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 エクソマーズのトレースガスオービター（左）、スキアパレリ着陸機（中央）、ローバー（右）のアーティストによるイラスト | |
| ミッションタイプ | 火星の偵察 |
|---|---|
| オペレーター | 欧州宇宙機関 |
| Webサイト | www.esa.int/exomars (ESA) |
| ミッション期間 | トレースガスオービター: 8年8ヶ月8日（進行中） スキアパレリ: 7ヶ月 |
 エクソマーズESAミッションの記章 | |
ExoMars（火星外生物学）は、欧州宇宙機関（ESA）の宇宙生物学プログラムです。
エクソマーズの目標は、火星における過去の生命の痕跡を探し、[1] [2]火星の水と地球化学的環境がどのように変化するかを調査し、大気中の微量ガスとその発生源を調査し、それによって将来の火星サンプルリターンミッションの技術を実証することです。[3]
プログラムの前半は2016年に打ち上げられたミッションであり、トレースガスオービターを火星軌道に投入し、スキアパレリEDM着陸機を放出した。オービターは運用可能であるが、着陸機は火星の表面に墜落した。プログラムの後半は2020年7月に打ち上げられる予定で、カザチョク着陸機がロザリンド・フランクリン探査車を火星表面に運び、 2022年以降も続くと予想される科学ミッションをサポートすることになっていた。 [4] [5] [6] 2020年3月12日、パラシュートの問題が打ち上げ期間に間に合うように解決できなかったため、第2ミッションが2022年に延期されることが発表された。
トレースガスオービター（TGO）とスキアパレリと呼ばれる試験用静止着陸機は、 2016年3月14日に打ち上げられた。[7] TGOは2016年10月19日に火星軌道に入り、火星の大気中に存在するメタン（CH4 ）やその他の微量ガスの発生源を地図に描き始めた。これらのガスは、生物活動や地質活動の証拠となる可能性がある。TGOは4つの機器を備えており、通信中継衛星としても機能する。スキアパレリ実験用着陸機は10月16日にTGOから分離し、メリディアニ平原に着陸するように操縦されたが、火星の表面に墜落した。 [8]この着陸は、その後の探査車ミッションを安全に遂行するための新しい主要技術をテストするように設計された。 [ 9 ]
2023年6月、ロスコスモスの着陸船カザチョク（「小さなコサック」、民族舞踊に由来）[10]が、ESAのロザリンド・フランクリン探査車を火星の表面に運ぶ予定だった。 [5] [11] [ 12] [13]この探査車にはロスコスモス製の機器もいくつか搭載される予定だった。第2ミッションの運用と通信は、イタリアにあるALTECの探査車管制センターが主導する予定だった。 [14]
2022年3月17日、ESAはロシアによるウクライナ侵攻が続いているためミッションを一時停止した。[15] ESAは、ロシア製以外の新しい着陸プラットフォームを使用したミッションの再開は2028年より前には実現しそうにないと予想している。[16] 2024年4月現在、ミッションはロザリンド・フランクリン探査車の建造と配送を再開するための新たな資金を受け取っており、NASAは2028年後半に予定されている打ち上げを提供することに合意している。[17]
歴史
エクソマーズは発足以来、着陸機、周回機、打ち上げロケット、国際協力計画など、さまざまな計画段階を経てきた。[18]例えば、2009年に廃止された米国との火星探査共同イニシアチブ（MEJI） [19] [20]などである。もともと、エクソマーズのコンセプトは、ESAのオーロラ計画のフラッグシップミッションとして 大型ロボット探査車で構成されており、2005年12月に欧州宇宙機関の大臣によって承認された。もともと固定地上局を備えた探査車として構想されていたエクソマーズは、2011年にロシアのソユーズ フレガートロケットで打ち上げられる予定だった。[21]
