شياباريلي إي دي إم

كانت وحدة شياباريلي التجريبية للهبوط والنزول ( بالإيطالية: [ skjapaˈrɛlli ] ) وحدة تجريبية فاشلة للدخول والهبوط والنزول (EDM) ضمن برنامج إكسومارس ، وهي مهمة مشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ووكالة الفضاء الروسية روسكوزموس . ^{[ 4 ]} بُنيت في إيطاليا وكان الهدف منها اختبار تقنيات الهبوط السلس على سطح المريخ في المستقبل . ^{[ 5 ]} كما احتوت على حمولة علمية محدودة ولكنها مركزة، كان من شأنها قياس الكهرباء الجوية على المريخ والظروف الجوية المحلية. ^{[ 2 ] [ 6 ] [ 7 ]}

أُطلقت المركبة الفضائية "شياباريلي" بالتزامن مع مركبة "إكسومارس تريس غاز أوربيتر " (TGO) في 14 مارس/آذار 2016، وحاولت الهبوط على سطح المريخ في 19 أكتوبر/تشرين الأول 2016. فُقدت إشارات القياس عن بُعد من "شياباريلي" ، التي رُصدت في الوقت الفعلي بواسطة تلسكوب الموجات المترية العملاق في الهند (وأكّدها مسبار "مارس إكسبريس ")، بعد حوالي دقيقة واحدة من بدء الهبوط على سطح المريخ خلال المراحل الأخيرة. ^{[ 8 ]} في 21 أكتوبر/تشرين الأول 2016، نشرت وكالة ناسا صورة التقطها مسبار "مارس ريكونيسانس أوربيتر" تُظهر ما يبدو أنه موقع تحطم المركبة. ^{[ 9 ]} استُخدمت بيانات القياس عن بُعد التي جُمعت ونُقلت بواسطة مركبة "إكسومارس تريس غاز أوربيتر" التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ومسبار "مارس إكسبريس" لدراسة أسباب فشل تقنية الهبوط المستخدمة.

سُميت وحدة "شياباريلي" التجريبية للدخول والهبوط والنزول نسبةً إلى جيوفاني شياباريلي ( 1835-1910)، عالم الفلك الذي نشط في القرن التاسع عشر وأجرى رصدًا للمريخ. ^{[ 10 ]} وقد سجّل على وجه الخصوص معالم أطلق عليها اسم "كانالي" بلغته الإيطالية الأم. ^{[ 10 ]} ألهمت ملاحظاته لما يُترجم إلى "قنوات" الكثيرين. ^{[ 10 ]} تُعدّ الخطوط الداكنة على سطح المريخ سمةً من سمات البياض ، وهي مرتبطة بتوزيع الغبار؛ وتتغير هذه السمات ببطء مع مرور الوقت، وقد رُصدت في العقود القليلة الماضية بواسطة المركبات المدارية حول المريخ. ^{[ 11 ]} اشتهر شياباريلي برسم خرائط يدوية للمريخ خلال تقابله مع الأرض عام 1877 باستخدام تلسكوب بصري انكساري. ^{[ 4 ]} وكان أيضًا أول عالم فلك يُحدد العلاقة بين حطام المذنبات وزخات الشهب السنوية. ^{[ 4 ]}

ومن بين الأشياء الأخرى التي سُميت باسم شياباريلي: الكويكب 4062 شياباريلي الموجود في الحزام الرئيسي ، ^{[ 12 ]} والذي سُمي في 15 سبتمبر 1989 ( MPC 15090 )، ^{[ 13 ]} وفوهة شياباريلي القمرية ، ^{[ 12 ]} وفوهة شياباريلي المريخية ، ^{[ 12 ]} وشياباريلي دورسوم على عطارد ، ^{[ 14 ]} ومركبة الهبوط EDM التابعة لمهمة إكسومارس عام 2016. ^{[ 4 ]}

أُطلق اسم المهمة في نوفمبر 2013؛ وكانت تُعرف سابقًا باسم وحدة عرض دخول وهبوط مركبة إكسومارس، أو اختصارًا ExoMars EDM. ^{[ 4 ]} وكان من بين أسمائها الأخرى مركبة الهبوط الثابتة لإكسومارس ، إلا أن بعض تصاميم هذه المركبة تختلف اختلافًا كبيرًا نظرًا لمراحل التصميم المختلفة وإعادة هيكلة البرنامج. ^{[ 15 ]} ويُطلق عليها أيضًا اسم ExoMars 2016 ، خاصةً عند الإشارة إلى كلٍ من المركبة المدارية ومركبة الهبوط معًا . ^{[ 16 ]}

