Am 5. August fand wieder ein ExoMars-Fallschirmtest statt. Dies war der dritte überhaupt und der zweite in diesem Jahr. Es war auch der zweite fehlgeschlagene ExoMars-Fallschirmtest in diesem Jahr. (Link zur Pressemitteilung der ESA vom 12.8.2019)
Das Ziel der europäisch-russischen Mars-Mission ExoMars RSP (RSP=Rover and Surface Platform) umfasst die weiche Landung einer russischen Plattform mit einem von der ESA und europäischen Industrieunternehmen gebauten Rover.
Beim Eintritt in die Mars-Atmosphäre hat das Eintrittsmodul eine Masse von 2 Tonnen. Davon entfallen insgesamt knapp 700 kg auf Fallschirme und aerodynamische Hülle (vorderer Hitzeschild und hintere Ummantelung).
Zwei Hauptfallschirme in Reihenschaltung
Die Abbremsung von etwa zweifacher Schallgeschwindigkeit bis auf unter 50 m/s in 1 km Höhe erfolgt bei ExoMars RSP mit zwei Hauptfallschirmen, die nacheinander zum Einsatz kommen. Die weitere Abbremsung und weiche Landung wird mit Raketentriebwerken bewerkstelligt.
Der Überschallschirm hat einen Durchmesser von 15 Metern. Er wird nach Erreichen der Unterschallgeschwindigkeit abgeworfen. Danach entfaltet sich ein 35 Meter großer Unterschall-Fallschirm von der Ringslot-Bauart.
Beide Schirme werden durch kleine Pilotschirme herausgezogen. Der zweite Pilotschirm bleibt auch nach Entfaltung des 35-Meter-Schirms noch mit diesem verbunden, um ihn zu stabilisieren.
Disk-Gap-Band, Ringslot, Ringsail
Ein Disk-Gap-Band (DGB)-Fallschirm hat eine Kappe mit einem Loch in der Mitte. Nach außen hin ist ein offener Ring, der durchströmt wird, und um den herum noch ein Ring aus Stoff. Hierbei handelt es sich um die am besten verstandene und zuverlässigste Technologie für Hochgeschwindigkeitsfallschirme, aber nicht um die effizienteste Bauart. Ringslot-Fallschirme haben mehrere solche Ringe.
Ringsail-Fallschirme haben eine Kappe, die aus unterschiedlich großen Einzelstücken besteht, sodass die Durchströmung optimiert werden kann.
Es gibt unterschiedliche Designziele. Natürlich ist der erzielte Luftwiderstand wichtig, aber ebenso die Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung und die aerodynamische Stabilität, und auch die Zuverlässigkeit der Entfaltung. Wesentlich ist auch, ob der Fallschirm erst bei Unterschall- oder bereits bei Überschallgeschwindigkeit eingesetzt werden soll.
Bisherige ExoMars-Fallschirmtests: 2 Fehlschläge
Ein erster ExoMars-Fallschirmtest aus niedriger Höhe im letzten Jahr umfasste nur den zweiten, großen Schirm. Dieser Test war noch erfolgreich.
Der zweite ExoMars-Fallschirmtest am 28. Mai 2019 umfasste das gesamte Fallschirmsystem, das mit einerm Heliumballon von Kiruna (Schweden) aus in 29 km Höhe getragen und dort abgeworfen wurde). Dabei traten bei beiden Hauptschirmen radiale Risse auf, wobei bereits vor der Entfaltung Schäden zu sehen waren (d.h., bereits beim Herausziehen des gefalteten Fallschirms muss es zu einer Überlastung gekommen sein?).
Der dritte Test am 5. August 2019 konzentrierte sich auf den großen Unterschall-Fallschirm. Der Fehlschlag ging auch diesmal wieder von Schäden aus, die schon vor der Entfaltung zu sehen waren. Das Testmodul, mit dem die Last des ExoMars RSP-Landemoduls simuliert wird, wurde nur durch den Pilotschirm gebremst und kam deswegen viel zu schnell herunter.
In diesem Jahr ist aktuell nur noch ein Höhenabwurfstest und 2020 ein Qualifikationstest für den Unterschallfallschirm geplant. Wenn dann die Qualifikation des Gesamtsystems nicht gelingt, wird es eng. Das Startfenster für ExoMars RSP dauert vom 26.7.-11.8.2020 (In der Pressemitteilung der ESA stehen dazu veraltete Werte). Die Ankunft am Mars ist für den 19.3.2021 geplant.
Wie machen es die anderen?
Die NASA hat in diesem Jahrtausend bereits fünf erfolgreiche Mars-Landemissionen absolviert: MER-A und -B (2003), Phoenix (2007), MSL (2011) und Insight (2018). Alle Missionen hatten nur einen Hauptfallschirm, dieser war in allen Fällen von der Disk-Gap-Band-Bauart. Auch der Marslandedemonstrator Schiaparelli auf ExoMars 2016 hatte nur einen Fallschirm, der auch vom Typ DGB war.
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