Det nya gemensamma prospekteringsprogrammet för Mars från NASA och ESA driver snabbt framåt för att genomföra en överenskommen ram för att konstruera en ambitiös ny generation av röda planetbanor och landare från och med start och fönstren 2016 och 2018.
Den europeiska ledda ExoMars Trace Gas Mission Orbiter (TGM) har valts ut som det första rymdskeppet för det gemensamma initiativet och kommer att lanseras i januari 2016 ombord på en NASA-levererad Atlas 5-raket för en 9 månaders kryssning till Mars. Syftet är att studera spårgaser i den martiska atmosfären, särskilt källorna och koncentrationen av metan som har betydande biologiska konsekvenser. Variabla mängder metan har detekterats av en martianska orbiter och markbaserade teleskoper på jorden. Orbiterna kommer sannolikt att åtföljas av en liten statisk lander som tillhandahålls av ESA och kallas Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (EDM).
NASA Mars-programmet flyttar sin vetenskapliga strategi för att sammanfalla med det nya samarbetsföretaget med ESA och också att bygga på nya upptäckter från den nuvarande internationella flottan av martiska orbiters och ytutforskare Spirit, Opportunity och Phoenix (se min tidigare mars mosaiker). Doug McCuiston, NASA: s chef för Mars Exploration vid NASA HQ, berättade för mig i en intervju att ”NASA fortskrider snabbt från” Följ vattnet ”genom att utvärdera bostadsförmåga och vidare till ett tema” Söka livets tecken ”. Att leta direkt efter livet är förmodligen en nål i höstacken, men signaturerna från tidigare eller nuvarande liv kan vara mer spridda genom organiska ämnen, metankällor osv. ”.
NASA och ESA kommer att utfärda en "tillkännagivande av möjlighet för omloppsbotten i januari 2010" som begär förslag till en serie vetenskapliga instrument enligt McCuiston. ”Vetenskapliga instrument kommer att väljas konkurrenskraftigt. De är öppna för deltagande av amerikanska forskare som också kan fungera som de viktigaste utredarna (PI). Förslagen förfaller inom tre månader och kommer att utvärderas gemensamt av NASA och ESA. Instrumentvalen är inriktade på tillkännagivande i juli 2010 och hela kostnaden för de NASA-finansierade instrumenten kostas till 100 miljoner dollar.
”Uppdraget 2016 måste fortfarande godkännas formellt av NASA efter en preliminär designöversikt, som kommer att ske antingen i slutet av 2010 eller i början av 2011. Finansiering fram till dess omfattas av Mars-programmets nästa årtionskil, där alla nystartade uppdrag är bosatta tills de godkänns , eller inte, av byrån ”, sa McCuiston till mig. ESA: s ministerråd gav just ”grönt ljus” och godkände formellt en initial budget på 850 miljoner euro (1,2 miljarder dollar) för att börja implementera sitt ExoMars-program för uppdragen 2016 och 2018 den 17 december vid ESA: s huvudkontor i Paris, Frankrike. Ytterligare 150 miljoner euro kommer att begäras inom två år för att slutföra finansieringsbehovet för båda uppdragen.
ESA har varit tvungen att upprepade gånger försena sitt eget ExoMars-rymdskeppsprogram sedan det tillkännagavs för flera år sedan på grund av växande komplexitet, otillräckliga budgetar och tekniska utmaningar vilket resulterade i en avskopning av vetenskapsmålen och en minskning av vikten av den landade vetenskapens nyttolast. ExoMars-rover planerades ursprungligen 2009 och är nu planerad till 2018 som en del av den nya arkitekturen.
Spårgasbanan kombinerar delar av ESA: s tidigare föreslagna ExoMars-omloppsbana och NASA: s föreslagna Mars Science Orbiter. Som för närvarande planerat kommer rymdskeppet att ha en massa på cirka 1100 kg och ha en vetenskaplig nyttolast på cirka 115 kg, det minsta som anses nödvändigt för att uppnå sina mål. Instrumenten måste vara mycket känsliga för att kunna upptäcka identiteten och extremt låg koncentration av spårgaser i atmosfären, karakterisera den rumsliga och temporära variationen av metan och andra viktiga arter, lokalisera källor från spårgaserna och avgöra om de är orsakad av biologiska eller geologiska processer. Nuvarande fotokemiska modeller kan inte förklara närvaron av metan i marinatmosfären eller dess snabba utseende och förstörelse i rymden, tid eller kvantitet.
