Los problemas de los paracaídas de ExoMars 2020

Por Daniel Marín, el 14 agosto, 2019. Categoría(s): Astronáutica • ESA • ExoMars • Marte ✎ 83

A menos de un año para el lanzamiento, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha sufrido dos fallos seguidos de los paracaídas de la sonda marciana ExoMars 2020. La sonda ruso-europea deberá frenar su descenso en la atmósfera marciana usando un complejo sistema formado por cuatro paracaídas: dos principales y dos pilotos que sirven para extraer los primeros. Los paracaídas principales tienen 15 y 35 metros de diámetro respectivamente. El de 15 metros se usará en la etapa supersónica del descenso y el más grande en la fase final subsónica. Este sistema contrasta con el empleado por la NASA en sus sondas marcianas, que consiste en único paracaídas. La ventaja del esquema europeo es que cada paracaídas está optimizado para cada fase. La desventaja es, obviamente, que se trata de un sistema más complejo.

El paracaídas de ExoMars 2020 durante una prueba anterior (ESA).

El pasado junio la ESA reconoció que los dos —repito, los dos— paracaídas principales sufrieron rasgaduras en una prueba efectuada el pasado 28 de mayo de este año en el centro Esrange de Suecia. En esta prueba se dejó caer un lastre con el sistema de paracaídas de ExoMars 2020 desde un globo de helio situado en la estratosfera. Después de, aparentemente, haber tomado las medidas adecuadas, el pasado 5 de agosto de volvió a llevar a cabo otra prueba del sistema en Esrange, denominada HADT-2 (High Altitude Drop Test), pero esta vez solo con el paracaídas subsónico de 35 metros. Y, una vez más, el paracaídas sufrió desperfectos que impidieron que se desplegara correctamente. De haber ocurrido en Marte, ExoMars 2020 se habría estrellado.

Paracaídas de ExoMars 2020 (ESA).
Secuencia del despliegue del paracaídas de ExoMars 2020 durante una prueba de 2018 (ESA).
Secuencia de descenso de ExoMars 2020 en Marte (ESA).

La misión ruso-europea ExoMars 2020 será lanzada mediante un cohete Protón-M/Briz-M que despegará de Baikonur en una ventana de lanzamiento que va del 25 de julio al 13 de agosto de 2020. El aterrizaje en la región de Oxia Planum tendrá lugar en marzo de 2021. No obstante, los dos fallos ponen en tela de juicio que la ESA sea capaz de cumplir con el calendario previsto quedando tan poco tiempo para el lanzamiento. La ESA ha comunicado que se llevará a cabo una reunión de especialistas de paracaídas en septiembre y que antes de que  termine el año tendrá lugar otra prueba del paracaídas de 15 metros. Para comienzos de 2020 está prevista otra prueba del paracaídas principal de 25 metros. Si el asunto del paracaídas no se soluciona, la misión se tendría que retrasar a 2022.

Elementos del módulo de descenso de ExoMars 2020 (ESA).
ExoMars 2020 (ESA).
Parte del escudo térmico de fabricación rusa (Roscosmos).

ExoMars 2020 es una sonda de 2900 kg que está formada por dos elementos principales: la etapa de crucero o CM (Carrier Module), de 900 kg, y el módulo de descenso o DM (Descent Module), de 2000 kg. El módulo de descenso está formado a su vez por el escudo térmico, la etapa de descenso Kazachok o LP (Landing Platform) y el rover Rosalind Franklin de 345 kg. El pasado marzo la etapa de descenso Kazachok, fabricada en Rusia por NPO Lávochkin, llegó a Turín para ser integrada con el resto del vehículo antes de su traslado a Baikonur. El rover Rosalind Franklin, de 345 kg, es el protagonista de la misión. Descenderá a la superficie por una de las dos rampas desplegables de la etapa Kazachok y recorrerá la superficie durante unos seis meses. La principal novedad del rover es su taladro, que por primera vez permitirá excavar el suelo marciano hasta una profundidad de 2 metros, allí donde las posibles sustancias orgánicas marcianas no se hayan visto afectadas por la radiación. Lleva nueve instrumentos científicos con una masa total de 45 kg que buscarán indicios de biomarcadores del Marte primigenio durante los seis meses que durará su misión primaria.

