ExoMars

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

ExoMars on ESA:n ja Roskosmosin Mars-luotainprojekti, jonka on tarkoitus laukaista 2016 kiertorataluotain ja 2018 kulkijaluotain Marsiin. Luotaimet laukaistaan kahdella Proton-rakettilaukaisulla. Luotaimilla on tarkoitus etsiä jälkiä elämästä.

Exomars 2016 eli ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) kiertorataluotain ja EDM stationary lander (myös 'Schiaparelli') -laskeutuja laukaistiin onnistuneesti kohti Marsia 14. maaliskuuta 2016. Niiden on tarkoitus saapua Marsiin 19. lokakuuta 2016, jolloin Sciaparelli laskeutuu Marsiin ja TGO asettuu kiertoradalle.

ExoMars 2018 eli ExoMars kulkijaluotain siirtyy vähintään kahdella vuodella vuoteen 2020. TGO:ta käytetään muun ohessa määrittämään laskeutumispaikkaa kulkijalle ja sen viestintälinkkinä.

Kulkijan laskeutuja, osa mittalaitteista ja raketit ovat Venäjältä Roskosmosilta, loput pääosin ESA:lta.

Esihistoria[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

ESAn hanke[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

ExoMars-projekti alkoi vuonna 2002 ESA:n itsenäisenä hankkeena.

Kesällä 2011 ESA:n osuuden Exomarsista arveltiin olevan 1 miljardia euroa. [1] Ranska ja Englanti, jotka rahoittavat yhteensä 35% sidostusta 850 miljoonan euron panostuksesta, lausuivat julkisesti kesäkuun lopulla 2011 epäilynsä projektin toteutumisesta. [2]

Alkuperäinen ESA:n suunnitelma[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tammikuussa 2016 alus laukaistaan Floridan Cape Canaveralista kuljettaen Mars-luotaimen ja sen mukana laskeutujan. Mars-ajokki laukaistaan vuonna 2018 toisella raketilla. Missio maksaa ESA:lle noin yhden miljardin euron verran.[3] [4] [5] Ajokki painaa 205 kiloa.[6] [7]

Suomesta ExoMarsiin voisi tulla Marsin kaasukehää mittaavia laitteita. [8] Elokuun alussa 2010 ESA ilmoitti valinneensa ExoMars Trace Gas Orbiter-avaruusalukseen viisi tieteellistä avaruulaitetta[9], jotka ovat:

  • Kaasukehäspektrometri "Mars Atmospheric Trace Molecule Occultation Spectrometer (MATMOS)"
  • High-resolution solar occultation and nadir spectrometer (SOIR/NOMAD)
  • ExoMars Climate Sounder (EMCS)
  • High-resolution Stereo Color Imager (HiSCI)
  • Mars Atmospheric Global Imaging Experiment (MAGIE).

Nämä ei kuitenkaan toteutuneet mainitussa muodossa.

Nasa yhteistyövaihe[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

ESA joutui ottamaan NASAn partneriksi Exomars-missioonsa projektin kustannusten ja teknisten vaikeuksien kasvaessa 2000-luvulla. Vuodesta 2009 sen kehitystyötä toteutettiiin yhteistyössä NASAn kanssa, jolla oli myös omia Mars-ohjelmiensa (esim. MAX-C) kustannus- ja rahoitusongelmia. 2012 yhteistyö Nasan kanssa lakkasi Nasan budjettileikkausten myötä.

Yhteistyöhön Roskosmosin kanssa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

2009 Roskosmos ja ESA solmivat pienimuotoisemman yhteistyösopimuksen ja 2013 laajemman sopimuksen, jossa projektista tuli käytännössä yhteisprojekti.

2015 projektin tilanne on seuraava. 2016 on tarkoitus laukaista kiertorataluotain ja 2018 kulkijaluotain Marsiin. Luotaimet laukaistaan kahdella Proton-rakettilaukaisulla. 2016 on tarkoitus laukaista ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) kiertorataluotain ja EDM stationary lander (myös 'Schiaparelli') laskeutuja. 2018 on tarkoitus laukaista ExoMars kulkijaluotain. Kulkijan laskeutuja, osa mittalaitteista ja raketit ovat Venäjältä Roskosmosilta, loput pääosin ESA:lta.

Luotain ja laskeutuja kuljetetaan joulukuussa 2015 kokoomispaikaltaan Cannesista Torinon lentoasemalle, josta ne lennätetään Antonov-rahtikoneilla Moskovan kautta Baikonuriin.

