ExoMars on ESA:n ja Roskosmosin Mars-luotainprojekti, jossa laukaistiin vuonna 2016 kiertorataluotain ja 2022 on tarkoitus laukaista kulkijaluotain Marsiin. Luotaimet laukaistaan kahdella Proton-rakettilaukaisulla. Luotaimilla on tarkoitus etsiä jälkiä elämästä.
Exomars 2016 eli ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) kiertorataluotain ja kokeellinen Schiaparelli (EDM stationary lander) -laskeutuja laukaistiin onnistuneesti kohti Marsia 14. maaliskuuta 2016. Laskeutuja ja kiertorataluotain irrotettiin suunnitellusti toisistaan 16. päivä lokakuuta 2016 ja ne saapuivat Marsiin 19. päivä. Schiaparellin oli määrä laskeutua Marsiin ja TGO:n asettua kiertoradalle. Schiaparellin signaali katosi laskeutumisen loppuvaiheessa. Sen laskuvarjo ilmeisesti irtosi liian aikaisin ja laskeutuja tuhoutui lopulta törmäyksessä Marsin pintaan. Lennon pääosa eli TGO asettui onnistuneesti aiotulle kiertoradalle ja toimii normaalisti.
ExoMarsin toinen eli osa kulkijaluotain siirtyi ensin kahdella vuodella aiotusta 2018 vuoteen 2020 ja edelleen vuonna 2020 vuoteen 2022. 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
ESAn hanke ExoMars-projekti alkoi vuonna 2002 ESA:n itsenäisenä hankkeena.
Kesällä 2011 ESA:n osuuden Exomarsista arveltiin olevan 1 miljardia euroa. https://archive.today/20120526101130/http://www.spacenews.com/civil/110621-french-concerns-exomars-plan-doubt.html French Concerns Throw ExoMars Plan Into Doubt, spaceNews, 21.6.2011 Ranska ja Englanti, jotka rahoittavat yhteensä 35% sidostusta 850 miljoonan euron panostuksesta, lausuivat julkisesti kesäkuun lopulla 2011 epäilynsä projektin toteutumisesta.Spacenews.com
Alkuperäinen ESA:n suunnitelma 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.http://www.spaceflight.esa.int/aurora_dev/aurorahome/object_136.htm ExoMars - Mission Architecture 2009-02-22 European Space Exploration Programme http://mepag.jpl.nasa.gov/meeting/mar-09/05_ESA_Update_MEPAG_09_Final.ppt European Mars Exploration Scene Ministers meet to define the role of space in delivering Europe's global objectives Esa Ajokki painaa 205 kiloa.http://www.internationalreporter.com/News-2247/ExoMars-Rover-on-Track-for-2013-Launch.html 2007-06-17http://www.space.com/news/091218-exomars-mission.html
Suomesta ExoMarsiin voisi tulla Marsin kaasukehää mittaavia laitteita.http://www.esa.int/esaCP/SEMFR8808BE_Finland_0.html Elokuun alussa 2010 ESA ilmoitti valinneensa ExoMars Trace Gas Orbiter-avaruusalukseen viisi tieteellistä avaruulaitettahttps://archive.today/20120526101132/http://www.spacenews.com/civil/100802-payload-selected-mars-mission.html, 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 ESA joutui ottamaan NASAn partneriksi Exomars-missioonsa projektin kustannusten ja teknisten vaikeuksien kasvaessa 2000-luvulla. Vuodesta 2009 sen kehitystyötä toteutettiin 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 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. Lopullisesti laskeutumispaikka valitaan puoli vuotta ennen laukaisua.
ExoMars 2016 laukaistaan ExoMars 2016 laukaistiin onnistuneesti matkaan maaliskuussa 2016.
Exomars-kulkija myöhästyy ExoMars 2016:n laukaisun yhteydessä ESAn johtaja Jan Worner arvioi, että ExoMars 2018 saattaa siirtyä vuodelle 2020. Toukokuun alussa 2016 varmistui, että laukaisu myöhästyy vähintään kahdella vuodella vuoteen 2020. Syynä myöhästymiseen ovat ongelmat kulkijan ja sen laskeutumissysteemin yhteensovittamisessa. Maaliskuussa 2020 tiedotettiin laukaisun edelleen viivästyvän loppuvuoteen 2022. Syyksi kerrottiin ongelmat laskuvarjon ja elektroniikan kanssa. Laskuvarjojärjestelmän testaus epäonnistui toukokuussa ja elokuussa 2019. Joitakin elektroniikan osia joudutaan palauttamaan valmistajille.
ExoMars 2016 Maaliskuussa 2016 Proton M -kantoraketilla laukaistu ensimmäinen osa on noin 3,5 metriä korkea ja massaltaan 4300 kg. Se koottiin Ranskassa, Cannesissa, ThalesAlenia Space -yhtiön tiloissa. Laukaisu on toistaiseksi massiivisin laukaisu Marsiin.
Ensimmäisen vaiheen kiertorata-osio on TGO eli Trace Gas Orbiter. Kiertorataluotaimen mukana on myös Schiaparelli-laskeutuja. thumb|Piirros: TGO eli Trace Gas Obriter.