エクソマーズは、火星の有人探査を目的としたESAのオーロラ計画の一環として2001年に開始された。[22]当初の構想では、2009年にローバーを打ち上げ、その後火星サンプルリターンミッションを実施することになっていた。[22]オーロラ計画を支援するためのもう1つのミッションは、フォボスサンプルリターンミッションである。[22] 2005年12月、 ESAを構成する各国はオーロラ計画とエクソマーズ計画を承認した。[23]オーロラは任意のプログラムであり、各国はプログラムのどの部分にどの程度関与するか（プログラムにどのくらいの資金を投入するかなど）を決定できる。[23]オーロラ計画は、オーストリア、ベルギー、フランス、ドイツ、イタリア、オランダ、ポルトガル、スペイン、スウェーデン、スイス、イギリス、カナダの12カ国の支援を受けて2002年に開始された。[23]
2007年、カナダに拠点を置くテクノロジー企業マクドナルド・デトワイラー・アンド・アソシエイツ社（MDA）は、英国のEADSアストリウム社との100万ユーロの契約に選ばれ、欧州宇宙機関向けの火星探査車のプロトタイプシャーシの設計と製造を請け負った。アストリウム社は最終的な探査車の設計も請け負った。[24]
2009年7月、NASAとESAは火星探査共同イニシアチブに署名した。このイニシアチブでは、ソユーズの代わりにアトラスロケットランチャーを使用することを提案し、エクソマーズミッションの技術的および財政的状況を大幅に変更した。6月19日、ローバーがまだ火星微量ガス探査機に相乗りする予定だったとき、将来の合意では、エクソマーズがNASAの探査機のアトラス打ち上げロケットに搭載できるほど軽量化する必要があると報じられた。[25]
その後、このミッションは他のプロジェクトと統合され、2回のアトラスV打ち上げに分割された複数の宇宙船ミッションとなった。 [26] [27]エクソマーズ微量ガス探査機（TGO）がこのプロジェクトに統合され、2016年1月に打ち上げが予定されている静止気象着陸機が相乗りした。また、2台目のローバーであるMAX-Cも組み込むことが提案された。
2009年8月、ロシア連邦宇宙局（現ロスコスモス）とESAが、ロシアのフォボス・グルント計画とESAのエクソマーズという2つの火星探査プロジェクトでの協力を含む契約を締結したことが発表された。具体的には、ESAはエクソマーズ探査車の「バックアップ発射装置」としてロシアのプロトンロケットを確保し、これにはロシア製の部品も含まれる予定だった。[28] [29]
2009年12月17日、ESA各国政府はNASAと共同で実施する2部構成の火星探査ミッションに最終承認を与え、2016年と2018年のミッションに8億5000万ユーロ（12億3000万ドル）を費やすことを約束した。[30]
2011年4月、予算危機のため、付随するMAX-Cローバーをキャンセルし、2018年にペアのコンセプトのどちらの車両よりも大きいローバー1台のみを飛ばすという提案が発表されました。[31] 1つの提案は、新しい車両はヨーロッパで製造され、ヨーロッパと米国の機器を組み合わせて搭載するというものでした。NASAは、それを火星に運ぶロケットを提供し、スカイクレーン着陸システムを提供します。提案された再編にもかかわらず、2018年のミッション機会の目標はおおむね同じままでした。[31]
オバマ大統領が2012年2月13日に発表した2013年度予算では、NASAはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のコスト超過を補うために予算を削減したため、エクソマーズへの参加を中止した。[32] [33] NASAのこのプロジェクトへの資金提供が完全にキャンセルされたため、これらの計画のほとんどは再構築を余儀なくされた。[20] [34]
2013年3月14日、ESAとロシア宇宙庁（ロスコスモス）の代表者は、ロシアが完全なパートナーとなる契約に署名した。ロスコスモスは、両ミッションにブリズM上段ステージと打ち上げサービスを備えたプロトンロケットを供給するほか、[35] 2018年のローバーミッション用の追加の進入・降下・着陸モジュールも提供する。[5]この契約では、ロスコスモスは3つの要求条件を認められた。[36]
- ロスコスモスは提携の報酬としてプロトンロケット2機を提供する予定だ。
- トレースガスオービターの搭載機器には、もともとフォボス・グルント用に開発された2つのロシアの機器が含まれる予定である。[5] [6] [37]