Elementos de ExoMars 2020 (ESA).
Elementos de la sonda (ESA).
Pruebas de resistencia térmica de los paracaídas de ExoMars 2020 (ESA).

La ESA siempre intenta no mencionar las nacionalidades de las empresas u organismos relacionados con sus programas, y menos aún en caso de fallos. Sin embargo, no está demás recordar que los paracaídas de ExoMars 2020 corren a cargo de la empresa italiana Arescosmo —una compañía que tiene amplia experiencia en el sector—, mientras que el contratista del sistema de paracaídas en conjunto es Thales Alenia de Francia. Por otro lado, el contratista principal de ExoMars 2020 es Thales Alenia de Italia. En 2016 se culpó al paracaídas italiano del accidente de la sonda Schiaparelli de ExoMars 2016, pero el informe final lo exoneró, aunque no explicó qué pudo causar las oscilaciones tan brutales que causaron el fallo del sistema de guiado de la sonda. Hasta hace unos años era la colaboración con Rusia la que despertaba dudas sobre el éxito de la misión ExoMars 2020, especialmente por culpa del relativamente elevado número de fallos del lanzador Protón-M. Pero tras el retraso de la fecha de lanzamiento de 2018 a 2020 y, sobre todo, tras el espanzurramiento catastrófico de Schiaparelli, algo me dice que será mejor no buscar culpables antes de tiempo.

Secuencia prevista de integración de elementos de ExoMars 2020 (ESA).


83 Comentarios

  1. Buen artículo, aunque me provoca desconfianza la participación rusa en misiones con tales niveles de complejidad ya que casi siempre terminan en fracaso por algún desperfecto producto de sus cuestionables estándares y políticas.

    1. Me parece que no leíste en detalle el artículo. La exo-mars 2016 falló no por culpa del cohete Protón que llegó e hizo bien su trabajo, sino que se estrelló porque los paracaídas fabricados por Thales Alenia no se desplegaron como correspondía. Y las fallas que hubo en estas pruebas también fueron de los paracaídas hechos por empresas italianas y francesas

      1. Pues parece que quien no entiende que mi comentario es un offtopic eres tu…. Y es un hecho que los rusos son excelentes protagonizando los mas feos desastres como el reciente accidente de Severodinsk que libero material radiactivo provocando la muerte de 5 científicos y provoco la evacuación de la zona (y que a Putin no le gusta hablar)…

        …y ese es uno mas del repertorio de metidas de pata que se han mandado..

        No hay que fiarse de la ingeniería rusa ya que suelen pasar por alto los estándares de seguridad por cuestiones politicas…

        1. Claro, es por esto que tienen el monopolio de los cohetes tripulados. No son como los americanos, que solo han perdido tres tripulaciones al completo…

        2. Vaya hombre. A ver si resulta que los rusos no llevan ni se sabe el tiempo lanzando astronautas al espacio con una muy alta seguridad.
          Por otro lado, en todas partes cuecen habas: en el mundo occidental la política no influirá pero las cuestiones presupuestarias o económicas hacen también pasar por alto “estándares de seguridad”. Ya que estamos hablando de radioactividad, Japón con Fukushima es un clarísimo ejemplo.

        3. evidentemente aquí hay mucha mas gente que se a informado y es realista al momento de comentar…
          se ve que el mundo en el que vivis es el que queres no el real, te armas unas jugosas apofenias y listo tengo a los «malos» de la peli. tranquilo y regocijate, los yankis ya volveran a tener su nave propia y «volveran» a la luna!

          1. Con el apuro de USA para volver a la Luna el 2024, lo más seguro que tengamos otra tragedia como la del Apollo 1 (3 astronautas muertos), o el Challenger (7 astronautas muertos) o el Columbia (otros 7 astronautas muertos).

        4. Lo que es un hecho es que el tema del hilo son los problemas que tienen las misiones ExoMars, y de momento los rusos han cumplido y el 100% de los fallos se pueden atribuir a empresas no-rusas.
          Lo mejor es dejarnos de peleitas absurdas, y desear que la colaboración internacional sea un éxito para que se pueda repetir en el futuro.

