Información sobre el error de IMU de EDM Schiaparelli y el posterior aterrizaje fallido

Aparentemente, el módulo de aterrizaje se movía demasiado. Sacudirse, balancearse bajo el paracaídas o algo así. La IMU salió de su rango de medición e informó valores incorrectos durante 1 segundo.

Los valores incorrectos llevaron al sistema de guía a calcular una altitud negativa, lo que llevó a la conclusión de que Schiaparelli había aterrizado cuando, de hecho, aún estaba a más de 3 km de altura.

De la investigación de la ESA :

Cuando Schiaparelli descendió bajo su paracaídas, su altímetro de radar Doppler funcionó correctamente y las mediciones se incluyeron en el sistema de guía, navegación y control. Sin embargo, la saturación -medición máxima- de la Unidad de Medición Inercial (IMU) se había producido poco después del despliegue del paracaídas. La IMU mide las tasas de rotación del vehículo. Su salida fue generalmente como se predijo, excepto por este evento, que persistió durante aproximadamente un segundo, más de lo esperado.

Cuando se fusionó con el sistema de navegación, la información errónea generó una altitud estimada negativa, es decir, por debajo del nivel del suelo. Esto, a su vez, desencadenó sucesivamente una liberación prematura del paracaídas y la carcasa trasera, un breve disparo de los propulsores de frenado y, finalmente, la activación de los sistemas en tierra como si Schiaparelli ya hubiera aterrizado. En realidad, el vehículo se encontraba aún a una altitud de unos 3,7 km.

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El informe final ha sido publicado :

LAS CIRCUNSTANCIAS DE LA ANOMALÍA

La secuencia (línea de tiempo) de los eventos se informa a continuación con respecto a la hora UTC.

a) Salida de TGO el 16/10/2016 a las 14:42:00 horas.

b) Despertar de la hibernación el 19/10/2016 a las 13:29:48.

c) Entrada en la atmósfera de Marte (EIP) detectada a las 14:42:22 a través de acelerómetros.

d) Entre el disparo de EIP y Parachute Deployment, se notó una evolución inesperada en la velocidad de giro del EDM.

e) A las 14:45:23 se activó el despliegue del paracaídas (el gatillo es el nivel g). - Las condiciones dinámicas en el momento del despliegue del paracaídas derivadas de la telemetría mostraron un ángulo de ataque total (AOA) estimado de unos 6,5 grados y una velocidad angular lateral < 3 grados/s

f) El tiempo de despliegue del paracaídas (tiempo desde el disparo del mortero hasta el factor de carga máxima) fue de alrededor de 1 segundo (en línea con las predicciones).
- El paracaídas se desplegó y el inflado del paracaídas provocó algunas oscilaciones de Schiaparelli a una frecuencia de aproximadamente 2,5 Hz.
- Aproximadamente 0,2 segundos después de la carga máxima del inflado del paracaídas, la IMU midió una tasa angular de cabeceo (tasa angular alrededor del eje Z-EDM) mayor de lo esperado.
- La IMU levantó una bandera de saturación,.
- Durante el período en que se estableció el indicador de saturación de la IMU, el software GNC integró una tasa angular que se supone igual a la tasa de umbral de saturación. La integración de esta velocidad angular constante, durante la cual el EDM en realidad estaba oscilando, condujo a un error en la actitud estimada por GNC del EDM de aproximadamente 165 grados. Esto correspondería a un EDM casi al revés con el lado del escudo frontal apuntando casi al cenit.
- Después del inflado del paracaídas, el movimiento oscilatorio de Schiaparelli debajo de su paracaídas se amortiguó en su mayor parte y Schiaparelli descendía a una tasa de descenso nominal, con oscilaciones muy pequeñas (< 3 grados) alrededor del eje de cabeceo y guiñada.
- Después de inflar el paracaídas, la aceleración angular alrededor del eje de giro cambió nuevamente

g) El Front Shield fue desechado como estaba previsto 40 segundos después del despliegue del paracaídas (comando basado en el temporizador) a las 14:46:03

h) El RDA se encendió a las 14:46:19 (15 s después del reconocimiento de la separación del Front Shield) y proporcionó rangos de inclinación coherentes, sin ninguna indicación de anomalías;
- Una vez que el RDA está encendido, modo RIL, se realizan "verificaciones de consistencia" entre las mediciones de IMU y RDA. Los parámetros controlados son: velocidad delta y altitud delta. La altitud se obtiene utilizando la actitud estimada de GNC para proyectar los rangos de inclinación RDA en la vertical.
- Debido al error en la actitud estimada que se produjo al inflar el paracaídas, el software GNC proyectó las medidas del rango RDA con un ángulo fuera de la vertical erróneo y dedujo una altitud negativa (el coseno de los ángulos > 90 grados es negativo). No se comprobó a bordo la plausibilidad de este cálculo de altitud.

i) En consecuencia, la "comprobación de coherencia" falló durante más de 5 segundos. después de lo cual, la RDA se vio obligada a entrar en el bucle de todos modos según la lógica de que el aterrizaje era imposible sin la RDA. No se cuestionó la corrección del otro contribuyente a la estimación de la altitud, es decir, la estimación de la actitud. La RDA se puso en bucle (evento señalado por el indicador de tiempo de espera de RIL a las 14:46:46).
- El modo GNC ingresado fue DESCENSO TERMINAL donde se escudriña la altitud para liberar el Back-Shell y lanzarse en paracaídas si la altitud está por debajo de un límite calculado a bordo. EXOMARS 2016 - Consulta de anomalía de Schiaparelli Referencia: DG-I/2017/546/TTN Fecha 18/05/2017 Número 1 Rev 0 Página 13 - Debido a la estimación incorrecta de la actitud que condujo a una altitud negativa estimada, el software GNC validó las condiciones para separando la carcasa trasera y el paracaídas

j) Separación del caparazón trasero a las 14:46:49.

k) Encendido del Sistema de Control de Reacción (RCS). - La primera operación del propulsor RCS fue a las 14:46:51 (sin maniobra de evasión de la carcasa trasera)

l) Apagado del RCS 3 segundos después a las 14:46:54.
- El criterio para el apagado del RCS se basó en la estimación de que la energía EDM (como combinación de la altitud y la velocidad vertical) es inferior a un umbral preestablecido. Dado que la estimación de la altitud fue negativa y muy grande, la energía potencial negativa fue mucho mayor que la energía cinética positiva (cuadrado de la velocidad) y este criterio se cumplió de inmediato, el RCS se ordenó tan pronto como lo permitió la lógica de modulación del propulsor. . Esto ocurrió solo 3 segundos después de que el RCS encendiera el comando cuando la cápsula estaba a una altitud de aproximadamente 3,7 km, lo que provocó una caída libre de Schiaparelli y el impacto en la superficie de Marte unos 34 segundos después. m) El Touch Down se produjo a las 14:47:28 correspondiente al choque de la plataforma de superficie sobre la superficie de Marte a una velocidad estimada de ≈150 m/s.