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ExoMars（火星における宇宙生物学）は、欧州宇宙機関（ESA）の宇宙生物学プログラムであり、トレースガスオービター（TGO）、スキアパレッリ着陸機、および将来のローバーであるロザリンド・フランクリンで構成されています。ExoMarsの目標は、火星における過去の生命の痕跡を探すこと[ 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べること、大気中の微量ガスとその発生源を調査すること、そしてそうすることで、将来の火星サンプルリターンミッションのための技術を実証することです[ 3 ]。
プログラムの最初の部分は、2016年に開始されたミッションです。トレースガスオービター（TGO）とスキアパレッリと呼ばれる試験用静止着陸機（後続のローバー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ために設計された[ 4 ] ）は、 2016年3月14日に打ち上げられました。 [ 5 ] TGOは2016年10月19日に火星の軌道に入り、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マッピングし始めました。これらは、生物学的または地質学的活動の可能性を示す証拠となる可能性があります。TGOには4つの機器が搭載されており、通信中継衛星として機能します。スキアパレッリ実験着陸機は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ましたが、火星の表面に墜落しました。[ 6 ]
プログラムの第 2 部は、ロシアの着陸機カザチョク[ 7 ]がESA のロザリンド・フランクリン探査車を火星表面に届ける予定だった 2020 年代初頭に開始される予定だった。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。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 2022年3月 17 日、ロシアによるウクライナ侵攻が続いているため、ESA はミッションを中断した。[ 14 ] [ 15 ] 2024 年 4 月、ミッションは新しい資金を受け取り、新しいヨーロッパの着陸プラットフォームを使用してロザリンド・フランクリン探査車の建造と輸送を再開し、NASA が打ち上げを提供することに同意した。打ち上げは現在 2028 年後半に予定されている。[ 16 ]第 2 ミッションの運用と通信は、イタリアのALTECの探査車管制センターが主導する。 [ 17 ]
ExoMarsは、その発案以来、着陸機、周回機、打ち上げロケット、国際協力計画など、さまざまな提案を含む計画段階を何度か経てきました。 [ 18 ]例えば、2009年に米国と共同で計画されたものの頓挫した火星探査共同イニシアチブ（MEJI）などです。 [ 19 ] [ 20 ]当初、ExoMarsのコンセプトは、ESAのオーロラ計画の旗艦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ました。当初は固定地上局を備えた探査車として構想されたExoMars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でした。[ 21 ]
ExoMarsは、火星の有人探査を目的としたESAオーロラ計画の一環として2001年に始まりました。[ 22 ]この当初の構想では、2009年に探査車を打ち上げ、その後火星サンプルリターンミッションを行う予定でした。[ 22 ]オーロラ計画を支援することを目的とした別のミッションは、フォボスサンプルリターンミッションです。[ 22 ] 2005年12月、 ESAを構成する各国は、オーロラ計画とExoMarsを承認しました。[ 23 ]オーロラは任意参加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（例えば、プログラムにどれだけの資金を投入するか）を決定できます。[ 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か国の支援を受けて2002年に開始されました。[ 23 ]
2007年、カナダを拠点とするテクノロジー企業マクドナルド・デットワイラー・アンド・アソシエイツ社（MDA）は、欧州宇宙機関（ESA）向けに火星探査車のプロトタイプシャーシを設計・製造するため、英国のEADSアストリウム社と100万ユーロの契約を結んだ。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、ソユーズの代わりにアトラスロケットを使用することを提案した。これにより、エクソマーズ計画の技術的および財政的な状況が大きく変わった。6月19日、探査車がまだ火星トレースガスオービターに相乗りする予定だった頃、将来の合意では、エクソマーズがNASAのオービターとともにアトラス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Atlas V打ち上げに分割されたマルチ宇宙機ミッションとなった。 [ 26 ] [ 27 ] ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) は、2016 年 1 月に打ち上げ予定の固定気象着陸機に相乗りする形でプロジェクトに組み込まれた。また、2 台目のローバーであるMAX-Cを含めることも提案された。
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のエクソマーズ計画という2つの火星探査プロジェクトにおける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はロシア製の部品を含むエクソマーズ探査車の「バックアップ発射機」としてロシアのプロトンロケットを確保した。[ 28 ] [ 29 ]
2009年12月17日、ESA加盟国政府は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）を支出するというコミットメントを確認した。 [ 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、ペア構想のどちらの車両よりも大きいローバーを 2018 年に 1 台だけ飛ばすという提案が発表された。[ 31 ]新しい車両はヨーロッパで製造され、ヨーロッパとアメリカの機器を混在させて搭載するという提案もあった。NASA はそれを火星に運ぶロケットとスカイクレーン着陸システムを提供する予定だった。提案された再編成にもかかわらず、2018 年のミッション機会の目標は概ね同じままだった。[ 31 ]
