フォボス・グルント

フォボス・グルント
名前フォボス・グラント
ミッションの種類フォボス着陸船サンプルリターン
オペレーターロスコスモス
コスパーID2011-065A
SATCAT番号37872
ミッション期間3年間（計画）地球軌道上で失敗
宇宙船の特性
製造元ロシア宇宙研究所、ラヴォチキン
打ち上げ質量13,505 kg (29,773 lb) [ 1 ]
乾燥質量2,300 kg (5,100ポンド)
電力1 kW (主軌道船/着陸機) + 300 W (地球帰還機) [ 2 ]
ミッション開始
打ち上げ日2011年11月8日 20時16分02秒（UTC）
ロケットゼニット2SB41
発射場バイコヌール宇宙基地、サイト45/1
請負業者ユジュマシュ
就役軌道上で失敗
ミッション終了
最終接触2011年11月24日
崩壊日2012 年 1 月 15 日、17:46 UTC [ 3 ]
軌道パラメータ
参照系地心軌道[ 3 ]
レジーム低軌道
近地点高度207 km (129 mi)
遠地点高度342 km (213 mi)
傾斜51.43°
試験時間90.0分

フォボス・グルント号（ロシア語：Фобос-Грунт、直訳すると「フォボスの土」）は、火星の衛星の一つであるフォボスへのロシアによるサンプルリターンミッションである。フォボス・グルント号は、中国の火星探査機「映火1号」と、惑星協会の資金提供を受けた小型の生命惑星間飛行実験（ LIFEX）も搭載した。[ 4 ] [ 5 ]

2011年11月8日20時16分（UTC）にバイコヌール宇宙基地から打ち上げられたが、火星への進路を設定するためのその後のロケットの燃焼が失敗し、低地球軌道に取り残された。[ 6 ] [ 7 ]宇宙船を再稼働させる試みは失敗に終わり、2012年1月15日にチリ西方の太平洋上で制御不能な再突入により地球に落下した。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]帰還機は2014年8月に地球に帰還し、フォボスから最大200グラム（7.1オンス）の土壌を運ぶ予定だった。

ロシア連邦宇宙局の資金援助を受け、ラヴォチキンとロシア宇宙研究所によって開発されたフォボス・グルントは、失敗に終わったマルス96以来、ロシア主導で初めて実施された惑星間探査ミッションである。最後に成功した惑星間探査ミッションは、1985年から1986年にかけてのソ連のベガ2号と、1988年から1989年にかけて部分的に成功したフォボス2号である。[ 11 ]フォボス・グルントは、 1976年のルナ24号以来、地球外天体からマクロサンプルを持ち帰る最初の宇宙船となるように設計された。 [ 12 ]

プロジェクトの履歴

予算

プロジェクトの費用は15億ルーブル（6,440万米ドル）でした。2009年から2012年の期間のプロジェクト資金は、打ち上げ後の運用を含めて約24億ルーブルでした。[ 13 ]ミッションの総費用は50億ルーブル（1億6,300万米ドル）の予定でした

主任科学者アレクサンダー・ザハロフによると、宇宙船全体とほとんどの機器は新しく開発されたが、その設計は1970年代に数百グラムの月の岩石を回収した3回のルナミッションの成功という国の伝統を引き継いでいるという。 [ 14 ]ザハロフはフォボスのサンプルリターンプロジェクトを「おそらくこれまでで最も困難な惑星間プロジェクト」と表現していた。[ 15 ]