    2. En toda exploración espacial humana, 21 personas murieron:
      17 estadounidenses y 4 rusos.
      – Apolo 1 (enero de 1967) = 3 astronautas
      – Soyuz 1 (abril de 1967) = 1 cosmonauta
      – Soyuz 11 (junio de 1971) = 3 cosmonautas
      – Challenger (enero de 1986) = 7 astronautas
      – Columbia (febrero de 2003) = 7 astronautas

    1. Con un poco de suerte podremos ver grabado en vídeo la llegada del rover europeo a Marte por parte de algún robot de Space-X.
      Quizás podríamos pedir a Musk que descienda a Marte con su cohete y hacer un lanzamiento marciano desde su superficie a alguna zona segura y soltar la carga a una altura y velocidad que no represente un peligro para el rover.
      Chistes malos aparte, es increíble la diferencia de ambición entre Space-X y la ESA. Es como ver coincidir en época los dinosaurios con los humanos.
      Todos sabemos que Space-X se puede retrasar y probablemente lo haga (aunque no pondría la mano en el fuego, porque de momento van muy bien), pero la ilusión la tengo.

      1. Lamento defraudarte, Rafa2. Por mucho que Elon quiera convencernos de lo contrario, SpaceX no es la NASA ni es la ESA y no va a ir por su cuenta a ningún lado. Es una empresa y actúa como tal.

  2. pregunta de ignorante:
    los paracaídas están diseñados para la atmósfera marciana (densidad, presión)…
    ¿como simulan esa condición en los tests?

    1. Buena pregunta.
      No se, pero lo primero que se me cruza es abriendo de mas el agujero de escape de aire que en Marte ira mas cerrado porque la atmosfera tiene el 1% de la densidad de la nuestra, calculo de apertura que debe ser un mero ejercicio de fisica del siglo 19.

    2. En esta página de la ESA se lee…

      “On 28 May this year, the deployment sequence of all four parachutes was tested for the first time from a height of 29 km – released from a stratospheric helium balloon.”

      En la segunda imagen de aquí…
      climate.ncsu.edu/edu/Structure

      …se aprecia que a unos 30 km de altura la presión atmosférica es 10 milibares o sea el 1% de la presión a nivel del mar… muy similar a Marte.

      El globo de la prueba estaba a más de 1 km por debajo de eso… y no tengo idea de la altura a la que se abrió el paracaídas… pero en principio da para pensar que las condiciones de la prueba fueron grosso modo “parecidas” a las de Marte.

      1. Lo pense, pero creia que una vez que el paracaida bajara hacia densidades mayores se volveria ingobernable (violentos cabeceos debido a la baja tasa de evacuacion de atmosfera). Tambien imagine mecanismos de compensacion (control de la apertura superior o desechado del paracaidas una vez testeado en su rango) pero crei que eso introduciria complejidades no deseadas en el diseño, aunque claro, el diseño del paracaidas definitivo no tiene porque ser igual al prototipo del que quieren obtenerse datos extrapolables.

    3. Respuesta de ignorante: Me suena haber leído que lo testean a alturas donde la densidad de la atmósfera es similar a Marte.
      No cojas al pié de la letra lo que digo, porque suelo equivocarme el 95% de las veces, aunque me gusta participar y me resulta difícil callarme :-p

    4. Puede evaluarse el comportamiento de un sistema físico en condiciones desconocidas, haciendo análisis dimensional, evaluando el mismo sistema en condiciones conocidas. Me viene a la cabeza el “Teorema Pi de Buckingham” en donde mediante criterios de semejanza geométrica y semejanza dinámica pueden hacerse predicciones confiables. Se usa mucho en ingeniería a la hora de diseñar equipos y construir por ejemplo un equipo pequeño previo y analizar las variables antes que construir un equipo grande. O usar en un equipo un fluido para predecir el comportamiento de otro.
      Este sería el caso de los paracaídas, en el cual los probamos en aire terrestre y podríamos hacer cálculos respecto a la atmósfera de Marte.

    5. Puede que lanzarlos desde la estratosfera sea tambien precisamente para simular eso, la baja densidad de la atmosfera marciana aparte por supuesto de que su diseño tenga en cuenta lo que comentas -usando las formulas matematicas apropiadas, quiero decir-.