Bland de planerade instrumenten finns en spårgasdetektor och kartläggare, en termisk infraröd bildkamera och både en vidvinkelkamera och en högupplöst stereofärgkamera (1-2 meters upplösning). "All information kommer att delas gemensamt och kommer att överensstämma med NASA: s policy för fullständig öppen åtkomst och postning i Planetary Data System", sade McCuiston.
Ett annat viktigt syfte med omloppsbotten är att upprätta en datareläkapacitet för alla ytuppdrag fram till 2022, med början med 2016 lander och två rovers som slitsar för 2018. Denna tidsram kan potentiellt sammanfalla med Mars Sample Return-uppdrag, ett länge efterfrågat mål för många forskare.
Om budgeten tillåter planerar ESA att piggybacka en liten följeslagare (EDM) som skulle testa kritisk teknik för framtida uppdrag. McCuiston informerade mig om att ”Målet med denna ESA Technology Demonstrator är att validera möjligheten att landa måttliga nyttolaster, så valet av landningsplats kommer inte att vara vetenskapligt drivet. Så förvänta dig något som Meridiani eller Gusev - stort, platt och säkert. NASA kommer att bistå ESA-teknik som begärts och inom ITAR-begränsningar. ” EDM kommer att använda fallskärmar, radar och kluster av pulserande flytande framdrivare för att landa.
”ESA planerar ett konkurrensutsatt instrument för deras nyttolast på 3-4 kg”, förklarade McCuiston. "Tillkännagivandet av möjlighet kommer också att vara öppet för amerikanska föreslagare så det kan finnas några amerikanska PI: s. ESA vill ha en kamera för att "bevisa" att de kom till marken. Annars finns det ingen betydande roll som planeras för NASA i EDM ”.
Landaren skulle sannolikt fungera som en väderstation och vara relativt kortlivad, kanske 8 Sols eller Martian dagar, beroende på batteriets kapacitet. ESA inkluderar inte en långsiktig kraftkälla, till exempel från solpaneler, så ytvetenskapen kommer därför att vara begränsad i varaktighet.
Omkringaren och landaren skulle separera vid ankomst till Mars. Omloppsbotten kommer att använda en serie aerobraking manövrar för att så småningom bosätta sig i en 400 km hög cirkulär vetenskaplig bana lutande på cirka 74 grader.
Den gemensamma Mars-arkitekturen överenskom formellt förra sommaren vid ett bilateralt möte mellan Ed Weiler (NASA) och David Southwood (ESA) i Plymouth, Storbritannien. Weiler är NASA: s associerade administratör för Science Mission Directorate och Southwood är ESA: s chef för vetenskap och robotutforskning. De tecknade ett avtal som skapade Mars Exploration Joint Initiative (MEJI) som väsentligen förknippar Mars-programmen med NASA och ESA och avgränsar deras respektive programansvar och mål.
"Nyckeln till att gå vidare med prospektering på Mars är internationellt samarbete med Europa", sa Weiler till mig i en intervju. ”Vi har inte tillräckligt med pengar för att göra dessa uppdrag separat. De enkla sakerna har gjorts och de nya är mer komplexa och dyra. Kostnadsöverskridanden på Mars Science Lab (MSL) har skapat budgetproblem för framtida marsuppdrag ”. För att betala för MSL-överskridandet måste medel tas från framtida mars-budgetanslag från räkenskapsåren 2010 till 2014.
”2016 är en logisk utgångspunkt för att arbeta tillsammans. NASA kan ha ett uppdrag 2016 om vi arbetar med Europa men inte om vi arbetar ensamma. Vi kan göra så mycket mer genom att arbeta tillsammans eftersom vi båda har samma mål vetenskapligt och vill utföra samma uppdrag. Weiler och Southwood instruerade sina respektive forskarteam att träffas och lägga fram ett realistiskt och vetenskapligt motiverat tillvägagångssätt. Weiler förklarade för mig att hans mål och hopp var att återställa en spännande Mars-arkitektur med ny rymdskepp lansering vid varje tillfälle som inträffar var 26: e månad och som främjar den senaste tekniken för vetenskapen. ”Det är väldigt viktigt att visa en kritisk ny teknik på varje framgångsrikt uppdrag”.
Mer om uppdragsplanen för 2018 och därefter i en uppföljningsrapport.
