![]() エクソマーズのトレースガスオービター(左)、スキアパレッリ着陸機(中央)、ローバー(右)のアーティストによるイラスト | |
| ミッションタイプ | 火星の偵察 |
|---|---|
| オペレーター | ESA、ロスコスモス(2022年まで) |
| Webサイト | www |
| ミッション期間 | トレースガスオービター:9年10ヶ月11日(進行中)スキアパレッリ:7ヶ月 |
ExoMars(火星外生物学)は、欧州宇宙機関(ESA)の宇宙生物学プログラムであり、微量ガス探査機(TGO)、スキアパレッリ着陸機、そして将来のローバーであるロザリンド・フランクリンから構成されています。ExoMarsの目標は、火星における過去の生命の痕跡の探索、[ 1 ] [ 2 ] 、火星の水と地球化学環境の変化の調査、大気中の微量ガスとその発生源の調査、そしてそれらを通じて将来の火星サンプルリターンミッションの技術を実証することです。[ 3 ]
プログラムの第一段階は、2016年に開始されたミッションである。微量ガス探査機(TGO)とスキアパレ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試験するように設計されている[ 4 ])は、2016年3月14日に打ち上げられた。[ 5 ] TGOは2016年10月19日に火星軌道に入り、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、生物活動や地質活動の証拠となる可能性があるものを調べた。TGOは4つの機器を備え、通信中継衛星として機能する。スキアパレリ実験用着陸機は10月16日にTGOから分離され、メリディアニ平原に着陸するように操作されたが、火星の表面に墜落した。[ 6 ]
プログラムの第二部は2020年代初頭に打ち上げが計画されており、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の表面に運ぶ予定だった。この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、ESAはロシアによるウクライナ侵攻が続いているためミッションを中断した。[ 14 ] [ 15 ] 2024年4月、ミッションは新たな資金提供を受け、新たな欧州着陸プラットフォームを使ったロザリンド・フランクリン探査車の建造と配送を再開、NASAは打ち上げを行うことに合意しており、現在2028年後半に予定されている。[ 16 ]第二ミッションの運用と通信はイタリアにあるALTECの探査車管制センターが主導する。 [ 17 ]





エクソマーズ計画は発足以来、着陸機、周回機、打ち上げロケット、国際協力計画などに関する様々な提案を伴う計画段階をいくつも経てきた。[ 18 ]例えば、2009年に廃止された米国との火星探査共同イニシアチブ(MEJI)などである。 [ 19 ] [ 20 ]当初、エクソマーズ計画は、ESAのオーロラ計画のフラッグシップミッションとして大型ロボットローバーで構成され、2005年12月に欧州宇宙機関(ESA)の大臣によって承認された。当初は固定地上局を備えたローバーとして構想されたエクソマーズは、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だった。[ 21 ]
ExoMarsは、火星の有人探査を目的としたESAのAuroraプログラムの一環として2001年に始まりました。[ 22 ]当初の構想では、2009年にローバーを打ち上げ、その後、火星サンプルリターンミッションを実施することとされていました。[ 22 ] Auroraプログラムを支援するための別のミッションとして、フォボスサンプルリターンミッションがあります。[ 22 ] 2005年12月、 ESAを構成する各国はAuroraプログラムとExoMarsを承認しました。[ 23 ] Auroraは任意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(プログラムにどのくらいの資金を投入するかなど)を決定できます。[ 23 ] Auroraプログラムは、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、英国、カナダの12カ国の支援を受けて2002年に開始されました。[ 23 ]
2007年、カナダに拠点を置くテクノロジー企業マクドナルド・デトワイラー・アンド・アソシエイツ社(MDA)は、英国のEADSアストリウム社と100万ユーロ規模の契約を締結し、欧州宇宙機関(ESA)向け火星探査車プロトタイプのシャーシ設計・製造を委託されました。アストリウム社は、最終的な探査車設計も請け負いました。[ 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。これはエクソマーズ計画の技術的および財政的状況を大きく変えた。6月19日、探査車がまだ火星微量ガス探査機(マーズ・トレース・ガス・オービター)に相乗りする予定だった当時、将来の合意では、エクソマーズがNASAのオービターのアトラスロケットに搭載できるほど軽量化されることが求められると報じられた。[ 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回のアトラスV打ち上げに分割された複数の宇宙船ミッションとなった。 [ 26 ] [ 27 ]エクソマーズ微量ガス探査機(TGO)がこのプロジェクトに統合され、2016年1月に打ち上げ予定の静止気象着陸機を載せた。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(欧州宇宙機関)が、ロシアの火星探査プロジェクト「フォボス・グルント」とESAの「エクソマーズ」の2つの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ました。具体的には、ESAはエクソマーズ探査車の「バックアップランチャー」としてロシアのプロトンロケットを確保し、ロシア製の部品も含まれることになりました。[ 28 ] [ 29 ]
2009年12月17日、ESA各国政府は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)を費やすことを約束した。[ 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、2018年には2機のコンセプトカーのどちらよりも大型のローバー1機のみを飛行させるという提案が発表された。[ 31 ]一つの案は、新しいローバー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組み合わせて搭載するというものだった。NASAは、それを火星に運ぶためのロケットとスカイクレーン着陸システムを提供する。提案された再編にもかかわらず、2018年のミッション機会の目標は概ね変わっていなかった。[ 31 ]
