ESA & NASA keuren Airbus' Earth Return Orbiter ontwerp goed voor Mars Sample Return

Op 15 juni rapporteerde Airbus (Toulouse, Frankrijk) dat de Earth Return Orbiter (ERO) satellietmissie de preliminary design review (PDR) heeft doorstaan met de European Space Agency (ESA) en met de participatie van NASA. De ERO is de volgende fase na de succesvolle Perseverance rover lancering in februari 2021 en de Sample Retrieval Lander missie om de eerste Mars monsters terug te brengen naar de Aarde. Het is bevestigd door Airbus dat het merendeel van de ERO's structuur composietmaterialen zal gebruiken, voornamelijk „sandwiches gebaseerd op aluminium honingraat en koolstofveldhuiden” uitgezonderd de radiatorpanelen, heat pipes en stukken die de hoogste mechanische krachten moeten weerstaan.

Met technische specificaties en ontwerpen gevalideerd, zijn leveranciers uit acht Europese landen aan boord voor bijna alle componenten en sub-assemblages. Ontwikkeling en testen van apparatuur en sub-systemen kan nu starten om ervoor te zorgen dat de missie op schema voortgaat.

„Deze PDR is beheerd en afgesloten in een recordtijd van minder dan een jaar, een verbazingwekkende prestatie gegeven de complexiteit van de missie”, zegt Andreas Hammer, hoofd van Space Exploration bij Airbus. „Het gehele ERO-team, inclusief leveranciers en agentschappen, heeft echt samengewerkt en we zijn op koers om levering in 2025 te bereiken – slechts viereinhalf jaar na selectie als prime contractor.”

De volgende mijlpaal voor de ERO zal de Critical Design Review zijn, zegt Airbus, die over twee jaar zal plaatsvinden waarna productie en assemblage starten, om levering van het volledige ruimtevaartuig in 2025 te waarborgen. Na lancering in 2026, op een Ariane 64 launcher, zal de satelliet een vijfjarige missie naar Mars beginnen, fungerend als communicatierelais met de oppervlaktemissies (inclusief Perseverance en Sample Fetch Rovers (SFRs), ook ontworpen en gebouwd door Airbus), een rendezvous uitvoeren met de orbitale monsters en ze veilig terugbrengen naar de Aarde.

De zeven-ton, zeven-meter hoge ERO ruimtevaartuig, uitgerust met 144-vierkante-meter zonnepanelen met een spannwijdte van meer dan 40 meter – wat Airbus claimt de grootste ooit gebouwde is – zal ongeveer een jaar nodig hebben om Mars te bereiken. Het zal een massa-efficiënt hybride aandrijvingssysteem gebruiken dat elektrische aandrijving combineert voor de cruise en spiral down fasen en chemische aandrijving voor Mars orbit insertie. Bij aankomst zal het communicatiedekking bieden voor de NASA Perseverance rover en Sample Retrieval Lander (SRL) missies, twee essentiële delen van de Mars Sample Return campagne.

Voor het tweede deel van zijn missie moet de ERO een basketball-groot object detecteren, rendezvous maken met en vangen genaamd de Orbiting Sample (OS), dat de monsterbuisjes bevat verzameld door de SFR. Eenmaal gevangen, zal de OS bio-gezegeld worden in een secundair inhouden systeem en geplaatst worden binnen de Earth Entry Vehicle (EEV), een derde inhouden systeem om te garanderen dat de monsters de aardse oppervlakte intact bereiken.

Het zal nog een jaar duren voordat de ERO zijn weg terug naar de Aarde vindt, waar het de EEV op een precisietraject naar een vooraf gedefinieerde landingsite zal sturen, voordat het zelf in een stabiele baan om de zon gaat.

Airbus zegt dat het de algehele verantwoordelijkheid heeft voor de ERO-missie, het ontwikkelen van het ruimtevaartuig in Toulouse, Frankrijk en het uitvoeren van missieanalyse in Stevenage, VK. Luchtvaartfabrikant Thales Alenia Space (Cannes, Frankrijk) zal ook een belangrijke rol spelen, het ruimtevaartuig assembleren, het communicatiesysteem ontwikkelen en de Orbit Insertion Module leveren vanuit zijn fabriek in Turijn, Italië. Airbus zegt dat andere leveranciers komen uit Duitsland, Frankrijk, het VK, Italië, Spanje, Noorwegen, Denemarken en Nederland.

Airbus zegt dat de recordontwikkeling en ontwerp voor ERO alleen mogelijk is geweest door het besluit van het bedrijf om te bouwen op al rijpe en bewezen technologieën, in plaats van helt nieuwe technologieën te ontwikkelen die gerelateerde vertragingen riskeren. Bewezen Airbus technologieën omvatten decennialange ervaring in plasma (elektrische) aandrijving, verworven door station keeping en in-orbit operaties van vollelektrische telecomsatellieten, alsook zijn expertise in grote zonnepanelen (telecoms en exploratiemissies, inclusief JUICE, gezegd de grootste zonnepanelen voor een interplanetaire missie tot ERO) en complexe planeetmissies zoals BepiColombo, gelanceerd in 2018.

Airbus zal ook gebruikmaken van zijn vision-based navigatie technologische voorsprong (RemoveDEBRIS, Automatic Air to Air refueling), en autonome navigatie expertise (Rosalind Franklin en SFRs) en rendezvous en docking expertise opgebouwd over decennia, gebruikmakend van technologieën van de succesvolle ATV (Automated Transfer Vehicle) en recente ontwikkelingen uit JUICE, Europas eerste missie naar Jupiter.