Exomars : tests en altitude réussis des parachutes

Avant de décoller en septembre 2022 à destination de Mars, la mission russo-européenne Exomars doit réaliser des tests concluants de ses parachutes nécessaires pour freiner l’atterrisseur lors de la phase de rentrée atmosphérique martienne.

Après les échecs des tests en altitude en mai et août 2019 et de nouveaux tests reportés pour cause de Covid en 2020, de nouveaux tests représentatifs de la rentrée atmosphérique ont enfin pu être réalisés en juin 2021. Ils avaient été précédés de tests au sol d’extraction des parachutes [(re)lire Exomars : prêt pour les nouveaux tests de parachutes].

Pour rappel, pour atterrir sur Mars, il faut savoir freiner dans l’atmosphère peu dense de la planète. Toutes les missions robotiques à ce jour ont utilisé des systèmes de freinage par parachute plus ou moins complexes.

Pour la mission Exomars, ce freinage par parachute est complexe. La plateforme d’atterrissage Kazachok, de fourniture russe, et le rover Rosalind Franklin, fourni par l’ESA, seront contenus dans un module de descente, qui nécessite deux parachutes principaux pour aider à le ralentir alors qu’il plonge dans l’atmosphère martienne à une vitesse initiale de 21 000 km/h. Le premier parachute fait 15 mètres de diamètre, le parachute principal fait 35 mètres de diamètre, le plus grand parachute jamais utilisé pour poser un engin spatial sur Mars, en raison de la taille et de la configuration de l’atterrisseur Kazachok.

Représentation et comparaison des tailles des différents éléments d’ExoMars 2020 (credit ESA)

Un système de retro-fusées est déclenché 20 secondes avant l’atterrissage et le déploiement des parachutes est successivement mené pour amener en toute sécurité la plate-forme d’atterrissage et le rover sur la surface de Mars. Le parachute principal du premier étage de 15 m de large s’ouvre alors que le module de descente se déplace toujours à des vitesses supersoniques, et le parachute principal du deuxième étage de 35 m de large est déployé à des vitesses subsoniques.

Séquence de déploiement des parachutes de la mission ExoMars 2022. Le graphique n’est pas à l’échelle et les couleurs des parachutes ne sont données qu’à titre d’illustration (crédit ESA)

La séquence complète depuis l’entrée atmosphérique à l’atterrissage ne prend que six minutes.

Les simulations numériques ne suffisent pas pour garantir le succès de ce type de mission, il est indispensable d’effectuer un certain nombre de tests grandeur nature.

Les problèmes antérieurs dus à la friction entre la voilure et le sac semblent maintenant être résolus, mais

Après plusieurs semaines de mauvais temps, les tests en conditions représentatives ont pu avoir lieu les 24 et 25 juin dans les installations de la Swedish Space Corporation à Esrange, près de Kiruna en Suède.

Images au ralenti du parachute ExoMars lors d’un test de chute à haute altitude le 24 juin dans les installations de la Swedish Space Corporation à Esrange. La vidéo montre le parachute principal de 15 m de large déployé sans problème à des vitesses supersoniques (crédit ESA)

Le premier test s’est concentré sur la validation du parachute principal supersonique d’Airborne Systems, fournisseur américain du parachute principal de descente de Perseverance par exemple. Le deuxième essai testait le parachute subsonique modifié et du sac livrés par la société italienne Arescosmo. Chaque test a été conçu pour appliquer la pleine charge attendue lors de l’entrée, de la descente et de l’atterrissage sur Mars, le tout avec des marges de sécurité supplémentaires.

« Nous sommes très heureux d’annoncer que le premier parachute principal a parfaitement fonctionné : nous avons une conception de parachute supersonique qui peut voler vers Mars », a déclaré Thierry Blancquaert, chef d’équipe du programme ExoMars, notant qu’« il y aura au moins deux autres opportunités de tester cette conception de parachute pour gagner en confiance ».

« Les performances du deuxième parachute principal n’étaient pas parfaites mais bien améliorées grâce aux ajustements apportés au sac et à la voilure. Après une extraction en douceur du sac, nous avons connu un détachement inattendu de la goulotte pilote lors du gonflage final. Cela signifie probablement que la voilure principale du parachute a subi une pression supplémentaire dans certaines parties. Cela a créé une déchirure qui était contenue par un anneau de renfort en Kevlar. Malgré cela, il a rempli sa décélération attendue et le module de descente a été récupéré en bon état ».

Pour les 2 tests, un module de descente fictif a été élevé à une altitude de 29 km par un ballon stratosphérique gonflé à l’hélium. Une fois largué, les équipes de l’ESA et de fournitures des parachutes récupèrent des données de télémétries en temps réel dans un centre de contrôle au sol afin d’évaluer le profil de décélération. Puis la récupération des parachutes, des sacs, des disques durs et des caméras haute résolution embarquées permettront de corréler le déploiement des parachutes et les modèles de simulation.

Récupération réussie du parachute ExoMars
Récupération réussie du parachute ExoMars dans la zone de largage uniquement accessible par hélicoptère (crédit Vorticity)

Les prochains tests de chute sont prévus en octobre/novembre 2021 dans l’Oregon, aux États-Unis, et devraient donc régler les derniers soucis rencontrés.

Le lancement de la mission ExoMars à bord d’une fusée Proton-M depuis Baïkonour devrait avoir lieu dans la fenêtre de lancement du 20 septembre au 1er octobre 2022, et l’atterrissage sur Mars prévu le 10 juin 2023. A suivre !

Sources : site ESA

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