يعود أصل برنامج استكشاف الفضاء المأهول (EDM) إلى برنامج أورورا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي يهدف إلى استكشاف الفضاء بواسطة الإنسان، ومن ثمّ إنتاج مهمات تُشكّل لبنات أساسية لدعم هذا الهدف. ^{[ 19 ]} انبثقت مهمة إكسومارس من هذا البرنامج، وتُوفّر سياقًا لفهم برنامج استكشاف الفضاء المأهول. ^{[ 19 ]} تُشكّل مهمة شياباريلي "لبنة" مهمة في تعلّم كيفية إنزال حمولات ثقيلة على سطح المريخ، وهو أمر حيوي للمهمات المأهولة المستقبلية. ^{[ 19 ]} لبنات أخرى هي مركبة إكسومارس الجوالة، والتي تهدف، من بين أمور أخرى، إلى إثبات القدرة على اجتياز عدة كيلومترات/أميال على سطح المريخ. ^{[ 19 ]} يركز برنامج أورورا على نوعين من المهمات، أحدهما مركبات فضائية رئيسية كبيرة الحجم، والآخر مهمات أصغر حجمًا مصممة خصيصًا لتخفيف المخاطر عن المهمات الأكبر. ^{[ 17 ]}

في عام 2005، وافق مجلس وكالة الفضاء الأوروبية على تخصيص 650 مليون يورو لمركبة جوالة ومركبة هبوط ثابتة إلى المريخ. ^{[ 20 ]} في ذلك الوقت، كانت الفكرة هي إطلاق مركبة جوالة من فئة مركبة استكشاف المريخ ومركبة هبوط ثابتة مزودة بأجهزة قياس إلى المريخ في مرحلة طيران أبسط؛ في هذه الحالة، تقوم مركبة الهبوط الثابتة بهبوط المركبة الجوالة وإجراء دراساتها الخاصة. ^{[ 19 ] [ 20 ]} ومع ذلك، ولتحقيق أهداف المهمة ضمن قيود استخدام صاروخ سويوز للإطلاق، تم تخصيص ميزانية للمركبة الجوالة لا تتجاوز 6  كيلوغرامات. ^{[ 20 ]} ولتمكين مركبة جوالة أكبر، تم تقييم صواريخ أريان 5 وأطلس 5 وبروتون. ^{[ 20 ]} تمّ النظر في مركبات جوالة تتراوح أوزانها بين 180  كجم و600  كجم، وفي النهاية ظهرت فكرة مركبة هبوط تجريبية لتخفيف المخاطر عن مركبة الهبوط الجوالة، وهو ما يتناسب جيدًا مع استراتيجية الإطلاق المزدوج التي تسمح بإطلاق مركبة مدارية أثقل ومركبة جوالة أثقل في عملية الإطلاق الثانية. ^{[ 20 ]}

في المراحل الأولى من التطوير، كان من المقرر أن تحمل المركبة الهابطة بواسطة مرحلة مخصصة للرحلة تسمى وحدة النقل . ^{[ 21 ]} وفي النهاية، تم دمج مهمة مسبار الغازات النزرة في مهمة إكسومارس، لتصبح حاملة لوحدة النقل الإلكترونية. ^{[ 20 ]}

على الرغم من تحطم المركبة الهابطة، يُتوقع أن تُزوّد ​​البيانات المُرسلة من مركبة شياباريلي وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ووكالة الفضاء الروسية (Roscosmos) بتقنية الهبوط السلس والمُتحكم به على سطح المريخ. ستُستخدم هذه التقنية من قِبل المركبة الجوالة روزاليند فرانكلين ، وهي جزء من برنامج إكسومارس ، الذي كان من المُقرر إطلاقه في عام 2022. ^{[ 3 ] [ 22 ]} وقد تأجل إطلاق المركبات الجوالة نتيجةً للغزو الروسي لأوكرانيا . في يوليو 2022، أنهت وكالة الفضاء الأوروبية تعاونها مع روسيا في المشروع. ^{[ 23 ] [ 24 ]} اعتبارًا من مايو 2022 من غير المتوقع إطلاق المركبة الجوالة قبل عام 2028 بسبب الحاجة إلى منصة هبوط جديدة غير روسية. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

انطلاق

انطلق الصاروخ في تمام الساعة 09:31 بتوقيت غرينتش (15:31 بالتوقيت المحلي) يوم 14 مارس 2016. ^{[ 28 ]} وتمّ إطلاق الصاروخ أربع مرات خلال الساعات العشر التالية قبل انفصال وحدة الهبوط والمركبة المدارية. ^{[ 29 ]} وفي تمام الساعة 21:29 بتوقيت غرينتش من ذلك اليوم، تمّ استقبال إشارة من المركبة المدارية تؤكد نجاح عملية الإطلاق وسلامة عمل المركبة الفضائية. ^{[ 30 ]} وبعد فترة وجيزة من انفصالها عن المجسات، انفجرت المرحلة العلوية من صاروخ بريز-إم على بُعد بضعة كيلومترات، دون إلحاق أي ضرر بالمركبة المدارية أو وحدة الهبوط. ^{[ 31 ]}

انطلاق مركبة إكسومارس 2016 حاملة نموذج شياباريلي التجريبي

موقع الهبوط

صورة لسهل ميريدياني بلانوم التقطتها مركبة أوبورتيونيتي الجوالة عام 2004، وهي منطقة مفضلة لهبوط المركبات الفضائية بسبب كثبانها الرملية الملساء وسهولها الخالية من الصخور في الغالب. ^{[ 41 ]}

منظر آخر لسهل ميريدياني من منظور المركبة الجوالة أوبورتيونيتي . تظهر حافة فوهة بوبولو في الأفق، جنوب منطقة هبوط شياباريلي.