開発

フォボスの画像。フォボス・グルント計画は、1999年にフォボスサンプルリターンミッションの実現可能性調査から始まりました
宇宙船の主推進ユニットのモックアップ

フォボス・グルント計画は1999年に始まった。このときロシア宇宙研究所と、ソ連とロシアの惑星間探査機の主な開発元であるNPO Lavochkin が、フォボスサンプルリターンミッションの実現可能性調査を900万ルーブルで開始した。当初の宇宙船の設計は、1980年代後半に開始されたフォボス計画の探査機に類似したものになるはずだった。 [ 16 ]宇宙船の開発は2001年に始まり、予備設計は2004年に完了した。ロシアの宇宙計画に対する資金が低かったため、この計画は何年も停滞していた。2005年夏、2006～2015年の宇宙活動に関する新政府計画が発表され、状況は一変した。フォボス・グルントは、今や同計画の旗艦ミッションの一つとなった。資金が大幅に増加したため、打ち上げ日は2009年10月に設定された。2004年の設計は数回改訂され、国際的なパートナーがプロジェクトに参加するよう招待された。[ 16 ] 2006年6月、NPOラボチキンは宇宙船の搭載機器の開発バージョンの製造とテストを開始したと発表した。

2007年3月26日、ロシアと中国は火星共同探査に関する協力協定に署名した。この協定には、中国初の惑星間探査機「映火1号」をフォボス・グルント宇宙船と共に火星に送ることが含まれていた。映火1号の重量は115kg（254ポンド）で、主探査機によって火星周回軌道に放出される予定だった。[ 17 ]

パートナー

NPO Lavochkinは、このプロジェクトの主要請負業者としてコンポーネントを開発しました。フォボス・グルントの主任設計者はマクシム・マルティノフでした。[ 18 ]フォボスの土壌サンプルの採取と採取は、ロシア科学アカデミーのGEOHI RAN研究所（ヴェルナツキー地球化学・分析化学研究所）によって開発され、遠隔および接触法によるフォボスと火星の統合的な科学的研究はロシア宇宙研究所の責任でした。[ 19 ]同研究所では、アレクサンダー・ザハロフがミッションの主任科学者を務めました。[ 15 ]

中国の探査機「迎火1号」は、フォボス・グルントとともに打ち上げられた。[ 20 ] 2012年末、10～11.5ヶ月の巡航の後、「迎火1号」は分離し、800×80,000kmの赤道軌道（傾斜角5度）に3日間周期で投入される予定だった。探査機は火星の軌道上に1年間留まる予定だった。「迎火1号」は主に火星の外部環境の調査に重点を置く予定だった。宇宙センターの研究者たちは、写真やデータを用いて火星の磁場や、電離層、脱出粒子、太陽風の相互作用を研究する予定だった。[ 21 ]

着陸機には、中国の2つ目のペイロードである土壌搬出準備システム（SOPSYS）が組み込まれました。SOPSYSは香港理工大学が開発した微小重力粉砕ツールです。[ 22 ] [ 23 ]

フォボス・グルントに搭載されたもう一つのペイロードは、惑星協会による「生命惑星間飛行実験」と呼ばれる実験でした。この実験の目的は、選抜された生物が惑星間空間を飛行することで、深宇宙で数年間生存できるかどうかを検証することでした。この実験は、ある惑星からの衝突で吹き飛ばされ、別の惑星に着陸した岩石の中に生命が守られていれば、宇宙旅行を生き延びることができるというトランスペルミア仮説の一側面を検証するものとなりました。 [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]

ブルガリア科学アカデミーはフォボス・グルントでの放射線測定実験に貢献した。[ 28 ]

フィンランド気象研究所が開発した2機のメットネット火星着陸機は、フォボス・グルントミッションのペイロードとして搭載される予定だったが[ 29 ] [ 30 ]、宇宙船の重量制限によりメットネット着陸機をミッションから外す必要があった。[ 13 ]

2009年の発売延期

2009年10月の打ち上げ予定日は、宇宙船開発の遅れにより達成できなかった。2009年中、当局はスケジュールが非常に厳しいことを認めたものの、最後の瞬間まで打ち上げが可能になることを望んでいた。[ 26 ] 2009年9月21日、ミッションは2011年の次の打ち上げ時期まで延期されることが公式に発表された。[ 13 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]遅延の主な理由は、宇宙船の搭載コンピュータの開発中に困難に直面したことである。モスクワに拠点を置く会社Tehkhomはコンピュータのハードウェアを期限通りに提供したが、統合とソフトウェア開発を担当する社内のNPO Lavochkinチームはスケジュールに遅れをとった。[ 34 ] NPO Lavochkinの代表Valeriy N. Poletskiyが2010年1月に退職したことは、Fobos-Gruntの遅延に関連していると広く見なされていた。Viktor Khartovが会社の新しい代表に任命された。遅延によって生じた開発期間の延長中に、ポーランド製のドリルがバックアップの土壌採取装置としてフォボス着陸機に追加された。[ 35 ]

