Det nye fælles Mars-efterforskningsprogram fra NASA og ESA skubber hurtigt fremad for at implementere en aftalt ramme for at konstruere en ambitiøs ny generation af røde planeten kredsløb og landere startende med 2016 og 2018 lanceringsvinduerne.
Den europæiske ledede ExoMars Trace Gas Mission Orbiter (TGM) er blevet valgt som det første rumfartøj under det fælles initiativ og er planlagt til at blive lanceret i januar 2016 ombord på en NASA leveret Atlas 5-raket til en 9 måneders krydstogt til Mars. Formålet er at studere sporingsgasser i den martiske atmosfære, især kilderne og koncentrationen af metan, som har betydelige biologiske konsekvenser. Variable mængder af metan er blevet påvist af en martians orbiter og jordbaserede teleskoper på jorden. Orbiteren vil sandsynligvis blive ledsaget af en lille statisk lander leveret af ESA og kaldet Entry, Descent og Landing Demonstrator Module (EDM).
NASA Mars-programmet flytter sin videnskabsstrategi til at falde sammen med det nye joint venture med ESA og også til at bygge videre på nylige opdagelser fra den nuværende internationale flåde af martiske orbiters og overfladeafforskere Spirit, Opportunity og Phoenix (se mine tidligere mars-mosaikker). Doug McCuiston, NASAs direktør for Mars Exploration ved NASA HQ, fortalte mig i et interview, at “NASA skrider hurtigt fra‘ Følg vandet ’gennem vurdering af levedygtighed og videre til et tema 'Seeking the Signs of Life'. At se direkte efter livet er sandsynligvis en nål i høstakken, men underskrifterne fra tidligere eller nuværende liv er måske mere bredt spredt gennem organiske stoffer, metankilder osv. ”.
NASA og ESA vil udstede en "Meddelelse om muligheden for orbiteren i januar 2010", der anmoder om forslag til en række videnskabelige instrumenter ifølge McCuiston. ”Videnskabsinstrumenterne vælges konkurrencedygtigt. De er åbne for deltagelse fra amerikanske forskere, der også kan fungere som de vigtigste efterforskere (PI'er) ”. Forslag forfalder om 3 måneder og evalueres i fællesskab af NASA og ESA. Instrumentvalg er målrettet til offentliggørelse i juli 2010, og alle omkostningerne til de NASA-finansierede instrumenter er omkostningsbegrænset til $ 100 millioner.
”Missionen i 2016 skal stadig være formelt godkendt af NASA efter en foreløbig designanmeldelse, der vil finde sted enten i slutningen af 2010 eller begyndelsen af 2011. Finansiering indtil da er dækket i Mars-programmets næste årti-kile, hvor alle nystart-missioner befinder sig, indtil godkendt , eller ej, af agenturet ”, fortalte McCuiston mig. ESAs Ministerråd gav netop ”grønt lys” og godkendte formelt et oprindeligt budget på 850 millioner euro (1,2 milliarder dollars) for at starte implementeringen af deres ExoMars-program til 2016 og 2018-missionerne den 17. december på ESAs hovedkvarter i Paris, Frankrig. Yderligere 150 millioner euro vil blive anmodet om inden for to år for at afslutte finansieringsbehovet for begge missioner.
ESA har gentagne gange været nødt til at udsætte sit eget ExoMars-rumfartøjsprogram, siden det blev annonceret for flere år siden på grund af voksende kompleksitet, utilstrækkelige budgetter og tekniske udfordringer, hvilket resulterede i en de-scoping af videnskabsmålene og en reduktion i vægten af den landede videnskabelig nyttelast. ExoMars-roveren var oprindeligt planlagt i 2009 og er nu klar til 2018 som en del af den nye arkitektur.
Trace Gas-orbiter kombinerer elementer i ESAs tidligere foreslåede ExoMars-orbiter og NASAs foreslåede Mars Science Orbiter. Som det på nuværende tidspunkt er planlagt, vil rumfartøjet have en masse på ca. 1100 kg og bære en ca. 115 kg videnskabelig nyttelast, det minimum, der anses for nødvendigt for at nå sine mål. Instrumenterne skal være yderst følsomme for at være i stand til at detektere identiteten og den ekstremt lave koncentration af atmosfæriske sporingsgasser, karakterisere den rumlige og tidsmæssige variation af metan og andre vigtige arter, lokalisere kildens oprindelse for sporgaserne og bestemme, om de er forårsaget af biologiske eller geologiske processer. Aktuelle fotokemiske modeller kan ikke forklare tilstedeværelsen af metan i marmoratmosfæren eller dens hurtige udseende og ødelæggelse i rum, tid eller mængde.