وقع الاختيار على سهل ميريدياني بلانوم، وهو سهل مريخي ذو أهمية بالغة لمركبات الهبوط المريخية، نظرًا لتضاريسه المسطحة وانخفاض ارتفاعه، مما يمنح المركبة الفضائية الوقت والمسافة اللازمين لإبطاء سرعتها قبل الوصول إلى سطح المريخ. ^{[ 42 ]} ولأن مركبة الهبوط المريخية (EDM) لا تستطيع تجنب العوائق أثناء هبوطها، كان من المهم اختيار منطقة مسطحة واسعة ذات أقل عدد ممكن من العوائق. ^{[ 41 ]} يبلغ طول منطقة الهبوط البيضاوية حوالي 100  كيلومتر وعرضها 15  كيلومترًا، وتتمركز عند خط عرض 6 درجات غربًا وخط طول درجتين جنوبًا، وتمتد من الشرق إلى الغرب، وتشمل حافتها الشرقية موقع هبوط مركبة أوبورتيونيتي الجوالة ، وبالقرب من فوهة إنديفور حيث كانت لا تزال تعمل عند إطلاق مركبة الهبوط المريخية وعند محاولتها الهبوط. ^{[ 43 ]} يُطلق على موقع هبوط مركبة أوبورتيونيتي الجوالة (MER-B) اسم محطة تشالنجر التذكارية . ^{[ 44 ]} كما كان يُعتقد أن مركبة الهبوط المريخية ستتاح لها فرصة الوصول عندما يشهد المريخ عواصفه الترابية العالمية، وبالتالي اكتساب معرفة حول الغلاف الجوي في ظل هذه الظروف غير الشائعة. ^{[ 43 ]} يُعرف الموقع أيضًا بأهميته العلمية؛ فقد اكتشف مسبار أوبورتيونيتي نوعًا من معادن الحديد التي تتشكل في وجود الماء، لذا يُفترض وجود كمية كبيرة من الماء هناك في الماضي. ^{[ 41 ]}

هدف من عاصفة ترابية

كان من المقرر أن تتم عملية الهبوط في سهل ميريدياني ^{[ 3 ]} خلال موسم العواصف الترابية، مما كان سيوفر فرصة لتوصيف الغلاف الجوي المحمل بالغبار أثناء الدخول والهبوط، وقياس الشحنة الكهربائية الساكنة للغبار - والتي تنتج عادةً عن انتقال الشحنة عند التلامس بين الجسيمات - وإجراء قياسات سطحية مرتبطة ببيئة غنية بالغبار. ^{[ 45 ]}

حدثت عواصف غبار عالمية تسع مرات على الأقل منذ عام 1924، بما في ذلك أعوام 1977 و1982 و1994 و2001 و2007؛ وكادت عواصف عام 2007 أن تُعطّل عمل مركبتي استكشاف المريخ الأمريكيتين " سبيريت " و" أوبورتيونيتي " اللتين تعملان بالطاقة الشمسية . ^{[ 46 ]} حجبت عواصف الغبار العالمية سطح المريخ عندما وصل المسبار المداري "مارينر 9" إليه عام 1971، واستغرق الأمر عدة أسابيع حتى استقر الغبار وسمح بتصوير سطح المريخ بوضوح. ^{[ 47 ]} كان من المتوقع حدوث عواصف غبار عالمية على المريخ في خريف عام 2016، لكنها لم تكن قد بدأت عندما حاولت المركبة الفضائية "إي دي إم" الهبوط. ^{[ 46 ]} ضربت عواصف الغبار العالمية المريخ في صيف عام 2018، مما أدى إلى انقطاع الضوء عن مركبة "أوبورتيونيتي" التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي كانت لا تزال تعمل بالقرب من موقع هبوط "شياباريلي". ^{[ 48 ]}

مركبة دخول مركبة الفضاء المريخية (MSL) خلال مرحلة الهبوط بالمظلة. صُممت مركبة شياباريلي  لفتح مظلتها على ارتفاع 11 كيلومترًا فوق سطح المريخ. ^{[ 49 ]}

مركبة دخول المركبة الفضائية MSL تطلق درعها الحراري فوق سطح المريخ. صُممت مركبة شياباريلي لإطلاق درعها الحراري السفلي على ارتفاع 7  كيلومترات فوق سطح المريخ. ^{[ 2 ]}

