Spirit and Opportunity har Red Planet för sig själva för närvarande, men ESA planerar att skicka en egen rover för att krypa ytan på Mars. Istället för att leta efter bevis på tidigare vatten, kommer ExoMars att söka efter spår av liv, både förflutna och nutid. Om allt går bra kommer ExoMars att lanseras till Mars 2011.
Som en del av ESAs ambitiösa, långsiktiga Aurora-utforskningsprogram kommer ExoMars att söka efter spår av liv på Mars. Uppdraget kräver helt ny teknik för självstyrda robotar, inbyggd autonomi och banbrytande visuella terrängsensorer.
Det fjärde decenniet av detta århundrade kunde se Europa delta i ett bemannat uppdrag till Mars i vad som skulle vara en av mänsklighetens största rymdekspeditioner någonsin.
Aurora är ESA: s program som syftar till långsiktig robotutforskning och mänsklig utforskning av solsystemet, med Mars och månen som huvudmål.
Ett mänskligt uppdrag till Röda planeten skulle vara ett stort, flerårigt företag som kräver fantastiska, helt nya kapaciteter som automatiserade lastfartyg, förinställda leveranser och verktyg och kommunikations- och navigationssatelliter i Mars omloppsbana som liknar jordens nuvarande GPS-system.
Forskare och ingenjörer arbetar redan med ESA: s första robot "föregångare" -uppdrag, ExoMars, som kommer att lanseras runt 2011.
ExoMars kommer att utforska den biologiska miljön på Mars som förberedelse för ytterligare robotisk och senare mänsklig aktivitet. Uppgifter från uppdraget kommer också att ge ovärderlig input för bredare studier av exobiologi - sökandet efter liv på andra planeter.
Huvudelementet i uppdraget är ett hjul, robot-roverfordon, liknande konceptet som NASA: s nuvarande Mars Rover-uppdrag, men som har olika vetenskapliga mål och förbättrade förmågor.
"Klassiska direktkontrollmetoder fungerar bara inte när vi arbetar på Mars ytan i en ostrukturerad miljö."
Rover kommer att använda soluppsättningar för att generera elektricitet, och kommer att resa över den steniga orange-röda ytan av Mars, och transportera en upp till 12 kilo vetenskaplig nyttolast inklusive ett första någonsin lätt borrsystem, samt en provtagnings- och hanteringsanordning, och en uppsättning vetenskapliga instrument för att söka efter tecken på tidigare eller nuvarande liv.
På grund av tidsfördröjning och komplexitet kommer ExoMars att själv navigera med 'smart' elektrooptik för att visuellt känna och tolka den omgivande terrängen och kan fungera autonomt med intelligent ombordsprogramvara.
Automatiserad kontroll ett stort framsteg
Detta automatiska driftsätt är ett stort framsteg för ESA, länge använt för att kontrollera rymdskepp direkt med hjälp av mänskliga styrenheter. Och inte bara rover's styrsystem ombord är nya.
"ExoMars kommer att kräva helt nya tekniker och teknik för flera aspekter av det jordbaserade rover-kontrollsystemet, inte bara en uppgradering av vad vi har idag," säger Mike McKay, en äldre rymdfarkostkontrollör och Mars-expert baserad på ESOC, ESA: s rymdskeppsoperationer Center, i Darmstadt, Tyskland.
ESA-kontrollörer har aldrig tidigare drivit ett uppdrag som rörde sig på ytan av en annan kropp; Huygens - som framgångsrikt berörde Titan 2005 - var en atmosfärisk sond och inte en lander, även om den fungerade kort efter att ha nått Titans yta.
Robotuppgift: korsa kilometer terräng på jakt efter livet
I ett typiskt exempel på roverens autonoma operation kan markkontroller radioa upp ett kommando på hög nivå som säger att det ska köra till en vetenskapligt intressant plats var som helst från 500 till 2000 meter bort och genomföra vetenskapliga operationer, till exempel borrning under ytan för att prova jord för livstecken. Men fordonet skulle hantera färdets detaljer på egen hand.
Den skulle undersöka marken med en 3D-kamera, skapa en digital terrängmodell, verifiera dess nuvarande plats, köra interna simuleringar och sedan fatta ett autonomt beslut om den bästa vägen att följa, baserat på hinder, roverens aktuella status och risk / resurshänsyn .
”Då kommer den att köra sig själv till målet. Vi förväntar oss att målsnoggrannheten ska ligga inom en halv meter över en travers på 20 meter, säger Bob Chesson, chef för avdelningen för mänsklig rymdflukt och utforskning i ESA: s driftsdirektorat.
ExoMars vinst från nuvarande robotutforskare
Som nästa generation av robot kommer ExoMars att dra fördel av lärdomar från den nuvarande generationen, inklusive NASA: s Mars Explorer Rover (MER) -uppdrag. "Vi är inte blyga när vi försöker lära oss av våra systerorganisationers erfarenheter," säger Chesson.
”ExoMars kommer att kräva en förändring av kulturen; vi måste utveckla ett verkligt tvärvetenskapligt koncept. ”
Innovativ markkontroll för att möjliggöra autonom funktion
För ExoMars skulle styrenheterna på jorden troligen vara belägna i ett "rover dedikerat kontrollrum", liknande i konceptet till de dedikerade kontrollrummen (ESR) som ESA nu skapar för enskilda uppdrag som kretsar runt planeter.
ESOC kommer att fungera som det övergripande kontrollcentret för uppdragsoperationer (MOCC), kontrollera lanserings- och tidiga omloppsfasen (LEOP), kryssningen till Mars, separationen och landningen av nedstigningsmodulen och rover-utgången, med hantering av rover-ytoperationer sannolikt som ska ledas från Rover Operation Center beläget vid ALTEC, Advanced Logistic Technology Engineering Center, i Turin, Italien.
"Utformningen av rover markstyrningssystemet, eller markens segment, beror på roverens vetenskapliga och operativa mål, som ännu inte är slutgiltiga, så marksystemet utvecklas fortfarande," säger Chesson. "I princip skulle de grundläggande telemetrifunktionerna och telekommunikationsfunktionerna vara i stort sett desamma som nu, men det kommer att ha betydligt nya funktioner för att möjliggöra roverens autonoma funktion."
"Låt barnet gå"
Markstyrningssystemet kommer åtminstone kräva beräkningsfaciliteter för att möjliggöra högnivåuppdragsplaneringsverktyg och för att möjliggöra övervakning av roverens digitala terräng och 3D-modellering, markvägs- och banplanering, simulering på marken och tät integration med nyttolastkontrollen och vetenskapliga operationer.
”Klassiska direktkontrollmetoder fungerar bara inte när vi arbetar på Mars ytan i en ostrukturerad miljö och med en betydande signalfördröjning,” säger Reinhold Bertrand, planeringsingenjör och robotekspert på ESOC. ”ExoMars kommer att kräva en förändring av kulturen; vi måste "låta barnet gå på egen hand" medan vi utvecklar ett verkligt tvärvetenskapligt driftskoncept. ”
Originalkälla: ESA News Release
