火星メットネット

火星メットネット
	火星メットネット衝突装置の概念
ミッションタイプ	テクノロジー; 大気科学
オペレーター	フィンランド気象研究所
Webサイト	http://fmispace.fmi.fi/index.php?id=metnet
宇宙船の特性
着陸質量	エントリー質量: ユニットあたり22.2kg
ペイロード質量	4kg割り当て
寸法	衝突体：直径1.8m
力	0.6ワット
ミッション開始
発売日	未定
ロケット	未定
火星衝突体

火星メットネットは、フィンランド気象研究所(FMI)がロシアとスペインと共同で開始した、火星への大気科学ミッションの計画でした。2013 年 9 月までに、飛行可能な 2 つの突入、降下、着陸システム (EDLS) が製造され、テストされました。2015 年現在、2020 年までの基本資金が確保されています。2016 年現在、打ち上げロケットも先行打ち上げ日も設定されていません。

目的は、火星の大気の構造、物理、気象を調査するために火星に広範囲な表面観測ネットワークを構築することです。ミッションの大半は、火星の表面に展開される少なくとも 16 機の MetNet 着陸機で構成されています。

歴史

火星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）チームによって開始されました。この概念は10年以上にわたって成熟し、最終的に開発作業は2000年に開始されました。^[3]^[4] MetNetは、NetLander、ロシアのMars 96、および以前のESA MarsnetとInterMarsnetミッションの概念の後継として考えることができます。^[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段による火星横断投入の失敗により、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つの貫通機がありました。主な違いは、衝突時に前部が後部から分離し、地中数メートル深くまで突き進むことです。

MetNetは2016年4月の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あった。^[6]

状態

火星メットネットミッションの目的は、最終的に火星の表面に数十機の着陸機を配備することである。火星メットネットは、フィンランド気象研究所（ミッションリーダー）、ロシア宇宙研究所（IKI）（ラヴォチキン協会と協力）、スペインの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る。^[1]^[7]

ベースラインプログラム開発資金は2020年まで存在する。^[8] 先行ミッションの定義と打ち上げ機会に関する議論が現在進行中である。^[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、資金が調達されれば、次の打ち上げウィンドウで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の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2つの進入、降下、着陸システム（EDLS）が製造され、合格レベルでテストされました。^[11]これら2つのプローブのうち1つはさらなる環境テストに使用されており、もう1つは現在飛行に適していると考えられています。テストは振動、熱、機械的衝撃に対する耐性をカバーしており、2015年4月現在進行中です。 ^[12]テストEDLSユニットは、後で飛行用に改修される可能性があります。^[12]

科学的目的

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徴付けには、火星表面の観測所ネットワークからの同時現地気象測定が必要です。[ 5 ^]特に気象学と気候学は時間的にも空間的にも変化するため、これらを監視する最も効果的な手段は、複数の場所で十分に長い期間にわたって同時測定を行うことです。Mars MetNet には、火星の 2 年間の予定期間にわたって軌道上の補助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が含まれます。惑星規模の大気現象の正確な画像を取得するには、10 から 20 の観測点が最低限必要と考えられています。 ^[13]

着陸船の科学的目的は以下のことを研究することである。^[14]

大気の力学と循環
地表と大気の相互作用と惑星境界層
塵埃発生メカニズム
_{CO 2}、 H ₂ O 、塵の循環
火星の気候の進化

火星メットネット前駆ミッションの目的は、火星表面にミニ気象観測所を設置するという概念を確認し、降下段階で大気データを取得し、火星1年またはそれ以上の期間にわたって着陸地点の気象と表面構造に関する情報を取得することです。^[15]

着陸機のコンセプト

メットネット衝突装置が火星の大気圏に突入する様子を描いたアーティストによる想像図。下部モジュール: 膨張式熱シールド、上部モジュール: 1.8 m 膨張式減速装置

各 MetNet 着陸機、または衝突探査機は、以前の半硬質着陸装置で使用されていた硬質の熱シールドとパラシュートの代わりに、膨張式の進入および降下システムを使用します。 ^[16]この方法により、ペイロードの質量と全体の質量の比率が最適化され、より多くの質量と体積のリソースが科学ペイロードのために節約されます。 MetNet 着陸機の大気圏降下プロセスは、主要な空力減速段階、つまり「膨張式ブレーキユニット」と、二次空力減速段階、つまり「追加の膨張式ブレーキユニット」の 2 つの段階に分けることができます。探査機の最終着陸速度は 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]

展開

二次ペイロードとして

輸送機の要件はそれほど厳しくないため、火星メットネット衝突着陸機は火星に向かうあらゆるミッションで打ち上げられる可能性がある。着陸機はESA、NASA、ロシア、中国の火星周回衛星に搭載することも、ExoMarsのような大型火星着陸機に追加搭載することもできる。^[1]

専用打ち上げ

また、低軌道から数機の専用打ち上げも検討されている。^[1]火星メットネット着陸機のほとんどは、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別々に火星に配備される。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が火星周回軌道から火星表面に配備され、+/- 30度の緯度範囲内の火星表面の任意の選択された領域に着陸して太陽電池パネルの効率を最適化することができる。^[1]^[5]周回機に搭載されたサウンダーは大気の継続的なサウンディングを実行し、その場観測を補完する。周回機は、衝突着陸機と地球の間の主要なデータ中継としても機能する。^[1]^[5]

前兆となるミッション

「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、他の火星ミッションに便乗するか、または改造された潜水艦発射弾道ミサイルであるロシアのヴォルナを使用した専用打ち上げで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デモ用着陸機を搭載して打ち上げる予定だった。しかし、火星メットネット着陸機は、宇宙船の重量制限のため、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、地球周回軌道を離脱できず、2012年1月16日に太平洋に墜落した。^[19]前身ミッションの打ち上げ日はまだ決まっていない。

ペイロード

火星メットネット前駆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る。^[12]^[15]

MetBaro: 1015 hPa の制限 (100 g)を持つ圧力センサー
MetHumi: 湿度センサー (15 g)
MetTemp: -110 °C ～ +30 °C の範囲の温度センサー (2 g)
90°間隔で4つのレンズを搭載したパノラマカメラ（100g）
MetSIS:データ転送用の光無線通信システムを備えた太陽放射センサー^[20]
ダストセンサー：赤外線ダスト・ガス検出器（42g）^[21]

力

衝突着陸機には、膨張式ブレーキユニットの上部に柔軟な太陽電池パネルが装備されており、日中に約0.6Wの電力を供給します。 ^[1]供給される電力出力はすべての機器を同時に作動させるには不十分であるため、環境の制約に応じて機器が順番に作動します。^[16]

参照

スキャパレリ EDM 着陸船、2016 年の ExoMars 着陸船
ExoMars 2020 表面プラットフォーム

参考文献

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外部リンク

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ハードランディングシーケンスのアニメーションビデオ（58秒）: [1]
MetNet ウェブサイト (2016 年に確認)

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