تصوير لمركبة EDM خلال مرحلة الهبوط بمساعدة الصاروخ من هبوطها على سطح المريخ

انفصلت المركبة الهابطة "شياباريلي" عن المركبة المدارية "تي جي أو" في 16 أكتوبر/تشرين الأول 2016، أي قبل ثلاثة أيام من وصولها إلى المريخ، ودخلت الغلاف الجوي بسرعة 21,000 كم/ساعة (13,000 ميل/ساعة) في 19 أكتوبر/تشرين الأول 2016 ^{[ 39 ]} (انظر أيضًا دخول الغلاف الجوي للمريخ ). عند انفصال المركبة الهابطة عن المركبة المدارية، تحولت إلى استخدام الطاقة الداخلية للبطارية ودخلت في وضع السكون منخفض الطاقة لمدة ثلاثة أيام قبل دخولها الغلاف الجوي للمريخ مباشرةً. ^{[ 2 ]} خرجت "شياباريلي" من وضع السكون قبل دخولها الغلاف الجوي بعدة ساعات، بسرعة 21,000 كم/ساعة (13,000 ميل/ساعة) وعلى ارتفاع 122.5 كم (76.1 ميل) فوق سطح المريخ. ^{[ ٢ ]} استُخدم الدرع الحراري أثناء الهبوط في الغلاف الجوي لإبطاء سرعة المركبة إلى ١٦٥٠ كم/ساعة (١٠٣٠ ميل/ساعة) عند وصولها إلى ارتفاع ١١ كم (٦.٨ ميل) . ^{[ ٥٠ ]} أثناء الدخول، عملت أجهزة COMARS+ وجهاز قياس المسافة الإلكتروني (EDM) لجمع بيانات حول كيفية تدفق الحرارة والهواء حول كبسولة الدخول. ^{[ ٥١ ]}          

بعد إبطاء دخولها الأولي للغلاف الجوي، فتحت الوحدة مظلة هبوط، وكان من المقرر أن تُكمل هبوطها باستخدام صواريخ كبح ، وذلك عبر نظام توجيه وملاحة وتحكم ذي حلقة مغلقة يعتمد على مستشعر مقياس الارتفاع الراداري دوبلر ، ووحدات قياس القصور الذاتي الموجودة على متنها . وخلال عملية الهبوط، سجلت مستشعرات مختلفة عددًا من معايير الغلاف الجوي وأداء المركبة الهابطة. ^{[ 52 ]} وكانت الخطة تقضي بأنه عند ارتفاع 7 كيلومترات (4.3 ميل) سيتم التخلص من الدرع الحراري الأمامي وتشغيل مقياس الارتفاع الراداري، ثم عند ارتفاع 1.3 كيلومتر (0.81 ميل) فوق سطح المريخ، سيتم التخلص من الغطاء الحراري الخلفي ومظلة الهبوط. ^{[ 50 ]}    

كان من المقرر تنفيذ المراحل النهائية للهبوط باستخدام محركات تعمل بالوقود السائل بنظام إطلاق نبضي أو صواريخ كبح . وعلى ارتفاع مترين تقريبًا فوق سطح الأرض، صُممت المحركات لتتوقف وتسمح للمنصة بالهبوط على هيكل قابل للسحق، مصمم للتشوه وامتصاص صدمة الهبوط النهائية. ^{[ 3 ] [ 52 ]} عند الهبوط النهائي، صُممت المنصة لتحمل صخورًا بارتفاع 31 سم (12 بوصة) ، وكان من المأمول، ولكن ليس مضمونًا، عدم مواجهة صخور ضخمة أو فوهات. ^{[ 53 ]} عند التلامس النهائي، صُممت المركبة الهابطة للتعامل مع منحدرات تصل إلى 19 درجة وصخور يصل ارتفاعها إلى 38 سم (15 بوصة) . ^{[ 54 ]}    

كانت المركبة الجوالة "أوبورتيونيتي" تعمل في المنطقة، وتعاون الفريقان لمحاولة تصوير المركبة الفضائية "إي دي إم" أثناء هبوطها، وهو أمر كان من الممكن تحقيقه، اعتمادًا على الظروف، خاصةً إذا امتد مسار هبوط "إي دي إم" لمسافة أطول. مع ذلك، لم تتمكن كاميرات المركبة الجوالة من رؤية المركبة الهابطة أثناء هبوطها. ^{[ 55 ] [ 56 ]} كانت هذه هي المرة الأولى التي تحاول فيها مركبة فضائية تصوير هبوط مركبة أخرى من سطح المريخ. ^{[ 56 ]} (سبق لمركبات فضائية أخرى أن صورت بعضها البعض، لا سيما المركبات المدارية التي تراقب المركبات الموجودة على سطح المريخ، وفي عام 2005، صورت مركبة "مارس غلوبال سيرفيور" مركبة "مارس إكسبريس" في مدارها حول المريخ. ^{[ 57 ]} )

ملخص قائمة البيانات الإلكترونية (كما هو مخطط لها): ^{[ 58 ]}

انقطع الاتصال بالوحدة قبل 50 ثانية من موعد الهبوط المخطط له. وبحلول 21 أكتوبر 2016، وبعد دراسة البيانات، ذكرت وكالة الفضاء الأوروبية أنه من المرجح أن يكون الخلل قد حدث عندما انفتحت المظلة مبكرًا، ثم اشتغلت المحركات لكنها توقفت بعد فترة قصيرة جدًا. ^{[ 59 ]}

حاولت مركبة الهبوط "شياباريلي" الهبوط آليًا في 19 أكتوبر 2016، لكن الإشارة انقطعت فجأة قبل وقت قصير من موعد الهبوط المُخطط له. ^{[ 8 ] [ 60 ]} وواصلت مركبة "مارس إكسبريس" التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، ومركبة "مارس ريكونيسانس أوربيتر " (MRO) التابعة لوكالة ناسا، ومركبة "مافن" ( MAVEN ) البحث عن إشارة مركبة الهبوط دون جدوى. ^{[ 8 ]}