Blandt de planlagte instrumenter er en sporingsgasdetektor og kortlægning, en termisk infrarød billedbeholder og både et vidvinkelskamera og et højopløsnings-stereofarvekamera (1-2 meters opløsning). ”Alle data vil blive delt i fællesskab og vil være i overensstemmelse med NASAs politikker for fuld åben adgang og udstationering i Planetary Data System”, sagde McCuiston.
Et andet centrale mål for orbiteren vil være at etablere en datarelæskapacitet for alle overflademissioner frem til 2022, startende med 2016 lander og to rovere, der er opdelt til 2018. Denne tidsramme kan potentielt falde sammen med Mars Sample Return-missioner, et længe søgt mål for mange videnskabsmænd.
Hvis budgettet tillader det, planlægger ESA at piggyback en lille ledsagerlander (EDM), der vil teste kritiske teknologier til fremtidige missioner. McCuiston informerede mig om, at “Målet med denne ESA Technology Demonstrator er at validere evnen til at lande moderate nyttelast, så valg af landingssted vil ikke være videnskabsdrevet. Så forvent noget som Meridiani eller Gusev - stort, fladt og sikkert. NASA vil hjælpe ESA-konstruktion som anmodet og inden for ITAR-begrænsninger. ” EDM vil bruge faldskærme, radar og klynger med pulserende flydende fremdrivningstrustere til at lande.
”ESA planlægger et konkurrencepræget opkald til instrumenter på deres 3-4 kg nyttelast”, forklarede McCuiston. ”Annonceringen af muligheden vil også være åben for amerikanske forslagsstillere, så der kan være nogle amerikanske PI'er. ESA vil have et kamera for at 'bevise', at de kom til jorden. Ellers er der ikke planlagt nogen væsentlig rolle for NASA i EDM ”.
Lander vil sandsynligvis fungere som en vejrstation og være relativt kortvarig, måske 8 sols eller martianske dage, afhængigt af batteriets kapacitet. ESA inkluderer ikke en langsigtet strømkilde, f.eks. Fra solpaneler, så overfladevidenskaben vil derfor være begrænset i varighed.
Orbiter og lander skulle skilles ved ankomsten til Mars. Orbiteren vil bruge en række aerobraking manøvrer til sidst at sætte sig ned i en 400 km høj cirkulær videnskabsbane, der er skråtstillet på omkring 74 grader.
Den fælles Mars-arkitektur blev formelt aftalt sidste sommer på et bilateralt møde mellem Ed Weiler (NASA) og David Southwood (ESA) i Plymouth, Storbritannien. Weiler er NASAs associerede administrator for Science Mission Directorate, og Southwood er ESAs direktør for videnskab og roboteksplorering. De underskrev en aftale om oprettelse af Mars Exploration Joint Initiative (MEJI), som i det væsentlige forsoner Mars-programmerne fra NASA og ESA og afgrænser deres respektive programansvar og -mål.
”Nøglen til at komme videre med Mars-efterforskning er internationalt samarbejde med Europa”, sagde Weiler til mig i et interview. ”Vi har ikke nok penge til at udføre disse missioner separat. De lette ting er blevet gjort, og de nye er mere komplekse og dyre. Omkostningsoverskridelser på Mars Science Lab (MSL) har skabt budgetproblemer for fremtidige Mars-missioner ”. For at betale for MSL-overskridelse skal der tages midler fra fremtidige Mars-budgetbevillinger fra regnskabsår 2010 til 2014.
”2016 er et logisk udgangspunkt for at arbejde sammen. NASA kan have en mission i 2016, hvis vi arbejder med Europa, men ikke hvis vi arbejder alene. Vi kan gøre så meget mere ved at arbejde sammen, da vi begge har de samme mål videnskabeligt og ønsker at udføre de samme typer mission ”. Weiler og Southwood instruerede deres respektive videnskabsteam til at mødes og fastlægge en realistisk og videnskabeligt forsvarlig tilgang. Weiler forklarede for mig, at hans mål og håb var at genindsætte en spændende Mars-arkitektur med nyt rumfartøjsskytning ved enhver lejlighed, der opstår hver 26. måned, og som fremmer den moderne teknik til videnskab. ”Det er meget vigtigt at demonstrere en kritisk ny teknologi på hver efterfølgende mission”.
Mere om missionsplanen for 2018 og videre i en opfølgende rapport.