2011年の打ち上げ

宇宙船は2011年10月17日にバイコヌール宇宙基地に到着し、打ち上げ前処理のためにサイト31に輸送されました。[ 36 ]フォボス・グルントを搭載したゼニット2SB41ロケットは、2011年11月8日20時16分（ UTC）にバイコヌール宇宙基地から正常に打ち上げられました。ゼニットブースターは、宇宙船を傾斜角51.4°の207km×347km（129マイル×216マイル）の楕円低地球周回軌道に投入しました。[ 37 ]

宇宙船を惑星間軌道に乗せるには、地球軌道上で主推進ユニットを2回点火する必要がありました。どちらの点火もロシアの地上局の観測範囲外で行われるため、プロジェクト参加者は世界中のボランティアに、望遠鏡などを用いた燃焼の光学観測と結果報告を依頼しました。これにより、ロシアの地上局の観測範囲に入った後のミッションの飛行経路をより正確に予測することが可能になりました。[ 38 ]

打ち上げ後

計画軌道の概要
  • 1. バイコヌール打ち上げ
  • 2. 初回燃焼
  • 3. 使用済み燃料タンクの排出
  • 4. 2回目の燃焼（火星系への出発）

当初の軌道上で2.5時間、1.7回転した後、フレガート上段ロケットから派生した自律型主推進装置（MDU）が点火し、約2.2時間周期で宇宙船を楕円軌道（250 km x 4150～4170 km）に投入すると予想されていた。最初の燃焼の完了後、推進装置の外部燃料タンクは切り離され、最初の燃焼の終了から1周、つまり2.1時間後に2回目の点火が行われ、地球軌道を離脱する予定だった。[ 37 ] [ 39 ] [ 40 ]推進モジュールは、フォボス・グルントの巡航段階バスを構成する。当初の計画では、火星軌道への到着は2012年9月と予想されており、帰還機は2014年8月に地球に到着する予定だった。[ 19 ] [ 41 ]

最初の噴射が予定通りに終了したはずだったが、宇宙船は目標軌道上にいなかった。その後、宇宙船は依然として初期の駐機軌道上にあることが発覚し、噴射は行われていなかったと判断された。[ 6 ]当初、技術者らは打ち上げから約3日間、バッテリーが切れる前に宇宙船を救出する必要があった。[ 17 ]その後、宇宙船の太陽電池パネルが展開されたことが判明し、技術者らは制御を回復するための時間をより多く得た。間もなく宇宙船が軌道を調整していることが判明し、再突入の予定日が2011年11月下旬または12月から2012年初頭へと変更された。[ 42 ]通信は受けていなかったものの、宇宙船は近地点（軌道上で地球に最も近づく点）を積極的に調整しているようだった。 [ 42 ] [ 43 ]

接触

2011年11月22日、探査機の送信機の1つをオンにするよう命令を出した後、探査機からの信号がオーストラリアのパースにある欧州宇宙機関の追跡局によって受信された。ドイツのダルムシュタットにある欧州宇宙運用センター（ESOC）は、信号を受信する可能性を高めるためにパースの15メートル（49フィート）のパラボラアンテナ施設にいくつかの改造が行われた後に、2011年11月22日20:25 UTCに交信が行われたと報告した。[ 44 ]この通信でテレメトリは受信されなかった。[ 45 ]通信リンクが、探査機にエンジンをオンにして火星への予定の軌道に乗せるよう命令するのに十分であったかどうかは不明のままであった。[ 46 ]ロスコスモスの関係者は、フォボス・グルントをサルベージする機会は2011年12月初旬に終了すると述べた。 [ 46 ]

