Spazio, ExoMars: le tecnologie progettate per arrivare su Marte

Thales Alenia Space Italia, capofila industriale del programma ExoMars, è responsabile di entrambe le missioni 2016 e 2020 alla conquista del 'Pianeta Rosso'

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Thales Alenia Space Italia, capofila industriale del programma ExoMars, è responsabile della progettazione e della realizzazione di entrambe le missioni 2016 e 2020 alla conquista del ‘Pianeta Rosso‘. Il composito team internazionale coordinato da Thales Alenia Space ha dovuto sviluppare e integrare numerose soluzioni tecnologiche in grado di rispondere ai requisiti di un progetto del tutto nuovo per l’intera comunità spaziale europea. Questi i principali componenti: RADAR DOPPLER ALTIMETER (RDA). Montato sul Descent Module (DM) è cruciale proprio nella fase finale di discesa ed atterraggio del DM sulla superficie di Marte. Il RDA impiega componentistica ad alta frequenza sia per le parti elettriche (unità trasmittente e unità ricevente) che per quelle meccaniche (antenna). Questo sofisticato radar in banda Ka – progettato per operare da altezze che vanno dai chilometri alla decina di metri e con ridotte dimensioni in modo da consentire l’imbarco del RDA nel modulo di discesa – rappresenta una delle tecnologie di punta del sito romano dell’azienda per le missioni interplanetarie. Permetterà di gestire in completa autonomia da Terra la brevissima fase finale, della durata inferiore a 100 secondi, necessaria a raggiungere la superficie di Marte.

CONTROLLO TERMICO E SCUDI TERMICI ABLATIVI. Il controllo termico di ExoMars, in particolare della sonda Schiaparelli, rappresenta uno degli elementi di novità e di sfida che la missione ha presentato per l’Agenzia Spaziale e l’industria europea. La variabilità degli ambienti e della configurazione (dalla crociera interplanetaria ai flussi aerotermici durante l’ingresso in atmosfera alle operazioni scientifiche sull’ostile superficie del pianeta per EDM; fase orbitale e aerobraking per il TGO), la durata della missione, la limitatezza delle risorse energetiche di EDM dopo la separazione hanno reso necessario lo sviluppo di un approccio di controllo termico assai specifico, iniziato nel lontano 2008 e basato su estese campagne di simulazione numerica e di test. Oltre ad una combinazione di materiali e componenti per l’isolamento termico in vuoto e in CO2 e per l’ottimizzazione delle proprietà radiative delle superfici, il controllo termico si è avvalso di capacitori termici a cambio di fase in grado di assorbire i picchi di dissipazione nelle isolatissime baie interne, di profili operativi ottimizzati (ad es un thermal boost per immagazzinare energia prima della separazione) e di scudi termici ablativi per fronteggiare l’ingresso atmosferico.

STRUTTURA DEFORMABILE (CRUSHABLE). La sopravvivenza al landing delle sofisticate apparecchiature che effettueranno le misure nella Planum Meridiani per circa quattro giorni marziani sarà garantita da una struttura deformabile (crushable) appositamente progettata per assorbire l’urto derivante dall’impatto della sonda col terreno. Essa è di base una struttura sandwich complessa tronco-conica con pelli in kevlar/alluminio e nido d’ape in alluminio che protegge l’intera superficie inferiore della piattaforma e interposta tra quest’ultima e il Radar Dopple Altimeter. È inoltre internamente cava nella zona centrale per alloggiare sul lato inferiore della piattaforma parte dell’avionica di bordo non operativa sul Pianeta ed è supportata in tale zona da un sistema di stand-off. Il suo spessore è stato ottimizzato, compatibilimente con il volume disponibile all’interno dell EDM, sia per assorbire l’urto con asperità localizzate del terreno sia per ridurre la brusca decelerazione all’impatto fino ai limiti richiesti dal progetto. L’urto col suolo marziano è infatti previsto avvenire in conseguenza del breve tratto di caduta libera a cui è soggetta la piattaforma dal momento del cut-off dei motori, programmato a un’altezza di circa 1,8 m dal suolo stesso. La tecnologia utilizzata è stata appositamente sviluppata per il Programma ExoMars 2016, mediante modellizzazione e analisi di simulazione non lineari correlate con i risultati ottenuti da una ampia campagna di test. Questi ultimi sono stati effettuati in differenti condizioni ambientali sia su campioni di materiali deformabili e sia su modelli 1:1 della struttura deformabile stessa, mediante test di impatto in specifiche configurazioni di caduta.