أرسلت مركبة شياباريلي حوالي 600 ميجابايت من بيانات القياس عن بُعد أثناء محاولتها الهبوط، ^{[ 61 ]} وكشف تحليلٌ مُفصّل أن دخولها الغلاف الجوي كان طبيعيًا، حيث انفتحت المظلة على ارتفاع 12 كيلومترًا (7.5 ميل) وبسرعة 1730 كيلومترًا في الساعة (1070 ميلًا في الساعة) ، وانفصل درعها الحراري على ارتفاع 7.8 كيلومترًا (4.8 ميل) . مع ذلك، تشبّعت وحدة القياس بالقصور الذاتي للمركبة، المسؤولة عن قياس الدوران، (أي لم تعد قادرة على أخذ قراءات أعلى) لمدة ثانية تقريبًا. هذا التشبّع، بالإضافة إلى بيانات من حاسوب الملاحة، ولّد قراءة ارتفاع سالبة، أي أقل من مستوى سطح الأرض. تسبب ذلك في الفتح المُبكر للمظلة والغطاء الخلفي. ثم اشتغلت محركات الكبح لمدة ثلاث ثوانٍ تقريبًا بدلًا من الثلاثين ثانية المُتوقعة، تلاها تفعيل الأنظمة الأرضية كما لو أن المركبة قد هبطت بالفعل. في الواقع، كانت لا تزال على ارتفاع 3.7 كيلومترًا (2.3 ميل) . ^{[ 62 ] [ 63 ]} استمرت المركبة الهابطة في الإرسال لمدة 19 ثانية بعد توقف المحركات النفاثة؛ وانقطعت الإشارة قبل 50 ثانية من موعد هبوطها المقرر. ^{[ 64 ]} اصطدمت المركبة شياباريلي بسطح المريخ بسرعة 300 كم/ساعة (190 ميل/ساعة) ، وهي سرعة قريبة من السرعة النهائية. ^{[ 65 ]}          

بعد يوم من محاولة الهبوط، رصدت كاميرا السياق التابعة لمركبة استطلاع المريخ المدارية (MRO) التابعة لناسا علامات أرضية جديدة ناتجة عن اصطدام المركبة الهابطة ومظلتها. ^{[ 67 ]} يقع موقع التحطم على بعد حوالي 54  كيلومترًا (33.5 ميلًا) من موقع مركبة ناسا الجوالة " أوبورتيونيتي" العاملة على سطح المريخ وقت الهبوط. ^{[ 68 ]} في 27 أكتوبر 2016، نشرت وكالة الفضاء الأوروبية صورًا عالية الدقة لموقع التحطم التقطتها كاميرا HiRISE التابعة لمركبة استطلاع المريخ المدارية في 25 أكتوبر 2016. ^{[ 69 ] [ 70 ]} وقد تم تحديد الدرع الحراري الأمامي، وموقع اصطدام الوحدة، والدرع الحراري الخلفي والمظلة. ^{[ 69 ]} يُعتقد أن عمق الحفرة يبلغ حوالي نصف متر، وقد يكون من الممكن دراستها بشكل أعمق في وقت لاحق. ^{[ 69 ]} وفي سياق متصل، كان الهدف من مهمة THOR، المقترحة ضمن برنامج Mars Scout الذي أنتج Phoenix وMAVEN، هو إحداث فوهة اصطناعية، وكان الهدف هو التنقيب تحت سطح المريخ. ^{[ 71 ]} تم التخلي عن تلك المهمة، لكن مركبة مدارية أخرى تمكنت من اكتشاف فوهات صدمية حديثة التكوين، ووُجد الجليد فيها. ^{[ 72 ]}

على الرغم من تحطم المركبة الهابطة، أعلن مسؤولو وكالة الفضاء الأوروبية نجاح مهمة شياباريلي ، إذ أنها أنجزت وظيفتها الأساسية المتمثلة في اختبار نظام الهبوط لمركبة كازاشوك الهابطة المخطط لها آنذاك لعام 2020، وإعادة بيانات القياس عن بُعد أثناء هبوطها. ^{[ 60 ] [ 74 ]} وبحلول 20 أكتوبر، كانت معظم بيانات الهبوط قد عادت إلى الأرض، وجرى تحليلها. ^{[ 75 ]} وعلى عكس مركبة بيغل 2 الهابطة، التي انقطع الاتصال بها بعد انفصالها عن مركبة مارس إكسبرس عام 2003، قامت وحدة إكسومارس بالإرسال أثناء الهبوط، لذا لم تُفقد البيانات التي جُمعت وأُرسلت أثناء الهبوط عند تحطم المركبة الفضائية عند الاصطدام. ^{[ 76 ]}

