Spirit og mulighed har den røde planet alt for sig selv i øjeblikket, men ESA planlægger at sende en egen rover for at gennemgå Mars 'overflade. I stedet for at lede efter bevis for fortidens vand, vil ExoMars søge efter spor af liv, både fortid og nutid. Hvis alt går godt, lancerer ExoMars til Mars i 2011.
Som en del af ESAs ambitiøse, langsigtede Aurora-efterforskningsprogram, vil ExoMars søge efter spor af liv på Mars. Missionen kræver helt nye teknologier til selvstyrede robotter, indbygget autonomi og avancerede visuelle terrænsensorer.
Det fjerde årti af dette århundrede kunne se, at Europa deltager i en bemandet mission til Mars i hvad der ville være en af menneskehedens største rumudflugter nogensinde.
Aurora er ESAs program, der sigter mod den langsigtede robotiske og menneskelige efterforskning af solsystemet, med Mars og Månen som de vigtigste mål.
En menneskelig mission til den røde planet ville være et stort, flerårigt selskab, der kræver fantastiske, helt nye kapaciteter, såsom automatiserede lastfartøjer, forudindstillede forsyninger og værktøjer, og kommunikations- og navigationssatellitter i Mars kredsløb svarende til Jordens nuværende GPS-systemer.
Videnskabsmænd og ingeniører arbejder allerede på ESAs første robot "forløber" -mission, ExoMars, der skal lanceres omkring 2011.
ExoMars vil udforske det biologiske miljø på Mars som forberedelse til yderligere robotisk og senere menneskelig aktivitet. Data fra missionen vil også give uvurderlige input til bredere studier af eksobiologi - søgen efter liv på andre planeter.
Hovedelementet i missionen er et hjul, robot-rover-køretøj, der ligner konceptet som NASAs nuværende Mars Rover-mission, men som har forskellige videnskabelige mål og forbedrede kapaciteter.
"Klassiske direkte kontrolmetoder fungerer bare ikke, når vi arbejder på Mars's overflade i et ustruktureret miljø."
Rover vil bruge solpaneler til at generere elektricitet og kører over den stenede, orange rød overflade på Mars, og transporterer en videnskabelig nyttelast på op til 12 kg, inklusive et første let nogensinde boresystem samt en prøveudtagnings- og håndteringsanordning, og et sæt videnskabelige instrumenter til at søge efter tegn på fortid eller nutid.
På grund af tidsforsinkelse og kompleksitet vil ExoMars selv navigere ved hjælp af 'smart' elektrooptik for visuelt at fornemme og fortolke det omgivende terræn og vil være i stand til at fungere autonomt ved hjælp af intelligent ombordssoftware.
Automatiseret kontrol et stort fremskridt
Denne automatiserede driftsform er et stort fremskridt for ESA, længe brugt til at kontrollere rumfartøjer direkte ved hjælp af menneskelige controllere. Og ikke kun roverens ombordkontrolsystemer er nye.
”ExoMars vil kræve helt nye teknikker og teknologi til flere aspekter af det jordbaserede rover-styringssystem, ikke kun en opgradering af det, vi har i dag,” siger Mike McKay, en senior rumfartøjscontroller og Mars-ekspert, der er baseret på ESOC, ESAs rumfartøjsoperationer Center, i Darmstadt, Tyskland.
ESA-controllere har aldrig før drevet en mission, der bevægede sig på overfladen af et andet organ; Huygens - som med succes berørte Titan i 2005 - var en atmosfærisk sonde og ikke en lander, skønt den fungerede kort efter at have nået Titans overflade.
Robotopgave: krydse kilometer terræn på jagt efter liv
I et typisk eksempel på roverens autonome operation kan jordkontrollører radioe en kommando på højt niveau, der fortæller det at køre til et videnskabeligt interessant sted overalt fra 500 til 2000 meter væk og udføre videnskabelige operationer, såsom boring under overfladen for at prøve jord til livstegn. Men køretøjet ville håndtere detaljerne i bevægelsen på egen hånd.
Det ville undersøge jorden med et 3D-kamera, oprette en digital terrænmodel, verificere dens nuværende placering, køre interne simuleringer og derefter tage en autonom beslutning om den bedste vej at følge, baseret på forhindringer, roverens aktuelle status og risiko / ressourceovervejelser .
”Så kører det sig selv til målet. Vi forventer, at dens målnøjagtighed ligger inden for en halv meter over en travers på 20 meter, ”siger Bob Chesson, leder af afdelingen for menneskelig rumfart og efterforskning i ESAs direktorat for drift.
ExoMars fortjeneste fra nuværende robotforskere
Som den næste generation af robot vil ExoMars drage fordel af erfaringerne fra den nuværende generation, herunder NASAs Mars Explorer Rover (MER) -mission. ”Vi er ikke genert over at prøve at lære af vores søsterbureaueres oplevelser,” siger Chesson.
”ExoMars kræver en ændring i kultur; vi er nødt til at udvikle et virkelig tværfagligt driftskoncept. ”
Innovativ jordkontrol for at muliggøre autonom funktion
For ExoMars ville controllerne på Jorden sandsynligvis være placeret i et 'rover dedikeret kontrolrum', svarende i koncept til de dedikerede kontrolrum (DCR), som ESA nu opretter til individuelle missioner, der kredser om planeter.
ESOC vil fungere som det overordnede kontroloperationscenter (MOCC), der kontrollerer lancerings- og tidlig bane fase (LEOP), krydstogt til Mars, adskillelse og landing af afstamningsmodulet og rover-udgang, med styring af roveroverfladeoperationer sandsynligvis der skal ledes fra Rover Operation Center beliggende ved ALTEC, Advanced Logistic Technology Engineering Center, i Turin, Italien.
”Udformningen af rover-jordstyresystemet eller jord-segmentet afhænger af roverens videnskabelige og operationelle mål, som endnu ikke er endelige, så jordsystemet er stadig under udvikling,” siger Chesson. "I princippet vil de grundlæggende telemetri- og telekommunikationsfunktioner i det væsentlige være de samme som nu, men det vil have betydeligt nye muligheder, der giver mulighed for roverens autonome funktion."
"At lade barnet gå"
Jordstyresystemet vil i det mindste kræve databehandlingsfaciliteter for at muliggøre højt plan til planlægning af missioner og tillade overvågning af roverens digitale terræn og 3D-modellering, jordbane- og baneplanlægning, simulering på stedet og tæt integration med nyttelastkontrol og videnskabelig operationer.
”Klassiske direkte kontrolmetoder fungerer bare ikke, når vi arbejder på Mars 'overflade i et ustruktureret miljø og med en betydelig signaltidsforsinkelse,” siger Reinhold Bertrand, planlægningsingeniør og robotikekspert hos ESOC. ”ExoMars kræver en ændring i kultur; vi er nødt til at "lade barnet gå på egen hånd", mens vi udvikler et virkelig tværfagligt driftskoncept. ”
Original kilde: ESA News Release
