Det nye felles Mars-leteprogrammet fra NASA og ESA presser raskt fremover for å implementere et avtalt rammeverk for å konstruere en ambisiøs ny generasjon av røde planeten orbiters og landers som starter med lanseringsvinduene 2016 og 2018.
Den europeisk ledede ExoMars Trace Gas Mission Orbiter (TGM) er valgt som det første romfartøyet til fellessatsingen og skal lanseres i januar 2016 ombord i en NASA levert Atlas 5-rakett for et 9 måneders cruise til Mars. Hensikten er å studere sporingsgasser i den martiske atmosfæren, spesielt kilder og konsentrasjon av metan som har betydelige biologiske implikasjoner. Variable mengder metan er blitt påvist av en martianske orbiter og bakkebaserte teleskoper på jorden. Orbiteren vil sannsynligvis bli ledsaget av en liten statisk lander levert av ESA og kalt Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (EDM).
NASAs Mars-program forskyver sin vitenskapsstrategi for å sammenfalle med den nye fellessatsingen med ESA og også for å bygge på nylige funn fra den nåværende internasjonale flåten av martiske orbiters og overflateavforskere Spirit, Opportunity og Phoenix (se mine tidligere marsmosaikker). Doug McCuiston, NASAs direktør for Mars Exploration ved NASA HQ, sa til meg i et intervju at “NASA går raskt fra‘ Følg vannet ’gjennom å vurdere mulighetsevne og videre til et tema‘ Seeking the Signs of Life ’. Å se direkte etter livet er sannsynligvis en nål i høystakken, men signaturene fra tidligere eller nåværende liv kan være mer bredt spredt gjennom organiske stoffer, metankilder osv. ”.
NASA og ESA vil utstede en "kunngjøring om muligheten for banen i januar 2010" og anmoder om forslag til en rekke vitenskapelige instrumenter ifølge McCuiston. - Vitenskapelige instrumenter vil bli valgt konkurransedyktig. De er åpne for deltagelse fra amerikanske forskere som også kan fungere som de viktigste etterforskerne (PI). Forslag forfaller om 3 måneder og vil bli evaluert i fellesskap av NASA og ESA. Valg av instrumenter er målrettet for kunngjøring i juli 2010, og hele kostnaden for de NASA-finansierte instrumentene er kostet til $ 100 millioner.
“Oppdraget for 2016 må fortsatt være formelt godkjent av NASA etter en foreløpig designgjennomgang, som vil skje enten i slutten av 2010 eller begynnelsen av 2011. Finansiering frem til da dekkes i Mars-programmets neste tiårs kil, hvor alle oppstartsoppdrag ligger til godkjent , eller ikke, av byrået, ”fortalte McCuiston. ESAs ministerråd ga nettopp "grønt lys" og godkjente formelt et innledende budsjett på 850 millioner euro (1,2 milliarder dollar) for å starte implementeringen av ExoMars-programmet for oppdragene 2016 og 2018 den 17. desember ved ESAs hovedkvarter i Paris, Frankrike. Ytterligere 150 millioner euro vil bli bedt om innen to år for å fullføre finansieringsbehovet for begge oppdragene.
ESA har måtte gjentatte ganger utsette sitt eget ExoMars-romfartsprogram siden det ble kunngjort for flere år siden på grunn av økende kompleksitet, utilstrekkelige budsjetter og tekniske utfordringer som resulterte i en avkopling av vitenskapsmålene og en reduksjon i vekten av den landlagte vitenskapelige nyttelasten. ExoMars-roveren ble opprinnelig planlagt lansert i 2009 og er nå satt til 2018 som en del av den nye arkitekturen.
Trace Gas orbiter kombinerer elementer fra ESAs tidligere foreslåtte ExoMars-bane og NASAs foreslåtte Mars Science Orbiter. Som for øyeblikket antatt romfartøyet vil ha en masse på rundt 1100 kg og ha en omlag 115 kg vitenskapelig nyttelast, det minste anses som nødvendig for å oppnå sine mål. Instrumentene må være svært følsomme for å være i stand til å oppdage identiteten og ekstremt lav konsentrasjon av sporingsgasser i atmosfæren, karakterisere den romlige og tidsmessige variasjonen av metan og andre viktige arter, lokalisere kildeopprinnelsen til sporingsgassene og bestemme om de er forårsaket av biologiske eller geologiske prosesser. Gjeldende fotokjemiske modeller kan ikke forklare tilstedeværelsen av metan i marmeratmosfæren og heller ikke dets raske utseende og ødeleggelse i rom, tid eller mengde.