حدد تحقيق اختُتم في مايو 2017 أربعة أسباب جذرية للحادث [...]: عدم كفاية إدارة عدم اليقين والتكوين في نمذجة ديناميكيات المظلة، مما أدى إلى توقع ديناميكيات أقل بكثير مما لوحظ أثناء الطيران؛ عدم كفاية مدة استمرار إشارة تشبع وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) وعدم كفاية معالجة تشبع وحدة القياس بالقصور الذاتي بواسطة نظام التوجيه والملاحة والتحكم (GNC)؛ عدم كفاية منهجية اكتشاف الأعطال وعزلها واستعادتها ومتانة التصميم؛ خطأ في إدارة المقاولين من الباطن وقبول الأجهزة. ^{[ 77 ]}

كشف تحقيق لجنة التحقيق أنه عند فتح المركبة الفضائية " شياباريلي " لمظلتها، بدأت بالدوران بسرعة غير متوقعة. أدى هذا الدوران فائق السرعة إلى تشبع جهاز قياس الدوران الخاص بها لفترة وجيزة ، مما نتج عنه خطأ كبير في تقدير الوضعية بواسطة برنامج نظام التوجيه والملاحة والتحكم. ونتيجة لذلك، حسب الحاسوب أن المركبة تحت مستوى سطح الأرض، مما أدى إلى فتح المظلة والغطاء الخلفي مبكرًا، وتشغيل المحركات لفترة وجيزة لمدة 3 ثوانٍ فقط بدلًا من 30 ثانية، وتفعيل النظام الأرضي كما لو أن " شياباريلي" قد هبطت بالفعل. ^{[ 78 ]} كما خلص التحقيق إلى أن "المهمة ما كانت لتتعرض للخطر بسبب خطأ معرفة الوضعية الناتج عن تشبع وحدة القياس بالقصور الذاتي، لو تم ضبط زمن الثبات على قيمة أقل." ^{[ 77 ] : 19}

أشارت صور موقع تحطم الوحدة إلى احتمال انفجار خزان وقود أثناء الاصطدام. ^{[ 69 ]} ويُقدّر أن المركبة الهابطة اصطدمت بالسطح بسرعة تقارب 300 كم/ساعة (83 م/ث؛ 190 ميل/ساعة) . ^{[ 79 ]} وقد أكدت صور إضافية للموقع بحلول نوفمبر هوية أجزاء المركبة الفضائية. ^{[ 80 ]} وكانت الصور الإضافية ملونة، ولوحظ أن المظلة كانت منزاحة قليلاً. ^{[ 80 ]}   

من خلال التقاط المزيد من الصور باستخدام تقنية تُسمى إعادة بناء الصور فائقة الدقة (SRR)، يُمكن تحسين دقة الصورة، وقد طُبقت هذه التقنية على مسبار بيغل 2 الذي فُقد سابقًا . ^{[ 81 ]} ومن الفوائد الأخرى لالتقاط المزيد من الصور سهولة التمييز بين تشويش الصورة، مثل اصطدامات الأشعة الكونية، والأجسام الحقيقية، وبين البقع الساطعة والأجسام ذات البياض العالي والانعكاسات المرآوية اللحظية. ^{[ 65 ]} وأخيرًا، مع التقاط صور متعددة على مدار الزمن، يُمكن رصد الحركة والتغيرات، مثل حركة المظلة بفعل الرياح. ^{[ 65 ]}

كان الهدف الرئيسي للمهمة اختبار أنظمة الهبوط، بما في ذلك المظلة، ومقياس الارتفاع الراداري دوبلر، ومحركات الدفع الهيدرازينية ، وغيرها . ^{[ 83 ]} أما الهدف الثانوي فكان علميًا، حيث كان على المركبة الهابطة قياس سرعة الرياح واتجاهها، والرطوبة، والضغط، ودرجة حرارة السطح، وتحديد شفافية الغلاف الجوي. ^{[ 45 ]} سُميت حمولة علوم السطح "دريمز"، وصُممت للحصول على بيانات الأرصاد الجوية لبضعة أيام بعد الهبوط، ^{[ 84 ]} بالإضافة إلى إجراء أولى قياسات الكهرباء الجوية على سطح المريخ. ^{[ 6 ] [ 50 ]}

تم تضمين كاميرا هبوط (DECA) ضمن الحمولة. ^{[ 50 ]} وكان من المقرر إرسال الصور الملتقطة بها بعد الهبوط. ^{[ 2 ]} جمعت كل من AMELIA وCOMARS+ وDECA بيانات خلال دخول الغلاف الجوي والهبوط لمدة ست دقائق تقريبًا. ^{[ 3 ]} تم إرسال معظم هذه البيانات أثناء الهبوط. ^{[ 85 ]} على الرغم من أن جزء الهبوط (EDL) صُمم ليدوم بضع دقائق فقط، والملاحظات السطحية لبضعة أيام على الأكثر، إلا أن أحد الأجهزة، وهو INRRI، كان عبارة عن عاكس ليزري سلبي يمكن استخدامه لأطول فترة ممكنة، حتى بعد عقود، لتحديد مدى المركبة الهابطة بالليزر. ^{[ 86 ]}

تم تركيب جهاز INRRI على الجانب العلوي (السمت) للمركبة الهابطة، لتمكين المركبات الفضائية الموجودة في الأعلى من استهدافه. بلغت كتلته حوالي 25 غرامًا، وقد ساهمت به وكالة الفضاء الإيطالية (ASI). اعتمد التصميم على عاكس زاوية مكعب الشكل لإعادة ضوء الليزر الوارد. صُنعت المكعبات من السيليكا المنصهرة ، وهي مثبتة على هيكل داعم من الألومنيوم. ^{[ 87 ]} كما تم تركيب جهاز INRRI على مركبة الهبوط InSight المريخية. ^{[ 88 ]}