2012年2月13日にオバマ大統領が発表した2013会計年度予算に基づき、NASAはジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の費用超過を補填するための予算削減のため、ExoMarsへの参加を中止した。[ 32 ] [ 33 ]このプロジェクトに対するNASA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を再構築する必要があった。[ 20 ] [ 34 ]
2013年3月14日、ESAとロシア宇宙庁（ロスコスモス）の代表者が、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、両方のミッションにBriz-M上段を備えたプロトンロケットと打ち上げサービス[ 35 ] 、および2018年のローバーミッション用の追加の突入、降下、着陸モジュールを提供する予定である[ 8 ]。この合意に基づき、ロスコスモスには3つの要求条件が認められた[ 36 ]。
ESAは当初、ExoMarsプロジェクトの費用上限を10 億ユーロ（13億米ドル）に設定していたが、米国宇宙機関（ NASA ）の撤退とそれに伴う事業の再編成により、これまでに集められた金額に数億ユーロが追加された。[ 10 ]そこで、2012年3月、加盟国はESAの執行部に、この不足分をどのように補うことができるかを検討するよう指示した。[ 39 ]一つの可能性として、ExoMarsを優先するために、ESA内の他の科学活動を縮小する必要があるかもしれないということがあった。[ 10 ] [ 40 ] 2012年9月、ESAの新規加盟国であるポーランドとルーマニアが、 ExoMarsミッションに最大7000万ユーロを拠出することが発表された。 [ 41 ] ESAは、比較的小さな役割ではあるものの、NASAがExoMarsの2018年部分に部分的に復帰する可能性を排除していない。[ 10 ] [ 11 ] [ 42 ]
ロシアによるエクソマーズへの資金提供は、フォボス・グルントの損失に対する12億ルーブル（4070万米ドル）の保険金[ 36 ] と、マーズ・ネットとエクソマーズ計画間の調整の可能性のための資金の再配分によって部分的に賄われる予定だった[ 43 ] [ 44 ] 。 2013年1月25日、ロスコスモスは、最初の打ち上げであるトレース・ガス・オービター（TGO）に搭載される科学機器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たる製造元であるエアバス・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まだ1億ユーロ以上、つまり1億3800万ドルが不足していた[ 46 ] 。車輪とサスペンションシステムはカナダ宇宙庁が費用を負担し、カナダのMDAコーポレーションが製造している[ 46 ]。
ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) とSchiaparelliを搭載した宇宙船は、2016 年 3 月 14 日 09:31 UTC (ライブストリームは08:30 GMT に開始) に打ち上げられました。[ 5 ] [ 47 ] [ 48 ]降下モジュールとオービターが分離されるまでの 10 時間で 4 回のロケット噴射が行われました。オービターからの信号は同日 21:29 GMT に正常に受信され、打ち上げが完全に成功し、宇宙船が火星に向かっていることが確認されました。[ 49 ]プローブから分離した直後、Briz-M上部ブースター段が数キロメートル離れた場所で爆発した可能性がありますが、オービターやランダーに損傷を与えなかったようです。[ 50 ] Trace Gas Orbiter とSchiaparelliランダーを搭載した宇宙船は、火星に向かって公称軌道に乗り、正常に機能しているように見えました。その後の2週間、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、そのシステムの点検と試運転を続けた。[ 51 ]
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」と発表された。[ 52 ] [ 53 ]イタリアはExoMarsへの最大の出資国であり、英国は同ミッションの2番目に大きな資金提供国である。[ 46 ]ローバーは2018年に打ち上げられ、2019年初頭に火星に着陸する予定だったが、[ 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。[ 9 ]
2020年3月12日、2回目のミッションは、機体が2020年の打ち上げ準備が整っていないため、2022年に延期されることが発表された。この遅延は、COVID-19パンデミック中の渡航制限によってさらに悪化した。[ 55 ]
2022年2月28日、ロシアによるウクライナ侵攻に対するロシアへの制裁措置のため、2022年に予定されていた2回目の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年の打ち上げ期間におけるExoMarsの打ち上げは中止され、Roscosmosとのパートナーシップは永久に停止された。[ 57 ] しかし、11月には、欧州宇宙機関の加盟国が、ロシア製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3億6000万ユーロを拠出することを約束した。現在2028年に打ち上げが予定されているこの探査車には、次世代質量分析計である火星有機分子分析装置（MOMA）が搭載される予定である。[ 58 ]
2024年6月、タレス・アレーニア・スペース社 に5億6700万ドルの契約が授与され、ロザリンド・フランクリンの着陸プラットフォームの組み立て、統合、テストを完了することになり、機械、熱、推進はエアバス・ディフェンス・アンド・スペース社が担当し、アリアングループ社が耐熱シールドを提供することになった。[ 16 ] 2024年4月16日、ESAはNASAと覚書を締結し、2028年後半に打ち上げサービスを提供する予定であり、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 ]
開発すべき技術的目標は以下のとおりです。
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つの周回機（トレースガスオービター）と1つのローバーで構成されます。着陸モジュールとローバーは、地球の生命体による火星の汚染を防ぎ、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、洗浄および滅菌されます。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滅菌方法の組み合わせが必要です。 [ 61 ] （惑星保護を参照）。