2015 kulkijan laskeutumispaikaksi valittiin alustavasti Oxia Planum.[10] Lopullisesti laskeutumispaikka valitaan puoli vuotta ennen laukaisua.[10]

Lento vaihe[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

ExoMars 2016 laukaistiin onnistuneesti matkaan maaliskuussa 2016.

ExoMars 2016 laukaisun yhteydessä ESAn johtaja Jan Worner arvioi, että ExoMars 2018 saattaa siirtyä vuodella 2020.[11] Toukokuun alussa 2016 varmistui, että laukaisu myöhästyy vähintään kahdella vuodella vuoteen 2020.[12] Syynä myöhästymiseen ovat ongelmat kulkijan ja sen laskeutumissysteemin yhteensovittamisessa.[12]

ExoMars 2016[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Maaliskuussa 2016 Proton M -kantoraketilla laukaistu ensimmäinen osa on noin 3,5 metriä korkea ja massaltaan 4300 kg.[13] Se koottiin Ranskassa, Cannesissa, ThalesAlenia Space -yhtiön tiloissa. [13] Laukaisu on toistaiseksi massiivisin laukaisu Marsiin.[14]

Ensimmäisen vaiheen kiertorata-osio on TGO eli Trace Gas Orbiter. Kiertorataluotaimen mukana on myös Schiaparelli-laskeutuja.

Piirros: TGO eli Trace Gas Obriter.

TGO[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Havaintojen tekemisen lisäksi TGO toimii viestintälinkkinä laskeutujille. TGO on suunniteltu toimimaan mahdollisimman itsenäisesti, joten sen ohjelmiston tekeminen on ollut erityisen haastavaa. [13]

TGO:n aurinkopaneelien kärkiväli on yli 17 metriä ja lautasantenni 2,2 metriä halkaisijaltaan.

TGO:n suunniteltu toimivan viisi vuotta.[15]

TGO:n havaintovälineet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

TGO:n ensisijainen tehtävä on mitata Marsin kaasukehän kaasuja kahdella spektrometrillä. Metaanin lisäksi mitattavia kaasuja ovat mm. vesihöyry, typpioksidi sekä asetyleeni. Luotaimessa on kameralaitteisto, joka pystyy erottamaan viisi metriä kooltaan olevia yksityiskohtia. Neutroni-ilmaisin voi sondata noin metrin syvyydelle saakka jäätä pinnan alta; noin kymmenen kertaa aiempaa tarkemmin.

Luotaimen neljä instrumenttia ovat:

  • NOMAD eli Nadir and Occultation for Mars Discovery sisältää kaksi infrapuna- ja yhden ultraviolettialueen spektrometrin.[16]
  • ACS eli Atmospheric Chemistry Suite koostuu sisältää kolme infrapuna-alueen spektrometriä.[16]
  • CaSSIS eli Colour and Stereo Surface Imaging System on korkean resoluution kamera. CaSSISia käytetään antamaan NOMAD ja ACS instrumenttien havainnoille geologinen ja dynaaminen konteksti.[16]
  • FREND eli Fine Resolution Epithermal Neutron Detector on neutroni-ilmaisin. Sen toiminta perustuu siihen, että kosminen taustasäteily hajottaa atomeja noin metrin syvyyteen asti Marsperästä ja osa vapautuneista neutroneista karkaa avaruuteen ja intrumentin havaittavaksi. Neutronien nopeusjakaumasta voidaan päätellä vedyn olemassaoloa ja siten myös veden olemassaoloa marsperän pintakerroksessa.[17]
Sciaparelli-malli vuodelta 2013.

Sciaparelli[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sciaparellin massa on n. 600 kg ja halkaisija noin 2 metriä. Laskeutujan tärkein tehtävä on testata laskeutumiseen liittyvää tekniikkaa. Sciaparellissa itsessään on ainoastaan akut sähkönlähteenä, joten se toimii itsenäisesti vain korkeintaan muutaman päivän.

Sciaparellin havaintovälineet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tekniikan testaamisen lisäksi Sciaparelli mittaa laskeutuessaan, ensimäistä kertaa, Marsin kaasukehän tuulta ja ominaisuuksia.

Pinnalla Sciaparelli jatkaa säätietojen ja kaasukehän mittaamista suunnitelman mukaan muutaman solin ajan, kunnes sen akuista loppuu virta. Scaparelli mittaa myös sähkökenttää, minkä perusteella voidaan määrittää sähköisten ilmiöiden merkitystä pölymyrskyjen synnyssä.[18] Laskeutujan mukana on myös kameralaitteisto.

