2008년 LIDAR로 대기 중 먼지를 측정했다.

착륙선의 지표면 과학적 탑재물은 기상학적 DREAMS(화성 표면의 먼지 특성 평가 및 환경 분석기) 패키지였으며, 이는 풍속과 방향, 습도(메트윈드), 압력(메트바로), 표면 온도(투명도)를 측정하는 일련의 센서로 구성되었다.f 대기(태양광도 센서 - SIS) 및 대기 전화(대기 이완 및 전계 센서 - 마이크로-ARES)[80][87]가 그것이다.DREAMS 과학 페이로드에 기여한 기관에는 이탈리아의 INAF와 CISAS, 프랑스의 LATMOS, 네덜란드의 ESTEC, 핀란드의 FMI,[88] 스페인의 INTA가 포함된다.

DREAMS 탑재체는 착륙 [3][48]후 지상 임무 기간 동안 화성 2일에서 8일 동안 환경 관측소로 기능하도록 의도되었다.이번 착륙선은 화성 지구 먼지 폭풍의 계절에 맞춰 제작됐으며 먼지가 쌓인 화성 [41]대기에 대한 데이터를 수집했다.DREAMS는 먼지 폭풍을 일으키는 메커니즘인 먼지 인양에 대한 전기력의 역할에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있기를 바랐었다.또한 MetHumi 센서는 습도에 대한 중요 데이터로 MicroARES 측정을 보완하여 과학자들이 먼지 대전 과정을 [87]더 잘 이해할 수 있도록 하기 위한 것입니다.

화성의 대기 전기는 아직 측정되지 않았으며, 먼지 폭풍과 대기 화학에서 화성의 가능한 역할은 [89]알려지지 않았다.바이킹호의 생명체 실험 결과 미생물 대사에는 양성 반응이 나왔지만 질량분석계에서는 [86]유기화합물이 검출되지 않았다.두 가지 가능한 설명은 자외선에 의해 생성된 과산화수소 또는 오존과의 반응이나 먼지 [86]폭풍 중의 대기 전기 작용이다.

DREAMS-P는 압력 센서였고 DREAMS-H는 습도 센서였습니다. 센서는 단일 데이터 처리 회로 [90]기판을 공급합니다.

지표면 탑재물 외에 착륙선의 DECA(Descent Camera)라고 불리는 카메라가 하강 중에 작동했다.추가 컨텍스트 정보와 정확한 위치 데이터를 [91]이미지의 형태로 전달하기 위한 것입니다.DECA는 Planck와 Herschel [92]미션의 VMC(Visual Monitoring Camera)의 리라이트입니다.

먼지에 초점을 맞춘 또 다른 표면 실험은 ExoMars보다 약 20년 전의 화성 패스파인더 착륙선에서의 물질 부착 실험이었다.

하강 카메라

하강 카메라(DECA)는 [92]화성 표면에 접근하면서 약 15개의 아래를 내려다보는 모습을 포착하기 위한 것이었다.하부 방열판이 [93]배출된 후 이미지 수집을 시작하기 위해서였다.이 카메라는 60도 시야를 확보하여 그레이스케일 이미지를 캡처하여 하강 [92]시 기술적 지식을 지원했습니다.DECA는 허셜 우주천문대와 플랭크 임무가 함께 발사한 시각감시 카메라의 예비 비행체였다.카메라 치수는 9cm(3.5인치)의 정사각형이며, 질량은 0.6kg(1.3파운드)[1]입니다.DECA 하강 카메라 데이터는 하강 중에 저장되었고 착륙 [2]후까지 지구로 전달되지 않도록 되어 있었기 때문에 이러한 이미지는 충돌로 손실되었다.이 전송 지연의 목적은 우주선과 데이터를 정전기 [93]방전으로부터 보호하는 것이었다.DECA는 OIP([2]Optique et Instruments de Précision)에 의해 벨기에에서 설계 및 구축되었습니다.

DECA의 주요 목표는 다음과 같다.[2]

  • 이미지 랜딩 영역
  • 화성 대기의 투명도를 측정합니다.
  • 착륙 지역의 3차원 지형 데이터를 수집하다

예비 결과

키아라펠리 시연 착륙선이 하강 중에 전송되었기 때문에, 많은 원격 측정이 성공적으로 [81]반환되었습니다.원격 측정의[57] 약 80%에 달하는 약 600메가바이트의 데이터가 지구에 중계되어 사용된 [70][94][95]착륙 기술의 고장 모드를 조사했다.

사양

질량에 관한 주의: 화성 표면에서는 중력이 지구보다 작기 때문에 무게는 지구 [96]무게의 37%입니다.