翌日の2011年11月23日、パース局は再び宇宙船と交信し、6分間で約400のテレメトリ「フレーム」とドップラー情報を受信した。[ 45 ] [ 47 ] [ 48 ]この交信で受信した情報量は不十分であったため、探査機の問題を特定することができなかった。[ 48 ] [ 49 ] ESAによる更なる交信の試みは失敗し、交信は再開されなかった。[ 50 ]宇宙船は、欧州宇宙機関（ ESA）から軌道を上げるよう送信されたコマンドに応答しなかった。これらのコマンドはロスコスモスがESAに提供した。[ 45 ]

ロスコスモスは2011年11月24日、カザフスタンのバイコヌールからフォボス・グルントからのテレメトリを受信できたが、通信は失敗した。このテレメトリは、探査機の無線機器が動作し、宇宙船の飛行制御システムと通信していることを示した。さらに、ロスコスモスの幹部は、フォボス・グルントが機能し、安定した姿勢を保ち、太陽電池パネルでバッテリーを充電していると考えていた。[ 45 ]

2011年11月下旬のインタビューで、欧州宇宙機関のフォボス・グルントのサービスマネージャーであるヴォルフガング・ヘルは、ロスコスモスは宇宙船の問題をよりよく理解しており、宇宙船に何らかの電力問題があるという結論に達したと述べた。[ 51 ]

ESAは2011年11月28日から29日の間に5回通信の機会を得たが、いずれも探査機との通信に失敗した。これらの機会に、探査機はエンジンを点火して軌道を上げる命令に従わなかった。ESAはその後、ESAに再度の命令を出すよう要請した。[ 52 ]欧州宇宙機関（ESA）は2011年12月2日、フォボス・グルント探査機との通信努力を終了することを決定した。あるアナリストは、フォボス・グルントは「行き詰まっている」ように見えたと述べた。[ 53 ]しかし、ESAは状況の変化があればフォボス・グルント探査機を支援するチームを派遣した。[ 49 ]それにもかかわらず、ロスコスモスは、探査機が大気圏に突入するまで通信を継続する意向を表明した。

アメリカ戦略軍の統合宇宙作戦センター（JSpOC）は探査機を追跡し、2011年12月初旬にフォボス・グルントが高度209km（130マイル）から305km（190マイル）の楕円軌道を周回していることを確認したが、毎日数キロメートルずつ低下している。[ 54 ] [ 55 ]

再突入

再突入前、宇宙船には約7.51トンの非常に毒性の高いヒドラジンと四酸化窒素が搭載されていました。[ 7 ] [ 17 ]これは主に宇宙船の上段燃料でした。融点が2℃と-11.2℃のこれらの化合物は、通常は液体の状態で保管されており、再突入時に燃え尽きると予想されていました。[ 17 ] NASAのベテラン宇宙飛行士、ジェームズ・オーバーグ氏は、ヒドラジンと四酸化窒素は「最終的に突入する前に凍結する可能性がある」ため、衝突地点を汚染する可能性があると述べました。[ 7 ]彼はまた、フォボス・グルントが回収されなければ、軌道から落下する最も危険な物体になる可能性があると述べました。[ 7 ]一方、ロスコスモスの責任者は、部品が地表に到達する可能性は「非常に低い」と述べ、LIFEモジュールとYinghuo-1オービターを含む宇宙船は再突入時に破壊されるだろうと述べました。[ 17 ]

ロシア軍の情報筋は、フォボス・グルントが17時45分（UTC）頃に大気圏に再突入した際、ニュージーランドと南米の間の太平洋上のどこかにあったと主張している。当初は残骸がアルゼンチンのサンタフェの西145キロ（90マイル）付近の陸地に到達するのではないかと懸念されていたが、ロシア軍航空宇宙防衛軍は、最終的にはチリのウェリントン島の西1,247キロ（775マイル）の太平洋に落下したと報告した。[ 9 ]国防省報道官はその後、この推定は目撃証言なしの計算に基づいていたことを明らかにした。対照的に、ロシアの民間の弾道専門家は、破片は地球の表面のより広い範囲に落下し、墜落地点の中心点はブラジルのゴイアス州にあったと述べた。[ 56 ] [ 57 ]