Lento[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Laukaisuikkuna aukesi 14. päivä maaliskuuta ja kesti 12 vuorokautta.

ExoMars 2016 laukaistiin heti ikkunan avauduttua 14. maaliskuuta 2016 09:31 UTC Proton-M/Breeze-M-kantoraketilla Baikonurin avaruuskeskuksesta.[19] [20] Proton-M:n kolme vaihetta nostivat paketin avaruuteen, jossa neljäs vaihe Breeze-M otti hallinnan lennon kulusta. Breeze-M suoritti kaikkiaan neljä polttoa ExoMarsin ollessa kiinni siinä. Ensimmäisen heti laukaisun yhteydessä ja kaksi kiertoradan muuttamiseksi. Laukaisimen kapasiteetti ei riitä suoraan laukaisuun, joten jouduttiin tekemään mainitut kiertoratamanööverit.[14] Neljäs lähetti Exomars 2016:n kohti Marsia päättyen kello 20:06 UTC. [20] 21:29 voitiin vahvistaa signaalin saanti alukseen ja pian sen jälkeen myös aurinkopaneelit saatiin avattua. ExoMars 2016 on matkalla onnistuneesti kohti Marsia.

Irtoamisen jälkeen Breeze-M:n oli tarkoitus tehdä lyhyt, 12 sekunnin[21], poltto, jolla tehdä etäisyyttä ExoMarsiin.[22] Turvallisen etäisyyden päässä sen oli tarkoitus käyttää moottoreitaan vielä viimeisen kerran. Noin 1,5 minuuttia[21] kestävällä poltolla se käyttäisi ajoaineensa loppuun ja muuttaisi lentorataansa, niin ettei se joudu Marsin läheisyyteen.[22] Breeze-M:ää ei pystytty havannoimaan seurantateleskoopeilla suunnitellun manooverin aikaan aiotusti Boliviasta ja Australiasta.[21] Brasiliasta OASI-seurantateleskoopilla havaittiin, että ainakin 9 isohkoa kappaletta seuraavat ExoMarsia liki samalla radalla.[23] Oletettavasti Breeze-M:n viimeinen poltto epäonnistui ja se hajosi kappaleiksi.

ExoMarsin lennonjohtajan Michael Denisin mukaan alusten etäisyys oli useita kilometrejä Breeze-M:n hajoamisen hetkellä.[23] Oletettavasti täten se ei pystynyt vaurioittamaan ExoMarsia.[23] Varmuuttta tähän saadaan huhtikuun aikana, kun havaintolaitteet diagnosoidaan.[23]

Lentosuunnitelma[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Huhtikuussa on tarkoitus saada selville ovatko herkät havaintolaitteet kunnossa.[21]

Suunnitelmien mukaan luotain saapuu lokakuussa ja Sciaparellin laskeutuu 19. lokakuuta.[24] Sciaparelli irrotetaan emoalus TGO:sta 16. päivä eli 3 päivää ennen laskeutumista. TGO asettuu kiertoradalle. Sciaparellin tavoiteltu laskeutumisalue on 100*15 km kokokoinen ellipsin muotoinen alue, joka sijaitsee Meridiani Planumilla.[25] Alue on lähellä Marsin päiväntasaajaa ja se on verrattain tasainen osa planeetan eteläpuoliskon ylänköaluetta.[25] Sciaparelli toimii suunnitelman mukaan 19.-23. lokakuuta ja TGO välittää sen havainnot Maahan.

Sciaparellin kova laskeutuminen koostuu neljästä osasta: lämpökilpi, laskuvarjo, jarruraketit ja iskun kestävät rakenteet. Se saapuu Marsin kaasukehään nopeudella reilu 5 800 m/s. Noin 122 km korkeudella luotain törmää kaasukehään ja kaasujarrutusvaihe alkaa. Noin 11 km korkeudessa nopeus on reilu 450 m/s ja laskuvarjo avautuu. Lämpösuoja irtoaa noin 7 km korkeudessa ja alus alkaa hallita laskeutumista rakettimoottoreillaan. Laskuvarjo irtoaa noin 1,3 km korkeudessa ja nopeudessa 75 m/s. Nopeutta pienennetään edelleen rakettimoottoreilla ja 2 metrin korkeudessa nopeus on 0,55 m/s ja moottori sammutetaan ja aluksen annetaan pudota loppumatka. Sciaparelli on suunniteltu kestämään n. 3 m/s törmäys maahan.[13]

Joulukuussa 2016 TGO aloittaa ratamanöverit, joilla ilmajurrutuksen avulla kiertorata lasketaan noin 400 km:iin. TGO:n on suunniteltu toimivan tammikuuhun 2019, mutta polttoainetta riittää periaatteessa ainakin vuoteen 2022 saakka.[13]

Kulkijan alustava laskeutumispaikka Oxia Planum.