직경
  • 2.4 m (7.9 피트) (히트실드[3] 포함)
  • 1.65m(5.4피트) (히트실드 미포함)
높이 1.8 m (5.9 피트)
미사[97]
  • 합계 577 kg (1,272파운드)
  • 표면에 280kg(620파운드)의 랜더
  • 45 kg (99파운드)히드라진
  • 80 kg (180파운드)차폐
  • 20kg(44파운드) 후면 히트[98] 실드
차열재 노코트 리에주
구조. 탄소 섬유 강화 폴리머 가죽이 있는 알루미늄 샌드위치
낙하산 디스크 간격 밴드 캐노피, 직경 12m(39ft)
추진력
  • 3개의 히드라진 펄스 엔진으로 구성된 클러스터 3개, 각각 400N(90lbf)
  • 아스트리움 CHT-400 로켓[97] 엔진
힘 비충전식 배터리
통신 ExoMars Trace Gas Orbiter 또는 기타 호환 통신 [99]시스템과의 UHF 링크.
이 다이어그램은 미량 가스 궤도선과 스키아파렐리 EDM을 화성 익스프레스 궤도선과 비교한 것입니다.

전원 시스템

어느 순간, Roscosmos면, 화성의 year,[100][101]을 위한 지역 표면 환경을 감시할 수 있도록 이디엠 착륙선에 대한 100와트짜리 방사성 동위 원소 열전기 발전기(기술 정찰단)전원 기여할 복잡한 러시아 수출 통제 절차 때문에, 나중에non-rechargeable 전기 배터리의 사용을 제안했다. 충분히power 2 ~ 8 [1][102]sols 。태양 전지판은 더 무겁고 복잡한 착륙선에 의해 지원되는 더 긴 임무(1-2개월)가 [103]고려될 때도 고려되었다.2010년대에는 착륙 [104]시스템에 중점을 두고 단기간(수일 표면 시간)의 기술 시연에 초점을 맞췄습니다.

스키아파렐리는 충전되지 않는 배터리만을 가지고 다니는 특이한 존재이기 때문에, 그것의 활동 수명은 화성에서 불과 며칠 밖에 되지 않을 것이다.그 주된 목적은 진입, 하강 및 착륙 기술을 시연하는 것이기 때문이다.

ESA, 2016[45]

통신 시스템 및 네트워크

스키아파렐리는 화성 [99]궤도선과 통신하기 위해 UHF 무전기를 가지고 있었다.착륙선에는 뒷껍데기와 착륙선에 [99]각각 두 개의 안테나가 있었다.후면 셸이 배출되면 랜더 [99]본체의 나선형 안테나에서 송신할 수 있습니다.궤도선이 착륙선과 언제 통신할 수 있는지는 궤도상의 어디에 있느냐에 달려있고, 화성의 지구본이 착륙선에 [99]대한 시야를 차단하기 때문에 모든 궤도선이 착륙선과 기록하거나 대화할 수 있는 것은 아니다.또한 ExoMars TGO는 UHF [99]시스템을 사용하여 통신할 수 있습니다.EDM은 착륙 약 90분 전에 동면에서 깨어나 [99]착륙 약 15분 동안 연속적으로 전송되었다.

착륙하는 동안, EDM 신호는 Mars Express 궤도선과 인도 푸네에 있는 [99]자이언트 메트로웨이브 전파 망원경으로 화성에서 감시되었다.Mars Express는 또한 멜라콤 통신 [99]시스템을 사용하여 다른 착륙선 및 탐사선과 통신합니다.화성 정찰궤도선(MRO)은 착륙 후 2시간 만에 착륙 상공에서 비행해 스키아파렐리의 [99]신호를 확인할 수 있었다.또한 ExoMars TGO는 UHF [99]시스템을 사용하여 통신할 수 있습니다.

화성의 통신 시스템 표준은 Electra 무선으로, 2006년 화성 정찰 궤도선이 도착한 이후 사용되고 있다.이에 앞서 화성 글로벌 서베이어, 화성 오디세이, 화성 [99]익스프레스를 포함한 몇몇 궤도 탐사선들은 1세대 UHF 중계 시스템을 사용했다.화성 착륙선과 탐사선으로부터의 데이터를 중계하기 위해 궤도선을 사용하는 것은 에너지 [105]효율로 유명하다.