- すべての科学的成果は、欧州宇宙機関とロシア科学アカデミーの知的財産でなければならない（つまり、ロスコスモスはすべてのプロジェクトチームに参加し、研究データに完全にアクセスできるはずである[38]）。
ESAは当初、エクソマーズ計画の費用上限を10億ユーロ（13億ドル）としていたが、米国宇宙機関（ NASA）の撤退とそれに伴う同計画の再編により、これまでに調達された金額に数億ユーロが追加された。[12]そのため、2012年3月、加盟国はESAの幹部に対し、この不足分を補う方法を検討するよう指示した。[39] 1つの可能性としては、ESA内の他の科学活動がエクソマーズを優先させるために後退する必要があるかもしれないということだった。[12] [40] 2012年9月、ESAの新加盟国であるポーランドとルーマニアがエクソマーズ計画に最大7000万ユーロを拠出すると発表された。[41] ESAは、比較的小さな役割ではあるが、2018年のエクソマーズ計画にNASAが部分的に復帰する可能性を排除していない。[12] [13] [42]
ロシアのエクソマーズへの資金提供は、フォボス・グルントの喪失に対する12億ルーブル（4,070万米ドル）の保険金支払いと[36]、Mars-NETプロジェクトとエクソマーズプロジェクトの調整のための資金の再配分によって部分的にカバーされることになっていた。[43] [44] 2013年1月25日、ロスコスモスは最初の打ち上げで飛行する科学機器、トレースガスオービター（TGO）の開発に全額資金を提供した。[45]
2014年3月までに、エクソマーズ探査車の主力製造者であるエアバス・ディフェンス・アンド・スペースの英国部門は重要な部品の調達を開始したが[46]、2018年の探査車ミッションには依然として1億ユーロ（1億3800万ドル）以上の資金が不足していた。[46]車輪とサスペンションシステムはカナダ宇宙庁が支払い、カナダのMDAコーポレーションが製造している。 [46]
2016年初の宇宙船打ち上げ
エクソマーズ微量ガス探査機（TGO）とスキアパレリを積んだ宇宙船は、2016年3月14日午前9時31分（UTC）に打ち上げられた（ライブストリームはグリニッジ標準時午前8時30分（東部夏時間午前3時30分）に開始）。[7] [47] [48]降下モジュールと探査機が切り離されるまでの10時間で、4回のロケット噴射が行われた。同日午後9時29分（グリニッジ標準時）に探査機からの信号が正常に受信され、打ち上げが完全に成功し、宇宙船が火星へ向かっていることが確認された。[49]探査機から分離して間もなく、ブリズM上部ブースター段が数キロ離れた場所で爆発した可能性があるが、探査機や着陸機に損傷はなかったようだ。[50]微量ガス探査機とスキアパレリ着陸機を積んだ宇宙船は、火星への公称軌道に乗り、正常に機能しているように見えた。その後2週間にわたって、管制官たちは電力、通信、スタートラッカー、誘導航法システムなどのシステムの点検と試運転を続けた。[51]
遅延と運休
2016年1月、2018年のミッションの財政状況により、2年間の延期が必要になる可能性があると発表されました。[52] [53]イタリアはエクソマーズへの最大の寄付国であり、英国は同ミッションの2番目に大きな財政支援国です。[46]
探査車は2018年に打ち上げられ、2019年初頭に火星に着陸する予定であったが[54]、2016年5月にESAは、欧州とロシアの産業活動と科学的ペイロードの配送の遅れにより、打ち上げは2020年に行われると発表した。[11]
2020年3月12日、ロケットが2020年の打ち上げ準備が整っておらず、 COVID-19パンデミックによる渡航制限により遅延が悪化したため、2回目のミッションの打ち上げは2022年に延期されることが発表されました。[55]
2022年2月28日、ロシアによるウクライナ侵攻に対する対ロシア制裁により、2022年の第2回ミッションの打ち上げは「非常に可能性が低い」と発表された。[56]
2022年3月17日、2022年の打ち上げ予定期間におけるエクソマーズの打ち上げは断念され、ロスコスモスとの提携は永久に停止された。[57] しかし、11月に欧州宇宙機関の加盟国は、ロシアの部品の交換費用を含め、ロザリンド・フランクリン探査車に3億6000万ユーロの資金提供を約束した。現在2028年の打ち上げが計画されているこの探査車は、次世代の質量分析計である火星有機分子分析装置（MOMA）を搭載する予定である。[58]