その後

当初、ロスコスモスのウラジミール・ポポフキン長官は、フォボス・グルントの故障は外国による妨害行為によるものである可能性があると示唆した。[ 58 ] [ 59 ]また、資金が限られているため、危険な技術的決定が下されたと述べた。2012年1月17日、身元不明のロシア当局者は、マーシャル諸島に配備された米国のレーダーが誤って探査機を無力化した可能性があると推測したが、証拠は示さなかった。[ 60 ]ポポフキン長官は、マイクロチップが偽造された可能性を示唆し、[ 61 ] [ 62 ]その後、2012年2月1日には、宇宙放射線のバーストがコンピューターの再起動とスタンバイモードを引き起こした可能性があると発表した。[ 63 ] [ 64 ]業界の専門家は、地球の磁場の保護下にある低軌道では、そのようなバーストの影響は考えにくいとして、この主張に疑問を投げかけている。[ 65 ]

2012年2月6日、事故調査委員会は、フォボス・グルントのミッションが失敗したのは「搭載コンピューターの2つの動作チャンネルを同時に再起動させるプログラミングエラー」によるものだと結論付けました。コンピューターの再起動により、機体のロケットパックは発射されず、機体は地球軌道上に取り残されました。[ 66 ] [ 67 ]具体的な失敗原因は特定されましたが、専門家は品質管理の不備、[ 68 ] [ 69 ]試験不足、[ 70 ]安全保障上の問題、そして腐敗が重なった結果だと示唆しています。[ 71 ]ロシアのドミトリー・メドベージェフ大統領は、責任者は処罰され、場合によっては刑事訴追されるべきだと示唆しました。[ 61 ] [ 72 ] [ 73 ]

再ミッション

2012年1月、ロシア宇宙研究所とNPO Lavochkinの科学者と技術者は、2020年に打ち上げられるFobos-Grunt-2 [ 74 ]とBoomerang [ 75 ] [ 76 ]と呼ばれる再サンプルリターンミッションの実施を呼びかけました。 [ 77 ] [ 78 ]ポポフキンは、欧州宇宙機関のExoMars計画におけるロシアの協力について合意に達しなかった場合、すぐにFobos-Gruntミッションの再実施を試みるだろうと宣言しました。しかし、ロシアを完全なプロジェクトパートナーとして含めることで合意に達したため、[ 79 ]元々Fobos-Grunt用に開発されたいくつかの機器がExoMars微量ガス探査機に搭載されました。[ 80 ]

2014年8月2日、ロシア科学アカデミーは、フォボス-グルント再探査ミッションが2024年頃の打ち上げに向けて再開される可能性があると発表した。[ 81 ] [ 82 ] 2015年8月、ESAとロスコスモスのエクソマーズ後の協力に関する作業部会は、将来のフォボスサンプルリターンミッションの可能性に関する共同研究を完了し、予備的な議論が行われ、[ 83 ] [ 84 ]そして2015年5月にロシア科学アカデミーは予算案を提出した。[ 83 ] [ 85 ]

ロスコスモスは2023年9月時点で、ブーメランを「2030年以降」に打ち上げる予定だった。[ 86 ]

ブーメランは、ロシアの火星サンプルリターンミッションであるマーズ・グルントの第一段階となる予定です。[ 85 ] [ 87 ] [ 88 ]この火星サンプルリターンミッションは、フォボス・グルント2で実証された技術に基づいて開発される予定です。[ 85 ]

目的

フォボス・グルントは、フォボスを調査するための着陸機と、約200g（7.1オンス）の土壌サンプルを地球に持ち帰るサンプルリターンビークルを含む、計画された惑星間探査機でした。[ 1 ]また、火星の大気、砂嵐、プラズマ、放射線 など、軌道上から火星を調査することも目的としていました

