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火星気象探査計画（ Mars MetNet）は、フィンランド気象研究所（FMI）がロシアおよびスペインと共同で開始した、火星大気科学探査ミッションである。2013年9月までに、飛行可能な突入・降下・着陸システム（EDLS）2基が製造され、試験が行われた。2015年時点では、2020年までの基本資金が確保されていた。2016年時点では、打ち上げロケットも、打ち上げ予定日も決定されていなかった。
このミッションの目的は、火星の大気構造、物理現象、気象を調査するために、火星上に広範囲にわたる地表観測ネットワークを構築することである。ミッションの大部分は、火星表面に展開される少なくとも16機のMetNet着陸機から構成される。
火星探査機 MetNet の基本概念は、1980 年代後半にフィンランド気象研究所(FMI) チームによって提唱されました。この概念は 10 年かけて成熟し、最終的に 2000 年に開発作業が開始されました。 [ 3 ] [ 4 ] MetNet は、 NetLander、ロシアのMars 96、および以前の ESA MarsnetとInterMarsnetミッション概念の後継機とみなすことができます。[ 5 ]これらのうち Mars 96 は打ち上げまで進みましたが、ロケットの第 4 段による火星遷移軌道投入の失敗により、地球に再突入して分解しました。このマルチパート ミッションの一部として、MetNet によく似た 2 つの貫通体がありました。主な違いは、衝突時に前部が後部から分離し、地面に数メートル深く潜り込むことです。
MetNetは、2016年4月に開催された欧州地球科学連合総会で提案されたミッションの一つでした。[ 6 ]
火星気象観測ネットワーク計画の目標は、最終的に数十個の着陸機を火星表面に展開することです。火星気象観測ネットワーク計画は、フィンランド気象研究所（計画責任者）、ロシア宇宙研究所（IKI）（ラヴォーチキン協会との協力）、スペイン国立航空宇宙技術研究所（INTA）からなるコンソーシアムによって開発されています。 [ 1 ] [ 7 ]
基本プログラム開発資金は2020年まで確保されている。[ 8 ] 先行ミッションの定義と打ち上げ機会に関する議論は現在進行中である。[ 8 ]先行ミッションは1機の着陸機で構成され、技術と科学の実証ミッションとして意図されている。成功し、資金が確保されれば、次の打ち上げ期間にさらに多くの着陸機を配備することが提案されている。[ 9 ]
2013 年までに、すべての認定活動が完了し、ペイロードと飛行モデルコンポーネントが製造されていました。[ 10 ] 2013 年 9 月までに、飛行可能な突入、降下、着陸システム (EDLS) が 2 台製造され、合格レベルでテストされました。[ 11 ]これらの 2 台のプローブのうち 1 台は、さらなる環境テストに使用されており、もう 1 台は現在、飛行に適しているとみなされています。テストは、振動、熱、機械的衝撃に対する耐性を対象としており、2015 年 4 月現在も継続中です。[ 12 ]テスト EDLS ユニットは、後に飛行用に改修される可能性があります。[ 12 ]
火星の循環パターン、境界層現象、気候サイクルの詳細な特性評価には、火星表面の観測所ネットワークからの同時現場気象観測が必要である。 [ 5 ]気象学、特に気候学全般は時間的にも空間的にも変動するため、これらを監視する最も効果的な方法は、複数の場所で十分な期間にわたって同時観測を行うことである。火星気象ネットワークは、軌道上の支援衛星によって補完された、地球規模の多地点表面プローブネットワークで構成され、2火星年の期間を想定している。惑星規模での大気現象の良好な状況を把握するには、10～20の観測点が最低限必要であると考えられている。 [ 13 ]
着陸機の科学的目標は、以下のことを研究することです。[ 14 ]
火星気象観測所前駆ミッションの目的は、火星表面への小型気象観測所の展開の概念を確認し、降下段階中に大気データを取得し、着陸地点の気象と地表構造に関する情報を火星の1年以上かけて取得することである。[ 15 ]
MetNetの各着陸機、または衝突プローブは、以前の半硬質着陸装置で使用されていた硬質耐熱シールドとパラシュートの代わりに、膨張式突入降下システムを使用します。 [ 16 ]この方法で、ペイロード質量と全体の質量の比率が最適化され、科学ペイロードのためにより多くの質量と体積のリソースが確保されます。MetNet着陸機の大気降下プロセスは、2つのフェーズに分けられます。主要な空力減速フェーズ、または「膨張式ブレーキユニット」減速フェーズと、二次的な空力減速フェーズ、または「追加膨張式ブレーキユニット」減速フェーズです。プローブの最終着陸速度は44.6～57.6 m/sになります。[ 2 ] 火星表面での着陸機の運用寿命は7年です。[ 17 ]
輸送機の要件はそれほど厳しくないため、火星探査機MetNetの衝突着陸機は、火星に向かうどのミッションでも打ち上げられる可能性がある。着陸機は、ESA、NASA、ロシア、または中国の火星周回衛星に相乗りすることも、ExoMarsのような大型火星着陸機に追加することもできる。[ 1 ]
また、複数のユニットを低地球軌道から打ち上げる専用計画も検討されている。[ 1 ]火星メットネット着陸機の大部分は、減速操作に必要な燃料の量を減らすため、火星到着の数週間前に個別に火星に展開される。その後、衛星プラットフォームが火星周回軌道に投入され、最後の数機の火星メットネット衝突着陸機は、最適な太陽電池効率を得るために、火星周回軌道から火星表面に展開され、緯度±30度の範囲内の火星表面の任意の場所に着陸できるようになる。[ 1 ] [ 5 ]周回機に搭載されたサウンダーは、大気の連続観測を行い、その場での観測を補完する。周回機はまた、衝突着陸機と地球間の主要なデータ中継器としても機能する。[ 1 ] [ 5 ]
「火星メットネット前駆ミッション」と呼ばれる技術実証ミッションは、別の火星ミッションに相乗りするか、ロシアのボルナ（改造された潜水艦発射弾道ミサイル）を使用して専用に打ち上げられる可能性がある。[ 18 ]
フィンランド気象研究所（FMI）は当初、2011年にフォボス・グルント・ミッションに搭載して実証着陸機を打ち上げる予定だった。しかし、宇宙船の重量制限のため、火星メットネット着陸機はフォボス・グルント・ミッションから外された。フォボス・グルントはその後、地球軌道からの離脱に失敗し、2012年1月16日に太平洋に墜落した。[ 19 ]前段階のミッションの打ち上げ日はまだ決定されていない。
火星MetNet Precursorミッションの想定ペイロードには、以下の機器が含まれる可能性があります。[ 12 ] [ 15 ]
衝突着陸機には、膨張式ブレーキユニットの上部に配置された柔軟なソーラーパネルが装備されており、日中は約 0.6 W の電力を供給します。 [ 1 ]提供される電力出力はすべての機器を同時に動作させるには不十分であるため、さまざまな環境制約に応じて順次起動されます。[ 16 ]