    6. Supongo que manteniendo el equilibrio densidad-velocidad-masa… Es decir, en la Tierra, para mantener la misma “presión” sobre el paracaidas deberás llevar una menor velocidad con una menor masa.

  3. En realidad todo esto está planeado, como han visto que en la NASA les cuesta hacer un aguejerillo de na, que no llega ni a metro…estos muchachos de la ESA han puesto toda la carne en el asador y crearán un cráter de 30 metros de profundidad…en 2024 enviarán otro rover Exocranch 3 que recogerá muestras del interior Marciano, y se las pasará al rover de recogida de muestras de la NASA; que a su vez se las pasará al MSR de 2026…

    Exocranch 3 en acción…el ser interior es Fedor que ya ha evolucionado en modo cylon jaja…

    https://youtu.be/auCfYWqssSE

    1. Yo creo que la misión China dependerá que bien se comporte el CZ-5 en la Chang’e 5 a la Luna que ahora parece será a principios de 2020…no creo que quieran retrasar la misión si ya la tienen lista…y además es muy probable que India lance Mangalyaan 2 en 2022…así que no creo quieran perder ese protagonismo de ser la primera potencia de Asia en poner un rover en Marte…

  4. A mí esta misión siempre me ha dado mal fario, espero no tener que decir “Os lo dije” y que tengamos un glorioso “Salvinirelli.”

    La ESA debería empezar a plantearse que por muy bien que se le dé hacer mucho con poci, hay misiones que precisan de un presupuesto generoso.

      1. No parece ser el caso de la india,a falta de completar el aterrizaje o más bien la misión, aún así por más presupuesto que tengas no hace falta que recuerde los problemas de in sight o las cagadas en los inicios del hubble.

        Por otro lado felicitarte por tu libro lo compré antes de salir de vacaciones y que maravilla, me encantó y no sé si podre esperar a que lo actualices en 2022 lo necesito antes.

        Un muy cordial saludo.

        1. Muchas gracias. Me encanta que te encante. 😊

          Hay que tener en cuenta que los costes salariales y de producción en la India son muy bajos. Con lo que le pagas a un ingeniero aeroespacial en España o en Italia tienes para pagar a cinco en la India. Sus costes son bajos para nuestro nivel de desarrollo, pero para los de allá no son tan bajos.

          1. Obviamente no tengo datos ni directos ni indirectos, pero si tengo los años suficientes para maliciar que en el caso de los gastos espaciales indios, hay algo camuflaje. Que el costo es inferior por las razones que ha señalado y por ser un programa que está diseñado para optimizar costos desde el principio es indudable.
            Pero no debemos olvidar que los gastos salariales no son el mayor gasto, ni mucho menos. Y que en la mayor democracia del mundo los gastos espaciales han sido motivo de polémica. El presupuesto “oficial” de la sonda a Marte rozaba el insulto. Por ello no puedo menos que preguntarme si parte de las facturas se han desviado fuera del presupuesto espacial y han sido asumidas directamente desde otros ministerios, que en principio no tengan que ver con la “cosa” (Defensa, Educación, Ciencia…)

  5. Incluir 2 paracaídas principales tampoco ayuda a inspirar confianza. En Titán lo hicieron, pero tenía justificación. Pero ¡¿enMarte?! ¿No podían habérselas apañado con el pilot chute y el principal, como todo el mundo?

  6. Está claro que la prioridad es la seguridad. Después del James Webb, podemos aguantar (en tiempo) lo que nos echen.
    Esto me recuerda a un examen y la forma de plantearlo. ¿Debemos afrontar la situación con preocupación e ir con el mínimo de pruebas satisfactorias o es mejor darnos cuenta que tenemos mucho que aprender y aprovechar para afianzar la ciencia y la técnica detrás de los paracaídas?
    ¿Existe alguna empresa europea que lo pueda hacer mejor? ¿Deberíamos contratar a una empresa de EEUU con experiencia? ¿Si en 2016 estamos seguros que no fue el paracaídas, cómo es que antes no era un problema y ahora sí? ¿Los gestiona una empresa diferente a la de ExoMars 2016?
    Creo que un paracaídas es un sistema en el que bien vale la pena invertir dinero en I+D para afianzar la técnica y ciencia detrás de ello. No cabe duda que aprender de ello nos llevará a grandes mejoras en el uso aquí en la tierra. Puede ayudarnos a crear sistemas de emergencia más seguros, o incluso practicar deportes de riesgo con menos accidentes. ¿Quién sabe?

