Il nuovo programma congiunto di esplorazione su Marte della NASA e dell'ESA sta rapidamente avanzando per attuare un quadro concordato per costruire un'ambiziosa nuova generazione di orbiter e lander del pianeta rosso a partire dalle finestre di lancio del 2016 e del 2018.
L'Orbiter della missione ExoMars Trace Gas (TGM), a guida europea, è stato selezionato come il primo veicolo spaziale dell'iniziativa congiunta e verrà lanciato a gennaio 2016 a bordo di un razzo Atlas 5 fornito dalla NASA per una crociera di 9 mesi su Marte. Lo scopo è studiare i gas in traccia nell'atmosfera marziana, in particolare le fonti e la concentrazione di metano che ha implicazioni biologiche significative. Quantità variabili di metano sono state rilevate da un orbita marziano e da telescopi terrestri sulla terra. L'orbita sarà probabilmente accompagnata da un piccolo lander statico fornito dall'ESA e soprannominato il modulo dimostratore di entrata, discesa e atterraggio (EDM).
Il programma Mars della NASA sta spostando la sua strategia scientifica per coincidere con la nuova joint venture con l'ESA e anche per basarsi sulle recenti scoperte dell'attuale flotta internazionale di orbiter marziani ed esploratori di superficie Spirit, Opportunity e Phoenix (vedi i miei precedenti mosaici su Marte). Doug McCuiston, direttore della NASA Mars Exploration presso il quartier generale della NASA, mi ha detto in un'intervista che "la NASA sta rapidamente progredendo da" Follow the Water "attraverso la valutazione dell'abitabilità e passando al tema" Seeking the Signs of Life ". La ricerca diretta della vita è probabilmente un ago nel pagliaio, ma le firme della vita passata o presente possono essere più diffuse attraverso sostanze organiche, fonti di metano, ecc. ”.
La NASA e l'ESA pubblicheranno un “Annuncio di opportunità per l'orbiter nel gennaio 2010” sollecitando proposte per una suite di strumenti scientifici secondo McCuiston. “Gli strumenti scientifici saranno selezionati in modo competitivo. Sono aperti alla partecipazione di scienziati statunitensi che possono anche fungere da investigatori principali (PI) ". Le proposte sono in scadenza tra 3 mesi e saranno valutate congiuntamente dalla NASA e dall'ESA. Le selezioni di strumenti sono previste per l'annuncio nel luglio 2010 e l'intero costo degli strumenti finanziati dalla NASA è limitato a $ 100 milioni.
"La missione del 2016 deve ancora essere formalmente approvata dalla NASA dopo una revisione preliminare del progetto, che avverrà alla fine del 2010 o all'inizio del 2011. I finanziamenti fino a quel momento sono coperti dal cuneo Next Decade del Programma Mars, in cui tutte le missioni di nuovo inizio rimangono fino all'approvazione o no, da parte dell'Agenzia ”, mi ha detto McCuiston. Il Consiglio dei ministri dell'ESA ha appena dato il via libera e ha formalmente approvato un budget iniziale di 850 milioni di euro ($ 1,2 miliardi) per iniziare ad attuare il programma ExoMars per le missioni 2016 e 2018 il 17 dicembre presso la sede dell'ESA a Parigi, Francia. Altri 150 milioni di euro saranno richiesti entro due anni per completare il fabbisogno finanziario per entrambe le missioni.
L'ESA ha dovuto ritardare ripetutamente il proprio programma di veicoli spaziali ExoMars da quando è stato annunciato diversi anni fa a causa della crescente complessità, budget insufficienti e sfide tecniche con conseguente declassamento degli obiettivi scientifici e riduzione del peso del carico utile scientifico terrestre. Il rover ExoMars era originariamente programmato per il lancio nel 2009 ed è ora impostato per il 2018 come parte della nuova architettura.
L'orbiter Trace Gas combina elementi dell'orbiter ExoMars proposto in precedenza dall'ESA e l'orbiter Mars Science proposto dalla NASA. Come attualmente previsto, il veicolo spaziale avrà una massa di circa 1100 kg e un carico scientifico di circa 115 kg, il minimo ritenuto necessario per raggiungere i suoi obiettivi. Gli strumenti devono essere estremamente sensibili al fine di essere in grado di rilevare l'identità e la concentrazione estremamente bassa di gas in traccia atmosferica, caratterizzando la variazione spaziale e temporale del metano e di altre specie importanti, individuando l'origine di origine dei gas in traccia e determinando se sono causato da processi biologici o geologici. Gli attuali modelli fotochimici non possono spiegare la presenza di metano nell'atmosfera martain né la sua rapida comparsa e distruzione nello spazio, nel tempo o nella quantità.