科学的目標

ペイロード

モジュール-- A: 着陸機、B: 帰還モジュール、C: 再突入機（図示せず）。主要コンポーネント-- 1: 太陽電池パネル、2: リアクションホイール、3: 着陸装置、4: ロボットサンプルアーム（第2アームは図示せず）、6: サンプル移送コンテナ、7: 姿勢制御スラスタ、8および10: 燃料タンクとヘリウムタンク、9: 帰還モジュール太陽電池パネル。科学機器（一部の機器はこの角度からは見えないか、モデルには搭載されていません） -- a: TERMOFOB 熱検出器、b: GRAS-F 地震重力計、c: Meteor-F 宇宙塵検出器、d: GAP (Gas Analytic Package) 熱分解装置/熱示差分析装置、e: GAP ガスクロマトグラフ、f: GAP 質量分析計、g: LAZMA 質量分析計、h: MANAGA-F 質量分析計、i: FPMS プラズマ複合体
  • 航行誘導用テレビシステム（TSNN）[ 91 ]
  • ステレオカメラペア
  • マニピュレーター1、以下を含む：
    • パノラマカメラ
    • MicroOmega可視顕微鏡[ 16 ]
    • メスバウアー分光計（MIMOS-II）[ 92 ]
    • ドリルサンプラー（GZU）
  • マニピュレーター2（付属）
    • パノラマカメラ2
    • ドリルサンプラー（GZU 2）
    • ペネトレーションサンプラー (GZUP Chomik) [ 93 ] [ 94 ]
  • MicroOmega 近赤外顕微鏡[ 95 ]
  • ガス分析パッケージ: [ 96 ]
    • 熱示差分析装置（TDA）
    • ガスクロマトグラフ（KhMS-1F）
    • 質量分析計（MAL-1F）
  • ガンマ線分光計（FOGS）[ 16 ]
  • 中性子・γ線分析装置（NS HEND）[ 16 ]
  • レーザー飛行時間型質量分析計（LAZMA）
  • 熱検出器（TERMOFOB）
  • フーリエ分光計（AOST）[ 97 ] [ 98 ]
  • エシェル分光計（TIMM-2）[ 97 ] [ 99 ]
  • 地震重力計（GRAS-F）
  • 地震計（SEISMO）[ 16 ]
  • 長波レーダー（DPR）[ 16 ]
  • ダストカウンター（メテオF）[ 100 ]
  • 線量計（Liulin-F）
  • 二次イオン質量分析計（MANAGA-F）[ 16 ]
  • 光学式太陽・星センサー（LIBRATsIYa）[ 101 ]
  • プラズマ複合体（FPMS）
    • フラックスゲート磁力計（DFM）
    • 誘導磁気センサー（KVD）
    • イオン質量分析計（DIM）[ 102 ]
    • イオン質量分析計（DI）
  • 超安定発振器（USO1）
  • 迎火1号（YH-1）宇宙船（MROE）との共同による電離層パラメータ実験
  • バイオフォボス/アナバイオーズ
  • バイオフォボス/LIFE（生命惑星間飛行実験）

質量概要

宇宙船の部品質量
着陸船サンプルカプセル7kg (15ポンド)
地球帰還機（合計）:287 kg (633ポンド)
推進剤（地球周回軌道投入操作用）139 kg (306ポンド)
乾燥質量148 kg (326ポンド)
オービター/ランダー計器室550 kg (1,210ポンド)
軌道船／着陸機（合計）1,270 kg (2,800ポンド)
推進剤（フォボスのランデブーおよび着陸用）1,058 kg (2,332ポンド)
乾燥質量212 kg (467ポンド)
フォボス-グルント/イングフオ/MPUトラスアダプター150kg (330ポンド)
「迎火1号」子衛星115kg (254ポンド)
主推進ユニット（MPU）段（外部推進剤タンクを除く）：7,750 kg (17,090ポンド)
推進剤（火星周回軌道投入および初期の800 km × 75,900 km (500 mi × 47,160 mi) の投入用）7,015 kg (15,465ポンド)
乾燥質量735 kg (1,620ポンド)
外部推進剤タンク：3,376 kg (7,443ポンド)
推進剤（250 km × 4,710 km (160 mi × 2,930 mi)の地球駐機軌道投入用）3,001 kg (6,616ポンド)
乾燥質量375 kg (827ポンド)
総質量13,505 kg (29,773ポンド) [ 2 ]