    1. Si no estamos seguros del éxito de los paracaídas habrá que parar el reloj y retrasar el lanzamiento hasta la siguiente ventana. Es lo que hay y lo más razonable.

    2. Europa tiene muy poca experiencia en paracaídas espaciales debido a la inexistencia un programa tripulado y que los pocos satélites espía de los que dispone nunca han devuelto cintas fotográficas a tierra. Hasta donde yo sé la única experiencia se limita al ARD,la Huygens y la Schiaparelli. Los dos primeros funcionaron bien pero algo raro pasó con el paracaídas de la Schiaparelli porque esta se bamboleó demasiado.

      Por añadidura, la atmósfera de Marte es menos densa que la de la Tierra o Titán, lo que complica el asunto, en especial cuanto más grande es la sonda. La propia NASA tuvo problemas con el desarrollo de los paracaídas para sus MERs.

      En definitiva, no creo que sea culpa de los italianos o de buscar otra empresa sino de la escasa experiencia europea y de la especial dificultad que entraña aterrizar en Marte. Comprar tecnología al extranjero no me parece una buena idea para un continente que debería disponer de tecnología propia. Y, si fuera ese el caso, siempre podrían pedir ayuda a los rusos, cuya experiencia al respecto es bastante superior y que seguro no pondrían problemas para ayudar en una misión en la que ellos están tan interesados como nosotros.

      Sea como sea, deseo que tomen las medidas oportunas y, bueno, si hay que esperar al 2022 pues esperaremos.

      Saludos

  7. No entiendo cómo van a poder hacer otra prueba antes de fin de año en Esrange teniendo en cuenta que la ventana de oportunidad de lanzamiento desde allí para este tipo de tests se reduce a unos meses en verano. Acabaran probando en el túnel supersónico de la NASA otra vez, o lanzando con el CSBF desde Texas.

    1. Hasta donde yo sé, desde ESRANGE se pueden desplegar globos estratosféricos durante todo el año.
      En el pasado participé en una misión allí, y a finales de octubre estaban a pleno rendimiento para el lanzamiento de un par de globos y cohetes estratosféricos. Las condiciones estratosféricas son especiales y más duras que las atmosféricas; desde un punto de vista técnico de la misión da igual el tiempo atmosférico, verano o invierno.
      El historial de misiones operadas así lo ratifica: https://www.sscspace.com/wp-content/uploads/2018/03/Balloon-launch-list-for-the-web.pdf

      Diferente es que ESRANGE pueda colar en su planificación a pocos meses vista otra misión extra, además de las que tuviera ya planificadas…

  8. Yo tengo una duda.
    La cuestión es sobre la liviana atmósfera de Marte ¿ Es efectivo un paracaídas? , como parece que sí no creo que se comporte igual ¿ Frena mucho menos en marte que en la tierra? ¿La diferencia de presión es lo que puede producir que se rompa en la tierra un cohete calculado para la atmósfera marciana?

    PD: Quería contarle a Daniel, referente a un comentario suyo en Radioskylab . Que ser fanboy de Spacex, del empuje o locura de Elon no implica necesariamente ser fan de Star link . Que sepas que a mí como Spacex fan boy, no me mola el tema Star link y creo muy necesario que las potencias espaciales, se sienten a ponerle puertas a este campo.
    Habría que crear una iniciativa y/o movimiento ciudadano para que se sientan obligados.
    Por lo demás, agradecerte este maravilloso trabajo que nos regalas asiduamente, un fuerte abrazo.

  9. Me recuerda a los problemas que tuvieron con Spirit y Opportunity. Al final lo solucionaron a tiempo. En el documental los robots de marte el rockabilly que se encargaba del tema explica como hasta poco antes de lanzar los paracaídas se seguían rompiendo.