2016년 10월 19일, 무선 통신이 화성에서 [106]지구로 빛의 속도로 이동하는 데 9분 47초가 걸렸다.따라서 Pune의 라디오 어레이가 「실시간」으로 청취하고 있어도,[106] 대기권 진입을 개시하는 것으로 기록되고 있는 동안에도, 약 6분 걸리는 EDL 시퀀스 전체가 이미 발생하고 있었다.화성과 지구의 공기에 의해 빛의 속도가 느려지기 때문에(굴절률 참조), 또 다른 요인은 시간 확장입니다. 탐사선이 상당히 다른 속도와 다른 중력장에 존재했기 때문입니다(비교적 작지만).[107][108][109]

다음 항목도 참조하십시오.동시성과 행성간 우주 비행의 상대성 이론

컴퓨팅

스키아파렐리 랜더에는 2개의 메인 컴퓨터가 있습니다.하나는 중앙 터미널 전원 유닛(CTPU)이라고 불리며 상단의 따뜻한 박스에 수납되어 있습니다.다른 하나는 리모트 터미널 전원 유닛(RTPU)[110]이라고 불리며 랜더 [111]밑면에 있습니다.전체적으로 CTPU는 지표면 조작을 처리하고 RTPU는 진입과 강하를 처리하며,[111] 실제로는 지표면과의 최종 착륙 시에 파괴된다.Trace Gas Orbiter와 Entry Demulator Module이 연결되면 RTPU가 인터페이스를 처리하여 Orbiter에서 [111]모듈로 전력을 전송합니다.그것이 궤도선에서 분리되면, 그것은 내부 배터리를 [111]소모해야 한다.CTPU는 Sun Microsystems의 RISC 기반 SPARC 프로세서아키텍처에 기반한 LEON 중앙 프로세서를 사용하며 RAM, PROM 및 [111]타이머도 갖추고 있습니다.또한 CTPU는 UHF 무선 통신 [111]시스템으로 전송되는 데이터도 처리합니다.착륙선이 궤도선에서 분리되면 화성 [2]대기권에 진입하기 전 우주공간을 활주하는 동안 대부분의 시간을 저전력 동면 모드로 보낸다.착륙선은 착륙하기 전 약 3일 동안 혼자서 우주를 통과해야 하며, 궤도선은 화성 궤도 [2]삽입을 해야 한다.DECA 하강 카메라 데이터는 착륙 후까지 지구로 중계하기 위해 컴퓨터에 다운로드되지 않으며 [2]하강 중에는 전송되지 않습니다.

낙하산

폭약식 [97]박격포에 의해 원반대형 낙하산이 전개되었다.그것은 [97]개발의 일환으로 세계에서 가장 큰 풍동에서 본격적인 테스트를 거쳤다.2011년 지구 대기권에서 준스케일 낙하산이 시험되었다; 그것은 풍선을 타고 24.5킬로미터 고도로 올라갔다가 발사되었고, 폭약식 전개 시스템은 자유 [112]낙하 기간 후에 시험되었다.2016년 10월 19일,[65] 화성에 낙하산이 성공적으로 배치되었다.

2019년 여름, EDM 기술 테스트에도 불구하고 프로젝트의 다음 트랜쉬를 위한 낙하산 문제가 테스트 중에 발생했습니다. 낙하산 시스템 문제로 인해 [113]그 단계가 지연될 수 있습니다.

역로켓

스키아파렐리 모듈은 약 1km 상공에서 펄스 모드로 시작하여 우주선을 70~4m/s(252~14km/[114]h)로 감속시키는 3개의 추진기(총 9개)를 가지고 있다.9개의 엔진은 각각 CHT-400 로켓 엔진으로 400N의 [114]추력을 낼 수 있다.이 로켓 엔진들은 히드라진 [114][115]추진제를 담고 있는 세 개의 구형 17.5리터 탱크로 연료를 공급받는다.탱크에는 탱크당 약 15-16kg의 히드라진(약 34파운드, 2.4스톤) 또는 전체 46kg(101파운드 또는 7.24스톤)[114][115]의 연료가 들어 있습니다.추진제는 헬륨에 의해 가압되며, 압력 170bar(2465psi)[115]로 15.6L가 들어 있는 단일 탱크에 보관됩니다.스러스터는 지표면으로부터 1~2m/야드 떨어진 곳에서 정지하고, 그 후 착륙선 아래의 구겨진 부분이 최종 [114]정지를 처리합니다.타이머, 도플러 레이더, 관성 측정 유닛으로부터의 데이터를 랜더의 컴퓨터에 통합해 [114]스러스터의 동작을 제어한다.