ミッションプラン

旅

宇宙船の火星への旅は約10ヶ月かかる。火星軌道に到着後、主推進ユニットと転送トラスが分離し、中国の火星探査機が切り離される。フォボス・グルントはその後、フォボスに着陸する前に、軌道上から惑星とその衛星を数か月間調査する。地球からの汚染物質が火星に持ち込まれるのを防ぐことが不可欠だった。フォボス・グルントの主任設計者であるマクシム・マルティノフによると、探査機が誤って火星の表面に到達する確率は、フォボス・グルントに割り当てられ、 COSPARの惑星保護方針（宇宙条約第9条に基づく）で定義されているカテゴリーIIIミッションに指定された最大値よりもはるかに低いとのことだった。 [ 103 ] [ 104 ]

火星を周回するフォボス・グルント：(1) フォボス・グルントの到着、(2) 火星周回軌道への投入操作、(3)フレガート段階の投下と探査機および Yinghuo-1 の分離、(4) 近点を上げる操作、 (5) Yinghuo-1 が最初の軌道でミッションを開始、(6) フォボスの軌道に近い軌道に自身を配置するための操作；(A) フォボスの軌道、(B) フォボス・グルントとYinghuo-1の投入軌道、(C) 近点が上昇した軌道、(D)フォボスとの準同期軌道。

フォボスにて

着陸予定地点（写真：マーズ・エクスプレス）

フォボスの予定着陸地点は、南緯5度から北緯5度、東経230度から235度の地域でした。[ 105 ]土壌サンプルの採取は、着陸機がフォボスに着陸後すぐに開始され、2～7日間続きます。通信途絶の場合に備えて緊急モードが用意されており、着陸機は自動的に帰還ロケットを打ち上げ、サンプルを地球に届けることができました。[ 26 ]

ロボットアームが直径最大1.3cm (0.51インチ) のサンプルを採取する。アームの先端にはパイプ状のツールが付いており、これが分岐して爪になる。このツールにはピストンが内蔵されており、サンプルを円筒形の容器に押し込む。光に敏感なフォトダイオードで、材料の採取が成功したかどうかを確認し、掘削エリアの目視検査も可能になる。サンプル採取装置は15～20回のすくい取り作業で、合計85～156g (3.0～5.5オンス) の土壌を採取する。[ 26 ]サンプルはカプセルに装填され、パイプ内の弾性バッグにガスを注入することで、カプセル内の特殊なパイプラインを通って降下モジュールへと運ばれる。[ 103 ]フォボスの土壌の特性は不明であるため、着陸機には別の土壌採取装置であるポーランド製のドリルが搭載されていた。これは、土壌が岩が多くメインのすくい取り装置では採取できない場合に使用[ 12 ] [ 35 ]

帰還段の離脱後、着陸機の実験はフォボスの表面で1年間継続される予定だった。電力を節約するため、ミッションコントロールはこれらの実験を正確な順序でオン・オフするはずだった。ロボットアームは、サンプルを加熱して発光スペクトルを分析するチャンバーにさらにサンプルを配置するはずだった。この分析によって、水などの揮発性化合物の存在を特定できたかもしれない。[ 26 ]