オバマ大統領が2012年2月13日に発表した2013年度予算案に基づき、NASAはジェイムズ・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により、エクソマーズ計画への参加を終了した。[ 32 ] [ 33 ] NASAのこのプロジェクトへの資金提供が完全に打ち切られたため、これらの計画のほとんどは再構築を余儀なくされた。[ 20 ] [ 34 ]
2013年3月14日、ESAとロシア宇宙庁(ロスコスモス)の代表者は、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、両ミッションにブリズM上段ロケットを搭載したプロトンロケットと打ち上げサービスを供給する[ 35 ]。また、2018年に予定されているローバーミッション用の追加の突入・降下・着陸モジュールも提供する[ 8 ]。この契約に基づき、ロスコスモスは3つの条件を提示された。[ 36 ]
ESAは当初、エクソマーズ計画の費用上限を10億ユーロ(13億米ドル)としていたが、米国宇宙機関(NASA)の撤退と、その結果としての同計画の再編により、これまでに調達された金額に数億ユーロが追加された。[ 10 ]そのため、2012年3月に加盟国はESA執行部に対し、この不足分を補う方法を検討するよう指示した。[ 39 ]一つの可能性としては、エクソマーズを優先するために、ESA内の他の科学活動を後退させる必要があるということだった。[ 10 ] [ 40 ] 2012年9月、ESAの新加盟国であるポーランドとルーマニアがエクソマーズ計画に最大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が、2018年のエクソマーズ計画にNASAが部分的に復帰する可能性を排除していない。[ 10 ] [ 11 ] [ 42 ]
ロシアのエクソマーズへの資金提供は、フォボス・グルントの喪失に対する12億ルーブル(4,070万米ドル)の保険金支払いと、[ 36 ] Mars-NETプロジェクトとエクソマーズプロジェクトの調整のための資金の再配分によって部分的にカバーされることになっていた。[ 43 ] [ 44 ] 2013年1月25日、ロスコスモスは最初の打ち上げで飛ばされる科学機器である微量ガス探査機(TGO)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力製造者であるエアバス・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依然として1億ユーロ(1億3800万ドル)以上の資金が不足していた。[ 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 ]
エクソマーズ微量ガス・オービター(TGO)とスキアパレリ着陸船を搭載した宇宙船は、2016年3月14日午前9時31分(UTC)に打ち上げられた(ライブ配信は午前8時30分GMTに開始)。[ 5 ] [ 47 ] [ 48 ]降下モジュールとオービターが放出されるまでの10時間に、4回のロケット噴射が行われた。同日午後21時29分GMTにオービターからの信号が正常に受信され、打ち上げが完全に成功し、宇宙船が火星へ向かっていることが確認された。[ 49 ]探査機から分離された直後、ブリズ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るが、オービターや着陸船に損傷を与えなかったようだ。[ 50 ]微量ガス・オービターとスキアパレリ着陸船を搭載した宇宙船は、火星への公称軌道に乗り、一見正常に機能しているように見えた。その後2週間にわたって管制官たちは電力、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ました。[ 52 ] [ 53 ]イタリアはエクソマーズへの最大の資金提供国であり、英国は同ミッションに2番目に大きな資金提供者である。[ 46 ]探査車は2018年に打ち上げられ、2019年初頭に火星に着陸する予定でしたが、[ 54 ] 2016年5月、ESAは、欧州とロシアの産業活動と科学的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ました。[ 9 ]
2020年3月12日、ロケットが2020年に打ち上げ準備が整っておらず、 COVID-19パンデミック中の渡航制限によって遅延が悪化したため、2回目のミッションの打ち上げが2022年に延期されることが発表されました。[ 55 ]
2022年2月28日、ロシアによるウクライナ侵攻を受けて対ロシア制裁が発動されたため、2022年の第2ミッション打ち上げは「実現可能性が非常に低い」と発表された。[ 56 ] 2022年3月17日、2022年の打ち上げ予定期間におけるエクソマーズの打ち上げは断念され、ロスコスモス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、欧州宇宙機関(ESA)加盟国は、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3億6000万ユーロの資金提供を約束した。現在2028年の打ち上げが予定されているこの探査車は、次世代質量分析計「火星有機分子分析装置(MOMA)」を搭載する予定である。[ 58 ]
2024年6月、タレス・アレニア・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、試験を完了することとなった。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、アリアングループが熱シールドを提供した。[ 16 ] 2024年4月16日、ESAはNASAと2028年後半に打ち上げサービスを提供するための覚書を締結し、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 ]
科学的目的は、優先順位に従って以下のとおりである。[ 60 ]
開発する技術目標は次のとおりです。