TGO
Havaintojen tekemisen lisäksi TGO toimii viestintälinkkinä laskeutujille. TGO on suunniteltu toimimaan mahdollisimman itsenäisesti, joten sen ohjelmiston tekeminen on ollut erityisen haastavaa.
TGO:n aurinkopaneelien kärkiväli on yli 17 metriä ja lautasantenni 2,2 metriä halkaisijaltaan.
TGO:n suunniteltu toimivan viisi vuotta.
TGO:n havaintovälineet TGO:n 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. ACS eli Atmospheric Chemistry Suite koostuu sisältää kolme infrapuna-alueen spektrometriä.
CaSSIS eli Colour and Stereo Surface Imaging System on korkean resoluution kamera. CaSSISia käytetään antamaan NOMAD ja ACS instrumenttien havainnoille geologinen ja dynaaminen konteksti.
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.
Schiaparelli pienoiskuva|Schiaparelli-malli vuodelta 2016.
Schiaparellin massa on noin 600 kg ja halkaisija noin kaksi metriä. Laskeutujan tärkein tehtävä on testata laskeutumiseen liittyvää tekniikkaa. Schiaparellissa itsessään on ainoastaan akut sähkönlähteenä, joten se toimii itsenäisesti vain korkeintaan muutaman päivän. Lennon aikana Schiaparelli viestii Maahan TGO:n kautta. Laskeutumisen jälkeen luotain lähettää purskeissa mittausdataansa lähinnä olevan sopivan kiertorataluotaimen kautta. Luotaimen UHF-signaalia pyritään laskeutumisvaiheessa kuuntelemaan myös suoraan Maan teleskoopeilla.
Schiaparellin havaintovälineet Tekniikan testaamisen lisäksi Schiaparelli laskeutuessaan mittaa ensimmäistä kertaa Marsin kaasukehän tuulta ja ominaisuuksia.
Pinnalla Schiaparelli 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. Laskeutujan mukana on myös kameralaitteisto.
Lento 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. 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. Neljäs lähetti Exomars 2016:n kohti Marsia päättyen kello 20:06 UTC. 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, poltto, jolla piti tehdä etäisyyttä ExoMarsiin. Turvallisen etäisyyden päässä sen oli tarkoitus käyttää moottoreitaan vielä viimeisen kerran. Noin 1,5 minuuttia kestävällä poltolla se käyttäisi ajoaineensa loppuun ja muuttaisi lentorataansa, niin ettei se joudu Marsin läheisyyteen. Breeze-M:ää ei pystytty havainnoimaan seurantateleskoopeilla suunnitellun manooverin aikaan aiotusti Boliviasta ja Australiasta. Brasiliasta OASI-seurantateleskoopilla havaittiin, että ainakin yhdeksän isohkoa kappaletta seurasi ExoMarsia liki samalla radalla. 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. Oletettavasti täten se ei pystynyt vaurioittamaan ExoMarsia. Huhtikuun puoliväliin mennessä suoritettujen diagnostiikka- ja muiden toimenpiteiden perusteella alus ja havaintolaitteet olivat kunnossa.http://exploration.esa.int/mars/57720-first-light-for-exomars/
Schiaparelli irtaantui TGO:sta suunnitellusti 16. lokakuuta 14:42 UTC ja vahvistus tästä annettiin 17:27 UTC.http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/ExoMars/Live_updates_ExoMars_arrival_and_landing Marsiin saapumisen aikaan viestintäviive Maan ja Marsin välillä on 9:48 minuuttia.
Schiaparelli Schiaparellin oli määrä laskeutua Marsiin 19. päivä. Luotain osui Marsin kaasukehään noin 14:42 UTC, jolloin laskeutumisen pinnalle piti tapahtua noin 14:48 UTC. Laskeutumista pystyttiin seuraamaan Intiassa sijaitsevalla Giant Metrewave Radio Telescope:lla, kunnes signaaliyhteys katosi laskeutumisen loppuvaiheessa. Heikon signaaliyhteyden katkeaminen sinänsä ei ollut yllätys. Seuraavaksi tietoja laskeutumisesta saatiin Mars Express -satelliitilta ja Mars Reconnaissance Orbiterilta, MAVEN:ilta sekä edelleen TGO:lta. Alustavien tietojen mukaan signaali katkesi laskeutumisen loppuvaiheessa, jota ennen tiedot olivat nominaalisia. Laskuvarjo irtosi ilmeisesti liian aikaisin. Jarruraketit toimivat joitakin sekunteja, mutta nekin sammuivat liian aikaisin ja niin Schiaparelli tuhoutui törmäyksessä Marsin pintaan. Koska raketit toimivat vain hetken on mahdollista, että lähes kaikki ajoaine oli mukana törmäyshetkellä ja alus räjähti törmäyksessä. Arvioiden mukaan alus putosi 2-4 kilometrin korkeudesta ja osumisnopeus oli enemmän kuin 300 km/h. pienoiskuva|MRO:n 25. lokakuuta HiRISE-kameralla ottama kuva, jossa erottuu kolme kohdetta. Tumma pyöreä kraatteri johon luotain osui ja sen ympärillä heitealue. Tästä itään 1,4 kilometriä oleva kohde on todenneköisesti lämpökilpi. Kraatterista 0,9 kilometriä etelään oleva kohde on laskuvarjo ja takalämpökilpi.