  10. No estoy totalmente seguro, pero creo que la misión del Beresheet, tenía tardigrados:
    https://blogs.scientificamerican.com/life-unbounded/tardigrades-were-already-on-the-moon/
    No estoy seguro al 100% pero las muestras biológicas, incluidas humanas, eran parte de un movimiento por preservar la vida y la cultura. Dicho movimiento se explica en la página web.
    https://www.archmission.org/
    No sé si fueron liberados y si se hizo a propósito.
    No sé a nivel legal cómo se digiere esto. Pero … bueno, que sepáis que si encontramos tardigrados en la luna, es posible que no sean naturales de la localidad lunar 😉
    Sé que a mucha gente le preocupa la contaminación biológica. Pero creo que deberíamos preguntar a un exobiólogo si realmente debemos preocuparnos. Si el problema fuera el desconocer el origen, creo que un exobiólogo nos explicaría que el ADN tiene una estructura que explica el origen de un organismo. Si tiene ADN, podremos saber si es alienígena, si no tiene ADN, no es terrestre. Pero vamos, yo ni idea de esto. Es una teoría personal. Y lo de que una especie terrestre pueda invadir o adaptarse mejor que una especie autóctona, lo veo improbable. Pero eso sí que creo que sería una razón. Pero no me parece importante.

        1. Cierto.
          La vida terrestre, en definitiva, trata de abrirse camino, a veces como bacterias polizontes, a veces como envios deliberados de microorganismos, ademas de los intentos tripulados humanos.
          Si hay vida extraterrestre, que no lo dudo, hara lo mismo.

  11. En definitiva la ESA debería aprender de la NASA recuerdo que con los paracaídas de los MER tuvieron el mismo problema y sin embargo lo solucionaron y es que con el mediocre presupuesto que le dan ala agencia europea no se puede hacer mucho y si le sumamos la extrema burocracia que no es propia de una agencia espacial 😒

  12. Europa se la juega con ExoMars 2020 y con el JWST. Ya se ha retrasado el JWST del 2018 a Marzo del 2021 y si fallase ese lanzamiento: adios. Por otro lado, prefiero que se retrase ExoMars a que vuelva a fallar el lander. Pero todo retraso hace que la vida útil de los equipos se reduzca.

  13. Si no estoy equivocado los rovers Opportunity y Spirit tuvieron problemas con el paracaídas unos meses antes del lanzamiento. En la pruebas del túnel del viento las telas se rasgaban. Tuvieron que reforzarlas y rediseñar a toda prisa el paracaídas.
    Lo que se debería hacer es una llamadita al JPL y decirles, “Oye, ¿cómo lo solucionasteis?
    Es más preocupante el software de descenso. Sobre los rusos… crucemos los dedos y espero que les salga bien. Las implicaciones de encontrar “algo” en el subsuelo es tan importante, que podría incentivar nuevas inversiones en l exploración de Marte.

  14. ¿En un intento desesperado podría pedirse la colaboración del SRIPC ruso, fabricante de los paracaídas de la Soyuz, del transbordador Buran y los utilizados en los aceleradores laterales Block-A del Energía y del Ariane 5; para una prueba supervisada de este sistema en el regreso de la Soyuz MS-14 en agosto de 2019 (en 8 días, aunque la idea sería retrasarla para aplicar las modificaciones pertinentes)?

    El SRIPC conoce las modificaciones que hacer en la nave Soyuz MS para la prueba, así como ha colaborado con la ESA en el pasado, y dado que la misión tiene como objetivo las pruebas de vuelo y aborto de cara al desarrollo de la Soyuz GVK; incluso se podría permitir (con opción de indemnización de la ESA a Roscosmos) la pérdida sin tripulación de la cápsula SA de la MS-14 una vez completado el objetivo principal de la misión: la prueba del lanzador Soyuz 2-1a para lanzar la Soyuz con y sin tripulación (Soyuz GVK).

  15. Mira que se complican la vida en el ESTEC, o el HQ de la ESA, donde sea que deciden estas estrategias!
    Con lo fácil que sería construir el taladro, el ALD y una antena para transmitir los resultados con algún material lo suficientemente resistente (tipo caja negra de avión, o chucknorrio) y dejar que el DM y el rover dejen Oxia un poco menos Planum…!
    Si además le ahorraría trabajo al taladro… Solo espero que se acuerden de poner una broca buena, y que el taladro quede en posición percutor (por si acaso).

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