ملخص حمولة العلوم والتكنولوجيا

^{[ 3 ] [ 83 ]}

• مشروع DREAMS (تحليل خصائص الغبار، وتقييم المخاطر، والتحليل البيئي على سطح المريخ)
  • MetWind (كشف الرياح)
  • DREAMS-H (كشف الرطوبة)
  • DREAMS-P (كشف الضغط)
  • MarsTem (كشف درجة الحرارة)
  • مستشعر الإشعاع الشمسي (شفافية الغلاف الجوي)
  • جهاز Micro-ARES (كاشف الكهرباء الجوية)
• أميليا (التحقيق والتحليل في دخول المريخ إلى الغلاف الجوي والهبوط عليه)
• كاميرا النزول (DECA)
• COMARS+ (حزمة مستشعرات حرارية هوائية مدمجة)
  • قياس الحرارة أثناء دخول المريخ إلى الغلاف الجوي.
• INRRI (أداة للهبوط - تحقيقات عاكس الليزر المتجول) ^{[ 89 ]}
  • عاكس ليزري صغير الحجم للكشف عن المركبة الهابطة باستخدام تقنية تحديد المدى بالليزر

أحلام

كانت الحمولة العلمية للمركبة الهابطة على سطح المريخ عبارة عن حزمة DREAMS (محلل خصائص الغبار، وتقييم المخاطر، والبيئة على سطح المريخ) للأرصاد الجوية، والتي تتألف من مجموعة من أجهزة الاستشعار لقياس سرعة الرياح واتجاهها (MetWind)، والرطوبة (MetHumi)، والضغط الجوي (MetBaro)، ودرجة حرارة السطح (MarsTem)، وشفافية الغلاف الجوي (مستشعر الإشعاع الشمسي - SIS)، والكهرباء الجوية (مستشعر استرخاء الغلاف الجوي والمجال الكهربائي - Micro-ARES). ^{[ 84 ] [ 91 ]} وتشمل المؤسسات التي ساهمت في الحمولة العلمية لحزمة DREAMS: المعهد الوطني للفيزياء الفلكية ( INAF ) ومركز CISAS من إيطاليا، ومعهد LATMOS من فرنسا، ومعهد ESTEC من هولندا، ومعهد FMI من فنلندا، والمعهد الوطني للتكنولوجيا التطبيقية (INTA) من إسبانيا. ^{[ 92 ]}

كان من المُخطط أن تعمل حمولة DREAMS لمدة تتراوح بين يومين وثمانية أيام على سطح المريخ كمحطة بيئية طوال فترة المهمة السطحية بعد الهبوط. ^{[ 3 ] [ 52 ]} وقد تم التخطيط لوصول المركبة الهابطة ليتزامن مع موسم العواصف الترابية العالمية على المريخ، وذلك لجمع بيانات عن الغلاف الجوي للمريخ المُحمّل بالغبار. ^{[ 45 ]} وكان يُؤمل أن تُقدم DREAMS رؤى جديدة حول دور القوى الكهربائية في رفع الغبار، وهي الآلية التي تُسبب العواصف الترابية. بالإضافة إلى ذلك، كان من المُخطط أن يُكمل مستشعر MetHumi قياسات MicroARES ببيانات بالغة الأهمية حول الرطوبة، لتمكين العلماء من فهم عملية شحن الغبار كهربائيًا بشكل أفضل. ^{[ 91 ]}

لا تزال الكهرباء الجوية على سطح المريخ غير مُقاسة، ودورها المحتمل في العواصف الترابية والكيمياء الجوية غير معروف. ^{[ 93 ]} وقد تم التكهن بأن الكهرباء الجوية ربما لعبت دورًا في النتائج غير الحاسمة لتجارب الحياة التي أجرتها مركبة فايكنغ الهابطة ، والتي أشارت إلى وجود حياة ميكروبية قادرة على التمثيل الغذائي، ولكن لم يتم الكشف عن أي مركبات عضوية بواسطة مطياف الكتلة. ^{[ 90 ]} التفسيران المحتملان الأكثر ترجيحًا هما التفاعلات مع بيروكسيد الهيدروجين أو الأوزون الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية ، أو العمليات الكهربائية الجوية أثناء العواصف الترابية. ^{[ 90 ]}

كان جهاز DREAMS-P عبارة عن مستشعر ضغط، بينما كان جهاز DREAMS-H مخصصًا لقياس الرطوبة؛ ويقوم المستشعران بتغذية لوحة دوائر واحدة لمعالجة البيانات. ^{[ 94 ]}

بالإضافة إلى الحمولة السطحية، عملت كاميرا تُسمى DECA (كاميرا الهبوط) على متن المركبة الهابطة أثناء الهبوط. وكان الهدف منها توفير معلومات سياقية إضافية وبيانات دقيقة للموقع على شكل صور. ^{[ 95 ]} تُعدّ DECA نسخة مُعاد استخدامها من كاميرا المراقبة البصرية (VMC) التي استُخدمت في مهمتي بلانك وهيرشل . ^{[ 96 ]}

ومن التجارب السطحية الأخرى التي ركزت على الغبار تجربة التصاق المواد على متن مركبة الهبوط مارس باثفايندر ، قبل حوالي عشرين عامًا من مهمة إكسومارس.