Blant instrumentene som er planlagt er en sporingsgassdetektor og kartlegger, et termisk infrarødt bilde og både vidvinkelkamera og et stereo fargekamera med høy oppløsning (oppløsning på 1-2 meter). "Alle dataene vil bli delt i felleskap og vil være i samsvar med NASAs retningslinjer for full åpen tilgang og kontering i Planetary Data System", sa McCuiston.
Et annet sentralt mål for omløperen vil være å etablere en datarelé evne for alle overflateoppdrag fram til 2022, med start fra 2016 lander og to rovere som er slisset for 2018. Denne tidsrammen kan potensielt sammenfalle med Mars Sample Return oppdrag, et lenge etterspurt mål for mange forskere.
Hvis budsjettet tillater det, planlegger ESA å sparke tilbake en liten ledsagerlander (EDM) som vil teste kritiske teknologier for fremtidige oppdrag. McCuiston informerte meg om at "Målet med denne ESA Technology Demonstrator er å validere muligheten til å lande moderate nyttelaster, så valg av landingssted vil ikke være forskningsdrevet. Så forvent noe som Meridiani eller Gusev - stort, flatt og trygt. NASA vil hjelpe ESA-prosjektering som forespurt, og innenfor ITAR-begrensninger. ” EDM vil bruke fallskjerm, radar og klynger med pulserende væskefremdriftstrustere til land.
"ESA planlegger en konkurransedyktig oppfordring til instrumenter på deres 3-4 kg nyttelast", forklarte McCuiston. "Kunngjøringen om muligheten vil også være åpen for amerikanske forslagsstiller, så det kan være noen amerikanske PI-er. ESA vil ha et kamera for å "bevise" at de kom til bakken. Ellers er det ingen vesentlig rolle planlagt for NASA i EDM ”.
Lander vil sannsynligvis fungere som en værstasjon og være relativt kortvarig, kanskje 8 sols eller martianske dager, avhengig av batteriets kapasitet. ESA inkluderer ikke en langsiktig strømkilde, for eksempel fra solcellepaneler, så overflatevitenskapen vil derfor være begrenset i varighet.
Bane og lander skulle skille seg ved ankomst til Mars. Orbiteren vil bruke en serie aerobraking manøvrer for å til slutt slå seg ned i en 400 km høy sirkulær vitenskapelig bane som skråstilt på omtrent 74 grader.
Den felles Mars-arkitekturen ble formelt enige om i fjor sommer på et bilateralt møte mellom Ed Weiler (NASA) og David Southwood (ESA) i Plymouth, Storbritannia. Weiler er NASAs assisterende administrator for Science Mission Directorate og Southwood er ESAs direktør for vitenskap og robotutforskning. De signerte en avtale som opprettet Mars Exploration Joint Initiative (MEJI) som i hovedsak forsoner Mars-programmene til NASA og ESA og avgrenser deres respektive programansvar og mål.
"Nøkkelen til å komme videre med Mars-leting er internasjonalt samarbeid med Europa," sa Weiler til meg i et intervju. "Vi har ikke nok penger til å utføre disse oppdragene hver for seg. De enkle tingene er gjort, og de nye er mer sammensatte og dyre. Kostnadsoverskridelser på Mars Science Lab (MSL) har skapt budsjettproblemer for fremtidige marsoppdrag ”. For å betale for MSL-overskridelse, må det tas midler fra fremtidige mars-budsjettbevilgninger fra regnskapsår 2010 til 2014.
“2016 er et logisk utgangspunkt for å samarbeide. NASA kan ha et oppdrag fra 2016 hvis vi jobber med Europa, men ikke hvis vi jobber alene. Vi kan gjøre så mye mer ved å samarbeide siden vi begge har de samme målene vitenskapelig og ønsker å utføre de samme oppdragstypene. ” Weiler og Southwood instruerte sine respektive vitenskapsteam å møte og legge fram en realistisk og vitenskapelig forsvarlig tilnærming. Weiler forklarte meg at hans mål og håp var å gjeninnføre en spennende Mars-arkitektur med nytt romfartøy som ble lansert ved enhver anledning som oppstår hver 26. måned og som fremmer den moderne teknikken for vitenskap. "Det er veldig viktig å demonstrere en kritisk ny teknologi på hvert oppdrag".
Mer om oppdragsplanen for 2018 og videre i en oppfølgingsrapport.