ExoMars 2018[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Laskeutujan ja kulkijan yhteismassa on noin 2000 kg.

Kulkija[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

ExoMars 2018 -kulkijan mallin proto vuodelta 2006.

ExoMars-kulkija on massaltaan noin 310 kg eli n. 100 kg enemmän kuin vastaavan luokan Spirit- ja Opportunity-kulkijoilla. Pyörillä rullaamisen lisäksi kulkija pystyy liikkumaan kävelemällä.[13]

Suurin uutuus on kulkijassa oleva noin 2 metrin syvyyteen yltävä pora. [13]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. http://www.spacenews.com/civil/110621-french-concerns-exomars-plan-doubt.html French Concerns Throw ExoMars Plan Into Doubt, spaceNews, 21.6.2011
  2. http://www.spacenews.com/civil/110624-france-britain-reluctant-exomars.html
  3. http://www.spaceflight.esa.int/aurora_dev/aurorahome/object_136.htm ExoMars - Mission Architecture 2009-02-22 European Space Exploration Programme
  4. http://mepag.jpl.nasa.gov/meeting/mar-09/05_ESA_Update_MEPAG_09_Final.ppt European Mars Exploration Scene
  5. http://www.esa.int/esaCP/SEMUPQ4DHNF_index_0.html Ministers meet to define the role of space in delivering Europe's global objectives
  6. http://www.internationalreporter.com/News-2247/ExoMars-Rover-on-Track-for-2013-Launch.html 2007-06-17
  7. http://www.space.com/news/091218-exomars-mission.html
  8. http://www.esa.int/esaCP/SEMFR8808BE_Finland_0.html
  9. http://www.spacenews.com/civil/100802-payload-selected-mars-mission.html
  10. a b Euroopan Mars-mönkijälle valittiin laskeutumispaikka www.avaruus.fi. Viitattu 4.12.2015.
  11. Hyvää matkaa Marsiin! | Tiedetuubi www.tiedetuubi.fi. Viitattu 20.3.2016.
  12. a b ExoMars-mönkijän lähtö siirtyy vuodelle 2020 www.avaruus.fi. Viitattu 5.5.2016.
  13. a b c d e f g Nyt NASA katsoo vain sivusta: eurooppalainen ExoMars esiteltiin (video) | Tiedetuubi www.tiedetuubi.fi. Viitattu 29.11.2015.
  14. a b ExoMars soitti jo kotiin: kaikki hyvin, on matkalla kohti Marsia | Tiedetuubi www.tiedetuubi.fi. Viitattu 20.3.2016.
  15. ExoMars vie Ilmatieteen laitoksen tutkimuslaitteita Marsiin - Tiedotearkisto - Ilmatieteen laitos ilmatieteenlaitos.fi. Viitattu 13.3.2016.
  16. a b c ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments exploration.esa.int. Viitattu 14.5.2016.
  17. ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments - FREND exploration.esa.int. Viitattu 14.5.2016.
  18. Marsiin saapuu lokakuussa luotain - laskeutumisalueesta julkistettiin kuvia www.avaruus.fi. Viitattu 18.8.2016.
  19. ExoMars Factsheet European Space Agency. Viitattu 13.3.2016.
  20. a b ExoMars launch updates European Space Agency. Viitattu 14.3.2016.
  21. a b c d Did ExoMars Narrowly Escape a Launch Disaster? Popular Mechanics. 22.3.2016. Viitattu 28.3.2016.
  22. a b Huhu: ExoMars-luotain vältti juuri ja juuri katastrofin | Tiedetuubi www.tiedetuubi.fi. Viitattu 28.3.2016.
  23. a b c d ExoMars Mission Narrowly Avoids Exploding Booster - Universe Today Universe Today. Viitattu 28.3.2016. en-US
  24. Timeline for ExoMars 2016 exploration.esa.int. Viitattu 20.3.2016.
  25. a b esa: Spotlight on Schiaparelli’s landing site European Space Agency. Viitattu 18.8.2016.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta ExoMars.