Tra gli strumenti previsti vi sono un rilevatore e un mappatore di gas in traccia, una termocamera ad infrarossi e una telecamera grandangolare e una telecamera stereo a colori ad alta risoluzione (risoluzione 1-2 metro). "Tutti i dati saranno condivisi congiuntamente e saranno conformi alle politiche della NASA sull'accesso e la pubblicazione completamente aperti nel Planetary Data System", ha dichiarato McCuiston.
Un altro obiettivo chiave dell'orbiter sarà stabilire una capacità di inoltro dei dati per tutte le missioni di superficie fino al 2022, a partire dal lander 2016 e due rover previsti per il 2018. Questo periodo potrebbe potenzialmente coincidere con le missioni Mars Sample Return, un obiettivo ricercato da molti scienziati.
Se il budget lo consente, l'ESA prevede di trasferire sulle spalle un piccolo lander compagno (EDM) che testerebbe le tecnologie critiche per le missioni future. McCuiston mi ha informato che “L'obiettivo di questo dimostratore di tecnologia dell'ESA è la convalida della capacità di sbarcare carichi utili moderati, quindi la selezione del sito di atterraggio non sarà guidata dalla scienza. Quindi aspettati qualcosa come Meridiani o Gusev: grande, piatto e sicuro. La NASA assisterà l'ingegneria dell'ESA come richiesto e nei limiti ITAR. " L'EDM utilizzerà per atterrare paracadute, radar e gruppi di propulsori a propulsione liquida pulsanti.
"L'ESA pianifica una richiesta competitiva di strumenti sul loro carico utile di 3-4 kg", ha spiegato McCuiston. "L'annuncio di opportunità sarà aperto anche ai proponenti statunitensi, quindi potrebbero esserci alcuni PI statunitensi. L'ESA vuole che una telecamera "dimostri" di essere arrivata a terra. Altrimenti non è previsto un ruolo significativo per la NASA nell'EDM ”.
Il lander probabilmente avrebbe funzionato come stazione meteorologica e avrebbe una vita relativamente breve, forse 8 sol o giorni marziani, a seconda della capacità delle batterie. L'ESA non include una fonte di energia a lungo termine, ad esempio da array solari, quindi la scienza di superficie sarà quindi limitata nella durata.
L'orbita e il lander si separerebbero all'arrivo su Marte. L'orbita utilizzerà una serie di manovre di aerobraking per stabilirsi infine in un'orbita scientifica circolare alta 400 km inclinata di circa 74 gradi.
L'architettura congiunta di Marte è stata formalmente concordata l'estate scorsa in un incontro bilaterale tra Ed Weiler (NASA) e David Southwood (ESA) a Plymouth, Regno Unito. Weiler è amministratore associato della NASA per la direzione della missione scientifica e Southwood è direttore della scienza e dell'esplorazione robotica dell'ESA. Hanno firmato un accordo creando la Mars Exploration Joint Initiative (MEJI) che fondamentalmente sposa i programmi Mars della NASA e dell'ESA e delinea le loro rispettive responsabilità e gli obiettivi del programma.
"La chiave per andare avanti nell'esplorazione di Marte è la collaborazione internazionale con l'Europa", mi ha detto Weiler in un'intervista. "Non abbiamo abbastanza soldi per svolgere queste missioni separatamente. Le cose facili sono state fatte e le nuove sono più complesse e costose. Il superamento dei costi su Mars Science Lab (MSL) ha creato problemi di bilancio per le future missioni su Marte ”. Per pagare il superamento di MSL, i fondi devono essere prelevati dalle future allocazioni di bilancio su Marte dagli anni fiscali 2010-2014.
“Il 2016 è un logico punto di partenza per lavorare insieme. La NASA può svolgere una missione nel 2016 se lavoriamo con l'Europa ma non se lavoriamo da soli. Possiamo fare molto di più lavorando insieme poiché entrambi abbiamo gli stessi obiettivi scientificamente e vogliamo svolgere gli stessi tipi di missione ”. Weiler e Southwood hanno incaricato i rispettivi team scientifici di incontrarsi e definire un approccio realistico e scientificamente giustificabile. Weiler mi ha spiegato che il suo obiettivo e la sua speranza era di ripristinare un'entusiasmante architettura di Marte con il lancio di un nuovo veicolo spaziale in ogni occasione che si verifica ogni 26 mesi e che fa avanzare lo stato dell'arte per la scienza. "È molto importante dimostrare una nuova tecnologia fondamentale per ogni missione successiva".
Maggiori informazioni sul piano di missione 2018 e oltre in un rapporto di follow-up.
