סקיאפארלי (נחתת)

מסלול ושלבי הנחיתה

סקיאפארלי שוגרה על גבי הגשושית TGO ב־14 במרץ 2016 על ידי משגר פרוטון M רוסי מקוסמודרום בייקונור שבקזחסטן.
לאחר שבעה חודשים, ב־16 באוקטובר 2016, שלושה ימים לפני הנחיתה על מאדים, היא התנתקה מחללית האם שלה והמשיכה במסלול התנגשות עם מאדים, בעוד הגשושית תיקנה את מסלולה למסלול סביב כוכב הלכת. תוך כדי מסלול ההתנגשות, החללית נכנסה למוד שיוט אשר חוסך בניצול החשמל. היא שהתה במצב זה עד כשעה לפני הנחיתה, ותופעלה מחדש בגובה של 122.5 ק"מ.

מהלך הנחיתה המתוכנן

אופן הנחיתה של סקיאפארלי תוכנן להתרחש כדלקמן: לאחר החדירה לאטמוספירה היא תשתמש במגן החום שלה כדי להאט את מהירותה העצומה של כ־21,000 קמ"ש. בגובה של 11 ק"מ מעל פני הקרקע, ובמהירות של 1,650 קמ"ש, הגשושית תפרוס מצנח שיאט גם הוא את מהירותה.
בגובה של 7 ק"מ הגשושית תתנתק ממגן החום ותפעיל מכ"ם אלטימטרי כדי למדוד את נתוני הגובה והמהירות המדויקים שלה.
בגובה של 1.3 ק"מ הגשושית תתנתק מהמגן האחורי והמצנח שלה, ותפעיל שלוש קבוצות בנות שלושה מנועים רקטיים שיאיטו את מהירותה מ־270 קמ"ש ל־7 קמ"ש עד שתגיע לגובה של 2 מטר מעל פני הקרקע. בשלב זה המנועים יחדלו מלפעול והנחתת תיפול על הקרקע, כאשר מבנה פריך בתחתית הנחתת יספוג את עוצמת ההתנגשות הסופית.
אתר הנחיתה של הנחתת נקבע באזור מישור מרידיאני שנמצא בקרבת קו המשווה של מאדים, שם גם נחת הרובר אופורטוניטי של נאס"א, שעדיין פעיל.

מהלך הנחיתה בפועל

ב־19 באוקטובר סקיאפארלי חדרה לאטמוספירה של מאדים והשתמשה במגן החום שלה כדי להאט את מהירותה, אולם הקשר עימה אבד במהלך הנחיתה. מהמידע המתקבל נראה כי החללית הגיעה בהצלחה לאטמוספירה העליונה והגיעה לשלב פריסת המצנח. בשלב זה המצנח נפרש ותפקד כצפוי, אך נותק מהנחתת מוקדם מדי. לאחר מכן מנועי הבלימה פעלו, אך גבוה מהצפוי ולזמן קצר מאד של 3–4 שניות. הקשר עם הנחתת המשיך 19 שניות אחרי שהמנועים פסקו לעבוד, ואז אבד. מכ"ם הנחתת עבד בשלב הירידה, והנחתת הצליחה לשדר כ־600 מגה־בייט של מידע ונתונים מהנחיתה, דבר שמהווה חלק מרכזי מיעדי המשימה.
ב־21 באוקטובר הצליחה המקפת MRO של נאס"א לזהות את אתר הפגיעה המשוער של הנחתת. בתמונות של הגשושית זוהה מכתש פגיעה בקוטר של כ־2.4 מטר ובעומק של 50 סנטימטר. לאחר שמנועיה חדלו מלפעול, הנחתת ככל הנראה החלה בנפילה חופשית מגובה של 2–4 ק"מ והתרסקה על הקרקע במהירות של יותר מ־300 קמ"ש. כיוון שמכלי הדלק היו מלאים, ולאור מאפייני אתר הפגיעה, נראה כי המכלים התפוצצו תוך כדי התנגשות עם הקרקע.
חקירה של סוכנות החלל האירופאית גילתה כי מגן החום עבד כנדרש, וכי פתיחת המצנח הייתה כצפוי. עם פתיחת המצנח, מכ"ם הדופלר עבד כנדרש, אולם יחידת המדידה האינרציאלית עבדה שנייה אחת מעל למצופה. כתוצאה מכך, המכשיר נכנס לרוויה ונתן ערך שלילי. הדבר גרם לתוכנת הניווט והשיערוך לקבל חישוב המעיד כביכול על גובה שהוא מתחת לפני השטח, אף על פי שבפועל הנחתת הייתה בגובה 3.7 ק"מ מעל פני השטח. כתוצאה מכך שוחרר המצנח מוקדם, המנועים עבדו זמן קצר, והמערכות אשר היו אמורות להתחיל לפעול עם הגעה אל הקרקע התחילו לעבוד. כדי לאשר את ההנחה, החוקרים הצליחו לשחזר בסימולציה מהלך אירועים זהה בתגובה לתרחיש כזה.