2024年6月、着陸プラットフォームの組み立て、統合、テストを完了するために、タレス・アレニア・スペースに5億6,700万ドルの契約が授与され、機械、熱、推進はエアバス・ディフェンス・アンド・スペースが担当し、アリアングループが熱シールドを提供した。 [17] 2024年4月16日、ESAはNASAと2028年後半に打ち上げサービスを提供するための覚書を締結し、次のミッションのマイルストーンは2024年6月の予備設計レビューであると発表した。[59]
ミッションの目的
科学的目的は、優先順位に従って以下の通りである。[60]
- 過去の火星生命の痕跡を探すため。
- 浅い地下の深さの関数として水と地球化学の分布を特徴付ける。
- 表面環境を調査し、将来の火星への有人ミッションに対する危険性を特定する。
- 火星の進化と居住可能性をより深く理解するために、火星の地下と深部を調査する。
- 段階的なステップを達成し、最終的にはサンプルリターン飛行に到達します。
開発する技術目標は次のとおりです。
ミッションプロフィール
ExoMars は、欧州宇宙機関(ESA)の共同プログラムです。現在の計画によると、ExoMars プロジェクトは、1 機の探査機 (Trace Gas Orbiter) と 1 機の探査車で構成されます。
着陸モジュールと探査車は、火星が地球の生命体によって汚染されるのを防ぐため、また検出された生体分子が地球から持ち込まれたものではないことを確認するために、洗浄と殺菌が行われる。洗浄には、電離放射線、紫外線、エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの化学物質を含む複数の殺菌方法を組み合わせる必要がある。[61]（惑星保護を参照）。
最初の打ち上げ（2016年）
トレースガスオービター
トレースガスオービター（TGO）は、火星の通信オービターおよび大気ガス分析ミッションであり、2016年3月14日午前9時31分（UTC）に打ち上げられた。[62]この宇宙船は2016年10月に火星軌道に到着した。エクソマーズ・スキアパレリEDM着陸船を運び、その後火星のメタンやその他のガスの発生源をマッピングし、そうすることで、2022年に打ち上げられるエクソマーズローバーの着陸地点の選択に役立つだろう。火星の大気中にメタンが存在することは、その起源が現在の生命か地質活動のいずれかである可能性が高いため興味深い。2023年にローバーが到着すると、オービターはより低い軌道に移動され、分析科学活動を実行できるようになり、エクソマーズローバーに通信リレーを提供する。 NASAは、火星表面の探査機やローバーと地球上の管制官との間の通信を確実にするために、エレクトラ通信中継衛星と航法装置を提供した。 [5] [63] TGOは、2022年まで将来の着陸ミッションのための通信中継衛星として機能し続ける予定である。[64]
スキアパレッリEDM着陸船
スキアパレリと呼ばれる再突入・降下・着陸実証モジュール（EDM）[66]は、欧州宇宙機関（ESA）とロシアのロスコスモスに火星表面着陸の技術を提供することが目的とされていた。 [67]このモジュールは、 2016年3月14日午前9時31分（UTC）にエクソマーズ微量ガス探査機（TGO）とともに打ち上げられ、2016年10月19日に軟着陸する予定だった。着陸成功を示す信号は受信されず、[68] 2016年10月21日、NASAは火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービターによる 着陸機の墜落現場と思われる画像を公開した。 [8]着陸機には4ソル分の電力を備えた非充電式電池が搭載されていた。軟着陸は砂嵐の季節にメリディアニ平原[67]で行われるはずだった。これにより、突入時と降下時の砂塵を多く含んだ大気の特性を把握し、砂塵の多い環境に関連する表面測定を行う絶好の機会が得られたはずである[69] 。