ملاحظة حول الكتل: على سطح المريخ، تكون الجاذبية أقل منها على الأرض، لذا فإن الوزن يمثل 37% من وزن الأرض. ^{[ 100 ]}

كان اجتماع وزراء وكالة الفضاء الأوروبية في ديسمبر 2016، الذي ناقش بعض القضايا، بما في ذلك تمويل مشروع إكسومارس البالغ 300 مليون يورو والدروس المستفادة من مهمات إكسومارس 2016 حتى ذلك الحين، بمثابة "إيقاف" محتمل لمهمة إكسومارس التالية. ^{[ 117 ]} وكان من بين المخاوف حادث تحطم مركبة شياباريلي ، حيث كان من المقرر استخدام نظام الهبوط هذا في مهمة إكسومارس 2020 التي تتألف من مركبة روزاليند فرانكلين الجوالة التي تم إنزالها بواسطة مركبة الهبوط كازاتشوك 2020 المجهزة بأجهزة قياس . ^{[ 117 ]}

أُشيد بفريق إكسومارس لـ"إظهارهم الشجاعة" في مواجهة ما حدث، ولتفاؤلهم بشأن عودة جهاز قياس بيانات المركبة (EDM) الموثوقة للغاية في مهمته الأساسية: بيانات حول الدخول والهبوط، على الرغم من الحادث. ^{[ 118 ]}

ومن الإيجابيات الأخرى تطوير وحدة العرض التوضيحي كجزء من الخطة الكبرى الشاملة لمهمة إكسومارس، مما يعني أن تقنيات الهبوط خضعت لاختبار في العالم الحقيقي قبل حمل شحنات أكثر قيمة. ^{[ 119 ]}

قُدِّم تقريرٌ أوليٌّ عن العطل في الاجتماع الوزاري لوكالة الفضاء الأوروبية في ديسمبر/كانون الأول 2016. ^{[ 120 ]} وبحلول ديسمبر/كانون الأول، كانت النتيجة معروفة: سيستمر الدعم المالي لمشروع إكسومارس من قِبَل وكالة الفضاء الأوروبية. ^{[ 121 ]} وتمَّت الموافقة على مبلغ 436 مليون يورو (464 مليون دولار أمريكي) لإتمام المهمة. ^{[ 121 ] [ 122 ]}

بعد العديد من اللحظات الصعبة والمُجزية التي شهدها عام 2016، يُعد هذا بمثابة ارتياح كبير ونتيجة رائعة لاستكشاف الفضاء الأوروبي، ..

• بيغل 2 – مركبة هبوط فاشلة على سطح المريخ أُطلقت عام 2003 
• هيغنز (مركبة فضائية) – أول مركبة فضائية تهبط على تيتان 
• قائمة البعثات إلى المريخ
• قائمة المركبات الفضائية التي تعمل ببطاريات غير قابلة لإعادة الشحن
• الهبوط على المريخ – هبوط مركبة فضائية على سطح المريخ 
• هايابوسا 2 – مهمة فضائية يابانية إلى الكويكب ريوغو 
• فيلاي (مركبة فضائية) – مركبة هبوط آلية تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية رافقت مركبة الفضاء روزيتا 

• منطقة هبوط إكسومارس EDM
• تم تصوير موقع تحطم المركبة الفضائية شياباريلي على الأرجح بواسطة مركبة استطلاع المريخ المدارية من قبل الجمعية الكوكبية (يحتوي هذا على رسم تخطيطي يغطي شكل الهبوط البيضاوي EDM ومسار MER-B).
• عرض أكثر تفصيلاً لموقع التحطم (وكالة الفضاء الأوروبية ، 27 أكتوبر 2016)
• العواصف الترابية الكهربائية والكهرباء الجوية (كان من المقرر أن يقيس برنامج EDM الكهرباء الجوية)
• جهاز مايكرو-آريس، مستشعر المجال الكهربائي لمهمة إكسومارس 2016
• فيديو لوكالة الفضاء الأوروبية يُظهر اختبار مادة قابلة للسحق تُستخدم في مصدات الصدمات.
• TPS – التقاط أحوال الطقس المريخية أثناء الحركة – 4 نوفمبر 2016
• نظرة عامة على تصميم مركبة إكسومارس الفضائية حوالي عام 2011
• صور من شياباريلي
  • (صورة للمركبة الهابطة قيد الإنشاء)
• هبوط مركبة شياباريلي إلى المريخ ( فيديو لوكالة الفضاء الأوروبية يُظهر الهبوط المخطط له على سطح المريخ)
• موقع التحطم بتقنية ثلاثية الأبعاد (15/11/2016)
• إكسومارس 2016 – تحقيق في شذوذ شياباريلي (18.05.2017)