פעילות שתוכננה תוך כדי ירידה ועל פני השטח

כיוון שהיעד המרכזי של הנחתת היה להדגים את טכנולוגיית הנחיתה על פני מאדים, לנחתת לא היה מקור אנרגיה מתחדש כגון לוחות סולאריים. היא הייתה אמורה לפעול על פני מאדים רק באמצעות סוללות חשמליות אשר יכלו לספק אנרגיה לתקופה של בין 2 עד 8 סול (יום מאדימי).
ניסיון הנחיתה התבצע במהלך עונה של סופות חול על פני מאדים, דבר שלא נוסה עד אז ואמור לספק נתונים חשובים כדי לשפר את היכולת לנחות בתקופות כאלו.
לנחתת היו מספר מטע"דים:

DREAMS

מטען מדעי מצומצם המכונה DREAMS, שכלל מספר חיישנים: מכשיר למדידת עוצמת הרוח וכיוונה (MetWind), מדידת לחות (DREAMS-H), מדיד לחץ אטמוספירי (DREAMS-P), מדיד טמפרטורה קרוב לפני השטח (MarsTem), שקיפות האטמוספירה והחזרת קרני השמש (Solar Irradiance Sensor=SIS), ומדיד להערכת השדות חשמליים באטמוספירה (Atmospheric Radiation and Electricity Sensor; MicroARES).

AMELIA

מטע"ד נוסף, הנקרא (AMELIA (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigation and Analysis הוא אסופת חיישני הנחתת הנועדו למדוד את שלבי הנחיתה על מנת שיהיה ניתן לשחזר את מסלול הנחיתה במלואו, בעיקר מבחינת צפיפות האטמוספירה והערכת גובה הנחתת בשלבי הנחיתה השונים. נתונים אטמוספיריים אלו נועדו לשמש עבור משימות עתידיות למאדים

COMARS+

מכשיר ה(COMARS+ (Combined Aerothermal Sensor Package נועד למדוד את שטף האטמוספירה על מגן החום במהלך הירידה. המטעד הורכב משלושה חיישנים בקוטר 22 מ"מ, אשר הורכבו על מגן החום האחורי, משדר מידע וקופסת אלקטרוניקה.
המטע"ד שקל 1.73 ק"ג. מדידותיו נועדו עד לשלב התנתקות מגן החום האחורי מהנחתת, בגובה צפוי של 1200 מטר.

DECA

לנחתת הייתה מצלמת נחיתה (DECA= Descent Camera) שהורכבה בתחתיתה, אשר אמורה הייתה לצלם 15 תמונות של אתר הנחיתה. לא היו לה מצלמות נוספות. המצלמה שבמקור הייתה הגיבוי למצלמת הניטור בטלסקופ החלל הרשל, הייתה בממדים של קופסה בנפח 9 סמ"ק ושקלה 0.6 ק"ג. המצלמה צילמה בשחור לבן, עם מפתח ראיה של °60. התמונות היו אמורות להיות משודרות רק לאחר השלמת הנחיתה.

INRRI

מטע"ד INRRI נועד להיות מחזיר לייזר (רטרורפלקטור) אשר מודד את המרחק תוך כדי נחיתה ומאפשר המשך מדידות גם לאחר השלמת המשימה. בקוטר 54 מ"מ ושקל 25 גרם.