表面に着陸すると、風速と風向、湿度、気圧、地表温度を測定し、大気の透明度を判定することになっていた。[69]この探査機は、提案された気象学的なDREAMS（火星表面の塵の特性評価、リスク評価、環境分析装置）パッケージに基づいて、風速と風向（MetWind）、湿度（MetHumi）、気圧（MetBaro）、地表温度（MarsTem）、大気の透明度（光学深度センサー、ODS）、大気の帯電（大気放射線と電気センサー、MicroARES）を測定するための一連のセンサーで構成される地表ペイロードを搭載していた。[70] [71] DREAMSペイロードは、着陸後、EDM地表ミッションの期間中、2〜3日間環境ステーションとして機能することになっていた。[67] [72]
2回目の打ち上げ（2028年）
エクソマーズ2022ミッションは、2022年9月20日から始まる12日間の打ち上げ期間内に打ち上げられ、2023年6月10日に火星に着陸する予定だった。 [73]ドイツ製の巡航ステージとロシア製の降下モジュールが含まれる予定だった。[74] 2022年2月28日、ESAは、 2021年から2022年のロシア・ウクライナ危機に関連する制裁の結果、2022年の打ち上げは「非常に可能性が低い」と発表した。 [75] 2022年3月28日、エクソマーズローバーは技術的には打ち上げの準備ができていることが確認されましたが、ロシアのウクライナ侵攻により、2022年のミッションの打ち上げ期間はもはや不可能となった。[76]新たな非ロシア製着陸プラットフォームを使用した改訂版ミッションの打ち上げは、2028年より早くは行われないと予想されている。[16] 2022年に米国が参加を発表し、着陸船を提供すると述べ、40基の放射性同位元素加熱ユニット（RHU）もこのミッションのために確保されている。[77]
クルーズステージ
着陸船とロザリンド・フランクリン探査車は、降下モジュールに搭載されて火星に送られる。降下モジュールは、電力、推進力、ナビゲーションを提供するキャリアモジュールに取り付けられる。キャリアモジュールには、16個のヒドラジン駆動スラスタ、電力を供給する6個の太陽電池アレイ、ナビゲーション用の太陽センサーとスタートラッカーが搭載されている。これは、ドイツのブレーメンにあるOHBシステムによって開発および製造された。キャリアモジュールは、積み重ねられた宇宙船が火星に到着する直前に降下モジュールから分離される。[78] [79] [80]
降下段階
ESAとロスコスモスの火星探査協力がキャンセルされる前、当初の計画ではESAが協力したロシア製のカザチョクを使用する予定だった。当初、ロザリンド・フランクリンはカザチョク着陸船から傾斜路を経由して降下する予定だった。着陸船は着陸地点の撮影、気候の監視、大気の調査、放射線環境の分析、着陸地点の地下水の分布の研究、火星の内部構造の地質学的調査を行うことが期待されていた。[81] 2015年3月の着陸システム用科学機器の提供要請を受けて[82] 、 13の機器が搭載される予定である。[83]着陸船に搭載される機器の例には、HABIT（居住性：塩水、放射線、温度）パッケージ、METEO気象パッケージ、MAIGRET磁力計、LaRa（着陸船無線科学）実験などがある。静止着陸機は少なくとも地球の1年間は稼働すると予想されており、その機器は太陽電池によって電力供給される予定であった。[84]
2022年7月のキャンセルを受けて、ESAは独自の着陸船の開発を開始した。これは、建造と認定に3～4年かかると予想されている。ESAの着陸船の多くの部品は、ロシアの降下モジュールから再利用されている。カザチョクとは異なり、ヨーロッパの着陸船は太陽電池パネルや科学機器を搭載しておらず、数ソルのみの運用が予定されている。[85]
ロザリンド・フランクリンローバー
エクソマーズのロザリンド・フランクリン探査車は2023年6月に着陸し、火星表面を自律的に航行する予定だった。しかし、その年に始まったロシアのウクライナ侵攻への対応として、ロシアの科学者とのパートナーシップは2022年にキャンセルされた。[86] [87] [88] ロザリンド・フランクリンは現在、2028年に打ち上げられる予定である。[58]
機器は、過去の生命の生体分子や生物学的特徴の兆候を探すための「パスツール分析実験室」として知られる宇宙生物学実験室スイートで構成される。 [12] [89] [90] [91]他の機器とともに、探査車は搭載実験室用のサンプルを採取するための2メートル（6.6フィート）の地下コアドリルも搭載する。 [92]それらの質量は約207kg（456ポンド）になる。