地球へのサンプルの帰還

帰還段は着陸機の上に搭載された。フォボスの重力から逃れるには時速35km（22mph）まで加速する必要があった。着陸機に残っている実験装置を損傷しないよう、帰還段は安全な高さまでバネで持ち上げられたらエンジンを点火する。そして地球への旅に向けた操縦を開始し、2014年8月に到着する予定だった。[ 26 ]土壌サンプル（最大0.2kg）を入れたカプセルを積んだ11kgの降下機は、秒速12km（7.5マイル）で地球に直接接近する際に放出される予定だった。[ 96 ]秒速30m（98フィート/秒）までの空力ブレーキをかけた後、円錐形の降下機はカザフスタンのサリ・シャガン試験場内にパラシュートなしで硬着陸する予定だった。[ 103 ] [ 106 ]車両には無線機器が搭載されていなかった。[ 12 ]地上レーダーと光学観測によって車両の帰還経路を追跡したと思われる。[ 107 ]

予定されているミッションフェーズの概要

イベント日付注釈[ 2 ]
地球軌道からの離脱2011年10月28日～11月21日地球-火星航行中に 最大130m/sのデルタVの3回のコース修正が予測される
火星到着2012年8月25日～9月26日945m/sの減速噴射で、近点800±400km、遠点79,000km、周回周期3日間の火星分離軌道に突入。推進モジュールと迎火1号は機体から分離
火星中間軌道への移行2012年10月～12月220 m/s のエンジンを燃焼させて近点を 6499 km まで上げ、軌道周期を 3.3 日に、軌道傾斜角をフォボスの軌道傾斜角に変更します。
フォボス観測軌道への移行2012年12月705m/sのエンジン噴射により、平均半径9910km、フォボス軌道上約535km、軌道周期8.3時間の初期円軌道に機体を投入します
フォボスとのランデブー2013年1月45m/s + 20m/sエンジンが噴射され、探査機は常にフォボスから50～140km以内に留まる準同期軌道に移行します
フォボスの着陸と表面活動2013年1月末～4月初旬着陸操作には 2 時間かかります (100 m/s デルタ V 軌道変更)。
地球帰還機（ERV）と着陸機の分離2013年4月軌道を10m/s + 20m/sに変更し、フォボスより300～350km低い、周期7.23時間の駐機軌道に進入します
ERVトランスファー軌道2013年8月開始3日間の楕円トランスファー軌道への投入に向けて、740m/sの近点噴射を実施
ERV軌道投入前2013年8月中旬125m/sの噴射で軌道傾斜角を変え、火星表面から500～1000km上空まで近点距離を短縮します
ERV地球横断注入燃焼2013年9月3日～23日火星軌道からの離脱加速のため、最終段階として790m/sのエンジン噴射を実施。
ERV地球到着2014年8月15～18日大気圏突入前に最大5回の軌道修正（合計デルタV < 130 m/s）が行われます

地上管制

ミッションコントロールセンターは、クリミア半島のエフパトリア近郊にあるRT-70電波望遠鏡を備えた深宇宙通信センター（Национальный центр управления и испытаний космических средств（ロシア語））に設置されていました。[ 108 ]ロシアとウクライナは2010年10月下旬、ドイツのダルムシュタットにある欧州宇宙運用センターが探査機を制御することで合意しました。[ 109 ]

初期の駐機軌道上の宇宙船との通信については、2巻の出版物に記載されています。[ 110 ]

科学的批判

火星サンプルリターン反対国際委員会（ICAMSR）のバリー・E・ディグレゴリオ委員長は、フォボス・グルントが実施したLIFE実験は、制御を失ってフォボスか火星に不時着した場合、微生物の胞子や生きた細菌によってフォボスか火星が汚染される可能性があるため、宇宙条約に違反していると批判した。 [ 111 ]スペースシャトル・コロンビア号の事故でミクロビスポラ菌が生き残ったことから、耐熱性の極限環境細菌はそのような不時着でも生き残る可能性があると推測されている。[ 112 ]

フォボス・グルントの主任設計者マクシム・マルティノフによると、探査機が偶然火星の表面に到達する確率は、フォボス・グルントに割り当てられ、COSPARの惑星保護政策（宇宙条約第9条に基づく）で定義されているカテゴリーIIIミッションに指定された最大値よりもはるかに低かった。 [ 103 ] [ 104 ]

参照

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