エクソマーズ計画は、欧州宇宙機関(ESA)の共同計画です。現在の計画では、エクソマーズ計画は1機のオービター(トレースガスオービター)と1機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、地球生命体による火星の汚染を防ぐため、また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、洗浄と滅菌が行われます。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複数の滅菌方法を組み合わせる必要があります。 [ 61 ] (惑星保護を参照)。
| 協力機関 | 2016年に初打ち上げ | 2028年に2回目の打ち上げ[ 9 ] |
|---|---|---|
| プロトンロケットによる打ち上げ | なし。当初はプロトンロケットで打ち上げ、カザフスタンで着陸する予定。 | |
| TGO用の2つの計器パッケージ | ||
| エクソマーズ微量ガス探査機 | ExoMars のロザリンド・フランクリン探査車とヨーロッパ着陸機。 | |
| スキアパレリEDM ランダー |
微量ガス探査機(TGO)は、火星の通信探査機および大気ガス分析装置のミッションであり、2016年3月14日午前9時31分(UTC)に打ち上げられた。[ 62 ]この宇宙船は2016年10月に火星の軌道に到着した。エクソマーズ・スキアパレッリEDM着陸船を運び、その後火星のメタンやその他のガスの発生源をマッピングし、その過程で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択に貢献する。火星の大気中のメタンの存在は、その起源が現在の生命か地質活動のいずれかである可能性が高いため興味深い。2023年に探査車が到着すると、探査機はより低い軌道に移動され、そこで分析科学活動を行うとともに、エクソマーズ探査車に通信中継を提供する予定である。 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衛星と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機能し続ける。[ 64 ]
スキアパレリと呼ばれる火星突入・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着陸の技術を提供することが目的とされていた。 [ 67 ] 2016年3月14日午前9時31分(UTC)にエクソマーズ微量ガス探査機(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だった。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探査機の画像を公開した。[ 6 ]着陸機には4ソル分の電力を供給する非充電式電池が搭載されていた。軟着陸はメリディアニ平原[ 67 ]に砂嵐の季節に行われるはずだった。この時期は、突入と降下中の塵を多く含んだ大気の特性を把握し、塵の多い環境に関連する地表測定を行う絶好の機会となったはずだった。[ 69 ]
表面に着陸したら、風速と風向、湿度、気圧、地表温度を測定し、大気の透明度を判定することになっていた。[ 69 ]搭載されていた表面ペイロードは、提案されていた気象観測用DREAMS (火星表面のダスト特性評価、リスク評価、環境分析装置) パッケージに基づいており、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)、大気の帯電度 (大気放射線・電気センサー; MicroARES) を測定するセンサー一式で構成されていた。[ 70 ] [ 71 ] DREAMSペイロードは、EDM表面ミッションの着陸後、2~3日間環境ステーションとして機能することになっていた。[ 67 ] [ 72 ]

エクソマーズ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内に打ち上げられ、2023年6月10日に火星に着陸する予定だった。[ 73 ]ドイツ製の巡航段階とロシア製の降下モジュールが含まれる予定だった。[ 74 ] 2022年2月28日、ESAは、ロシアの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」と発表した。[ 75 ] 2022年3月28日、エクソマーズローバーは技術的には打ち上げの準備ができていることが確認されましたが、ロシアのウクライナ侵攻により、2022年のミッションの打ち上げ期間はもはや不可能となった。[ 76 ]ロシア製ではない新しい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年より早くは行われ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、ローバーは地球が世界的な砂嵐を経験していない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た。また、このミッションのために40台の放射性同位元素加熱ユニット(RHU)も確保されている。[ 78 ]

エクソマーズのロザリンド・フランクリン探査車は、2023年6月に着陸し、火星表面を自律航行する予定でした。しかし、ロシアの科学者とのパートナーシップは、同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、2022年に中止されました。[ 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す。[ 58 ]
搭載される計測機器は、過去の生命の生体分子やバイオシグネチャーの兆候を探すための「パスツール分析実験室」として知られる宇宙生物学実験室スイートで構成される。 [ 10 ] [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]他の計測機器とともに、探査車は搭載実験室用のサンプルを採取するための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)である。
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)を含むパスツール機器一式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、以下のものがあります。
「厳しい選択を迫られました」とボールデン氏は述べた。「これは、欧州宇宙機関(ESA)と共同で検討を進めてきた2016年と2018年のエクソマーズ計画を進めることができないことを意味します。」
-NETと欧州のExoMarsプロジェクト間の連携の可能性。