ロザリンド・フランクリン探査車には、火星有機分子分析装置（MOMA）[58] 、 マイクロオメガIR、ラマンレーザー分光計（RLS）を含むパスツールの機器一式が搭載されています。探査車の外部機器の例には次のものがあります。
着陸地点の選択
ローバーの着陸地点を選択する際の主な目標は、現在または過去に微生物の生命を支える特定の地質環境、または環境のセットを特定することです。科学者は、過去の水の形態学的および鉱物学的証拠の両方がある着陸地点を好みます。さらに、粘土鉱物などの複数の水和鉱物を示すスペクトルがある場所が望ましいですが、それはエンジニアリングの制約と科学的目標のバランスに帰着します。[93]
技術的な制約により、着陸地点は赤道をまたぐ緯度帯で、上から下までわずか30度の緯度帯であることが求められている。これは、探査車が太陽光発電で稼働しており、太陽光を最大限に浴びる必要があるためである。[93]探査車を搭載した着陸モジュールの着陸楕円は約105 km x 15 kmである。[94]科学的要件には、過去の湿潤居住環境の記録である36億年前の堆積岩 のある地域への着陸が含まれる。 [93] [95]打ち上げの1年前に、欧州宇宙機関が最終決定を下す。[93] 2014年3月までに、長いリストは次のとおりであった。[94]
ESAが任命した委員会による追加検討の結果、いずれも赤道に比較的近い4つのサイトが2014年10月にさらに詳細な分析を行うために正式に推奨されました。[96] [97]
2015年10月21日、オキシア平原がエクソマーズ探査車の着陸地点として最適であると報告された。[98] [99]
ローバーのミッションが2018年から2020年に延期されたことは、着陸楕円の可能性のある場所の変更により、オキシア平原が唯一の好ましい着陸地点ではなくなったことを意味しました。以前の選択から生き残った候補であるマウルス渓谷とアラム・ドルサムの両方が再検討される可能性があります。ESAは残りの3つの選択肢を再評価するためにさらにワークショップを開催し、2017年3月に詳細に調査する2つの場所を選択しました。[100]
2018年11月9日、ESAは着陸地点選定ワーキンググループがオキシア平原を優先すると発表した。優先されるオキシア平原の着陸楕円は、北緯18.20度、東経335.45度に位置する。 [101] 2019年、オキシア平原はESAによって2020年に予定されているミッションの着陸地点として確認された。[102]その年の後半には、 HiRISEから得られた地形の高精度3Dモデルを使用して作成された着陸地点の上空飛行ビデオが公開された。[103]
2020年7月現在、2018年の最初の延期によって促された再評価と同様に、2022年以降のミッションの延期によって着陸地点の選択が影響を受けるかどうかについて、ESAは明言していない。
NASAの科学者が地球上で最も古い生命体を研究
参照
- 宇宙生物学 – 宇宙の生命に関する科学
- ビーグル2号 – 2003年に打ち上げられたが失敗した火星着陸機
- 火星探査
- 火星の生命 – 火星の微生物の居住可能性に関する科学的評価
- 火星 2020 – NASA による宇宙生物学火星探査ミッション
- 天問1号 – 火星に探査機、着陸機、探査車を送る中国の惑星間ミッション
- 火星探査ローバー – 2台のローバーで火星を探索するNASAのミッション
- 火星サンプルリターンミッション – 岩石と塵のサンプルを収集する火星ミッション
- マーズ・サイエンス・ラボラトリー – 2012年に火星にキュリオシティ探査車を送り込んだロボットミッション
- 生命の兆候検出器 – 生命の兆候を検出する宇宙船の機器
- バイキング着陸船の生物学的実験 – 火星生命探査実験
参考文献
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 ExoMarsに関連するメディアがあります。
- 公式サイト
- ロシア科学アカデミーのエクソマーズ宇宙研究所のサイト
- ESAのメインウェブサイト
- RussianSpaceWeb.com の ExoMars プロジェクト
- 火星到着（ニューヨークタイムズ、2016年10月16日）
- ExoMarsのアニメーションビデオ
- ESA による eoPortal の ExoMars 記事