ExoMars에 미치는 영향

다음 ExoMars 미션의 "셧다운" 가능한 순간은 2016년 12월 ESA 각료회의로, 지금까지 [116]ExoMars 2016 미션에서 얻은 교훈과 3억 유로의 ExoMars 자금 지원을 포함한 특정 문제를 검토했다.한 가지 우려되는 것은 스키아파렐리 추락이었다. 왜냐하면 이 착륙 시스템은 계측된 2020 [116]Kazachok 착륙선에 의해 전달된 로잘린드 프랭클린 탐사선으로 구성된 ExoMars 2020 임무에 사용되고 있기 때문이다.

ExoMars 팀은 일어난 일에 대해 "용감한 표정을 지으며"[117] 추락에도 불구하고 진입, 하강 및 착륙에 관한 데이터라는 매우 신뢰할 수 있는 EDM의 주요 임무에 대해 긍정적이라는 찬사를 받았습니다.

또 다른 긍정적인 점은 ExoMars의 전체적인 웅장한 계획의 일환으로 시승기 모듈을 개발했다는 것인데, 이것은 착륙 기술이 더 가치 있는 [118]화물을 운반하기 전에 실제 테스트를 거쳤다는 것을 의미한다.

2016년 12월 ESA 각료회의에서 [119]오작동에 대한 예비 보고서가 제시되었다.12월에 이르러서는, ExoMars는 ESA로부터 [120]재정적인 지원을 계속 받을 것으로 알려졌다.미션을 [120][121]완료하기 위해서 4억3600만유로(4억6400만달러)가 승인되었다.

2016년의 많은 도전, 어려움 그리고 보람 있는 순간들 후에, 이것은 유럽 우주 탐험에 큰 안도감과 좋은 결과이다.

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착륙 위치

Acheron FossaeAcidalia PlanitiaAlba MonsAmazonis PlanitiaAonia PlanitiaArabia TerraArcadia PlanitiaArgentea PlanumArgyre PlanitiaChryse PlanitiaClaritas FossaeCydonia MensaeDaedalia PlanumElysium MonsElysium PlanitiaGale craterHadriaca PateraHellas MontesHellas PlanitiaHesperia PlanumHolden craterIcaria PlanumIsidis PlanitiaJezero craterLomonosov craterLucus PlanumLycus SulciLyot craterLunae PlanumMalea PlanumMaraldi craterMareotis FossaeMareotis TempeMargaritifer TerraMie craterMilankovič craterNepenthes MensaeNereidum MontesNilosyrtis MensaeNoachis TerraOlympica FossaeOlympus MonsPlanum AustralePromethei TerraProtonilus MensaeSirenumSisyphi PlanumSolis PlanumSyria PlanumTantalus FossaeTempe TerraTerra CimmeriaTerra SabaeaTerra SirenumTharsis MontesTractus CatenaTyrrhen TerraUlysses PateraUranius PateraUtopia PlanitiaValles MarinerisVastitas BorealisXanthe TerraMap of Mars
The image above contains clickable links MarsLander 및 Rover 사이트의 위치가 중첩된 화성의 글로벌 지형을 보여주는 대화형 이미지 맵.마우스를 이미지 위로 가져가면 60개 이상의 두드러진 지리적 지형의 이름을 볼 수 있습니다.클릭하면 해당 지형에 링크할 수 있습니다.베이스 맵의 색칠은 NASA의 화성 글로벌 서베이어(Mars Global Surveyor)에 있는 화성 궤도선 레이저 고도계의 데이터에 근거해 상대적인 고도를 나타낸다.흰색과 갈색은 가장 높은 고도(+12~+8km), 분홍색과 빨간색(+8~+3km), 노란색은 0km, 녹색과 파란색은 낮은 고도(-8km까지)를 나타냅니다.축은 위도와 경도이며 극지방이 표시됩니다.
(「」도 참조해 주세요.Mars map; Mars Memorials map/list)
( Active ROVER • 비활성 • 활성 LANDER • 비활성 •
Beagle 2
Bradbury Landing
Deep Space 2


InSight Landing
Mars 2
Mars 3
Mars 6
Mars Polar Lander
Challenger Memorial Station
Mars 2020
Green Valley
Schiaparelli EDM
Carl Sagan Memorial Station
Columbia Memorial Station
Thomas Mutch Memorial Station
Gerald Soffen Memorial Station

용어집

  • ASI: 아겐지아 스페지알레 이탈리아나
  • EDL: 진입, 하강 및 착륙
  • EDM: EDL 데모 모듈
  • 유럽우주국
  • ESTEC: 유럽 우주 연구 기술 센터
  • GMT: 그리니치 표준시
  • INAF : Istituto Nazionale di Astrofisica
  • NASA: 미국항공우주국
  • 로스코스모스: 러시아 국가 우주 프로그램
  • TGO: 미량 가스 궤도선
  • 영국 우주국

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

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