トレースガスオービター（TGO）は、火星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）に打ち上げられました。[ 62 ]この宇宙船は2016年10月に火星軌道に到着しました。エクソマーズ・スキアパレッリEDM着陸機を届け、その後、火星上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探査車の着陸地点の選定に役立てます。火星の大気中にメタンが存在することは興味深いことです。なぜなら、その起源は現在の生命活動か地質活動のいずれかである可能性が高いからです。2023年に探査車が到着すると、オービターはより低い軌道に移動し、そこで分析科学活動を実行したり、エクソマーズ探査車に通信中継を提供したりできるようになります。 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保するために、エレクトラ通信中継・航法装置を提供した。 [ 8 ] [ 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引き続き機能する。[ 64 ]
スキアパレッリと呼ばれる突入・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への着陸技術を提供することを目的としていました。 [ 67 ] 2016年3月14日午前9時31分（UTC）にエクソマーズ・トレース・ガス・オービター（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でした。着陸成功を示す信号は受信されず、[ 68 ] 2016年10月21日、NASAは着陸機の墜落現場と思われる場所を示す火星偵察オービターの画像を公開しました。 [ 6 ]着陸機には、4火星日分の電力を持つ非充電式バッテリーが搭載されていました。軟着陸は砂嵐の時期にメリディアニ平原[ 67 ]で行われるべきだった。そうすれば、突入と降下中に塵を含んだ大気を特徴づけ、塵の多い環境に関連する地表測定を行うというまたとない機会が得られたはずである[ 69 ] 。
着陸後は、風速と風向、湿度、気圧、地表温度を測定し、大気の透明度を決定する予定だった。[ 69 ]提案された気象観測装置DREAMS (火星表面の塵の特性評価、リスク評価、環境分析装置) パッケージに基づく地表ペイロードを搭載しており、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 (大気放射および電気センサー; MicroARES) を測定する一連のセンサーで構成されている。[ 70 ] [ 71 ] DREAMS ペイロードは、着陸後の EDM 地表ミッション期間中、2～3 日間環境ステーションとして機能する予定だった。[ 67 ] [ 72 ]
ExoMars 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中に打ち上げられ、2023年6月10日に火星に着陸する予定でした。[ 73 ]このミッションには、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でした。[ 74 ] 2022年2月28日、ESAは、ロシアによるウクライナ侵攻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」と発表しました。[ 75 ] 2022年3月28日、ExoMarsローバーは技術的に打ち上げ準備が整っていることが確認されましたが、ロシアによるウクライナ侵攻のため、このミッションの2022年の打ち上げ期間はもはや不可能になりました。[ 76 ]新しい非ロシア製の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 年より早く行われることはないと予想されている。[ 15 ] ESA は、ロザリンドは 2028 年に米国のロケットで打ち上げられ、探査車は地球規模の砂嵐が発生しない 2030 年に着陸する予定であると報告した。[ 77 ] 2022 年に米国は参加を発表し、着陸機を提供すると述べ、このミッションのために 40 個の放射性同位体ヒーターユニット (RHU)も確保されている。[ 78 ]
ExoMars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走行する予定だった。しかし、2022年に始まったロシアによる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中止された。[ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]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 ]
搭載機器は、過去の生命の生体分子やバイオシグネチャーの痕跡を探すための「パスツール分析ラボ」として知られる宇宙生物学ラボスイートで構成される。 [ 10 ] [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]他の機器の中でも、探査車は搭載ラボ用のサンプルを採取するために、2メートル（6.6フィート）の地下コアドリルも搭載する。 [ 85 ]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 ] 、 MicrOmega-IR、ラマンレーザー分光計（RLS）を含むパスツール研究所の機器群が搭載されています。探査車に搭載されている外部機器の例としては、以下のようなものがあります。
{{cite news}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)「厳しい選択を迫られました」とボルデン氏は述べた。「これは、欧州宇宙機関と共同で検討していた2016年と2018年のエクソマーズ計画を進めないことを意味します。」
{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク){{cite news}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク){{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)火星NETと欧州エクソマーズプロジェクト間の連携の可能性。