18 мая Европейское космическое агентство выпустило отчет о причинах потери спускаемого аппарата «Скиапарелли» миссии «Экзомарс-2016» (Exomars), который потерпел аварию при посадке на Марс 19 октября прошлого года.

Демонстрационный десантный модуль «Скиапарелли» был разработан и построен Итальянским космическим агентством. Его основной задачей было испытание технологии посадки на Марс, которую позднее предполагалось перенести на десантный модуль второго этапа миссии.

Аппарат вошел в атмосферу на высоте около 122,5 км со скоростью около 21 000 км/ч. С высоты 11 км должен был заработать тормозной парашют, а с 1,1 км аппарат должен был перейти к этапу торможения на реактивных двигателях.

Связь со «Скиапарелли» прервалась примерно за 50 секунд до ожидаемого касания поверхности планеты. Большая часть шестиминутного спуска прошла так, как ожидалось: модуль правильно вошел в атмосферу, тепловой экран обеспечил его защиту на сверхзвуковых скоростях. Датчики на переднем и заднем щитах позволили собрать данные о воздействии марсианской атмосферы на тепловой щит.

Примерно через три минуты после входа в атмосферу был раскрыт парашют. В этот период инерционный измерительный блок зафиксировал неожиданно высокую скорость вращения. В течение короткого времени он оказался «перенасыщен», т.е. достиг предела измерительных возможностей, и перестал выдавать действительную скорость. На основе некорректных данных бортовой компьютер, управляющий посадкой, неверно оценивал навигационные параметры, включая текущую высоту десантного модуля. Соотнося расчетные данные с радиолокационными измерениями, программа пришла к выводу, что модуль уже находится ниже уровня земли. В результате были выданы преждевременные команды на сброс парашюта и кратковременное включение посадочных двигателей модуля, которые проработали 3 секунды вместо 30. Также были включены системы, которые модуль должен был активировать только после посадки. В действительности же это время он находился в свободном падении на высоте около 3,7 км над Марсом. Вскоре «Скиапарелли» рухнул на поверхность планеты со скоростью около 540 км в час.

Комиссия называла четыре основные причины неудачи. Во-первых, при моделировании динамических процессов, происходящих при парашютной посадке, были допущены ошибки, из-за которых не было предсказано быстрое вращение десантного модуля.

Во-вторых, в программном обеспечении бортового компьютера не были предусмотрены проверки данных на очевидные ошибки с последующей реакцией. Бортовой компьютер не счел данные об отрицательной высоте над уровнем поверхности ошибочными и продолжил использовать их для выполнения штатной циклограммы посадки.

Отметка насыщения инерционного измерительного блока была установлена на слишком высоком уровне. Предназначенный для измерения угловой скорости прибор должен был устанавливать сигнальный бит для значений, находящихся за пределом насыщения, чтобы предупредить об ошибке бортовой компьютер. Однако уже после насыщения он не помечал данные о скорости как некорректные. Компьютер же не проводил никакой дополнительный анализ правдоподобности принимаемых данных.

В-третьих, комиссия отметила недостаточное качество проектирования системы в целом. Данные, поступающие с различных приборов, не были использованы для перекрестных проверок и дублирования. Объем испытания также признан недостаточным.

В-четвертых, в целом за миссию отвечает ее менеджмент. Ошибки, допущенные при проектировании и разработке космического аппарата, и не были идентифицированы и исключены при приеме аппаратуры от субподрядчиков.

Десантный модуль миссии второго этапа «Экзомарс-2020» будет существенно отличаться от «Скиапарелли». За его разработку отвечает Роскосмос и НПО им. Лавочкина, однако работающий на этапе посадки бортовой компьютер с программным обеспечением будет предоставлен европейской стороной. Российский десантный модуль будет использовать два парашюта (первый – сверхзвуковой), а не один, как малый десантный модуль прошлого года. Использование посадочных опор потребует более качественного гашения скорости – она должна будет составить не более 2 м/с в момент касания поверхности. Кроме того, благодаря отсутствию длительной фазы инерционного полета модулю не придется восстанавливать данные о своей высоте.

Десантный модуль НПО им. Лавочкина получит навигационную систему, основанную на той, что испытали на «Скиапарелли». Парашюты будут заказаны у того же поставщика. Радарно-допплеровский измеритель не изменится по сравнению с 2016 годом, как и модели атмосферы, ветра, гравитации, аэродинамических условий и т.п. Динамические модели модуля и парашюта будут основаны на моделях миссии 2016 года. Тормозные посадочные двигатели на этот раз предоставит НПО им. Лавочкина.

Недавно совет РАН по космосу высказал опасения, что сроки разработки десантного модуля для миссии «Экзомарс-2020» в НПО им. Лавочкина могут быть сорваны. Ученые обратились к руководству предприятия с просьбой ускорить заключение контрактов с субподрядчиками по этому проекту. В прошлом второй этап миссии уже был перенесен с 2018 на 2020 год.

Обсудить