Chương trình thám hiểm sao Hỏa chung mới của NASA và ESA đang nhanh chóng đẩy mạnh để thực hiện một khuôn khổ đã được thống nhất để xây dựng một thế hệ quỹ đạo và tàu đổ bộ hành tinh đỏ đầy tham vọng bắt đầu từ các cửa sổ khởi động năm 2016 và 2018.
Tàu quỹ đạo ExoMars Trace Gas Mission (TGM) do Châu Âu dẫn đầu đã được chọn làm tàu vũ trụ đầu tiên của sáng kiến chung và chuẩn bị phóng vào tháng 1 năm 2016 trên tàu tên lửa Atlas 5 do NASA cung cấp cho hành trình 9 tháng tới Sao Hỏa. Mục đích là để nghiên cứu các loại khí trong khí quyển martian, đặc biệt là các nguồn và nồng độ metan có ý nghĩa sinh học quan trọng. Một lượng lớn khí mêtan đã được phát hiện bởi một quỹ đạo sao hỏa và kính thiên văn trên mặt đất trên trái đất. Quỹ đạo có thể sẽ được đi kèm với một tàu đổ bộ tĩnh nhỏ do ESA cung cấp và được đặt tên là Mô-đun trình diễn, hạ cánh và hạ cánh (EDM).
Chương trình Sao Hỏa của NASA đang thay đổi chiến lược khoa học của mình để trùng với liên doanh mới với ESA và cũng để xây dựng dựa trên những khám phá gần đây từ hạm đội quỹ đạo sao hỏa và thám hiểm bề mặt hiện tại Spirit, Cơ hội và Phượng hoàng (xem tranh khảm của tôi trước đây). Doug McCuiston, giám đốc thám hiểm sao Hỏa của NASA tại NASA HQ đã nói với tôi trong một cuộc phỏng vấn rằng, NASA NASA đang tiến bộ nhanh chóng từ ‘Theo dõi Water Water thông qua việc đánh giá khả năng cư trú và theo chủ đề‘ Tìm kiếm Dấu hiệu của sự sống. Nhìn trực tiếp vào cuộc sống có lẽ là một cây kim trong đống cỏ khô, nhưng chữ ký của cuộc sống trong quá khứ hoặc hiện tại có thể được lan truyền rộng hơn thông qua các chất hữu cơ, nguồn khí mêtan, vv.
Theo báo cáo của McCuiston, NASA và ESA sẽ đưa ra một Thông báo về Cơ hội cho quỹ đạo vào tháng 1 năm 2010. Các dụng cụ khoa học sẽ được lựa chọn cạnh tranh. Họ sẵn sàng tham gia bởi các nhà khoa học Hoa Kỳ, những người cũng có thể đóng vai trò là Điều tra viên chính (PI,). Các đề xuất được đưa ra trong 3 tháng và sẽ được NASA và ESA cùng đánh giá. Các lựa chọn công cụ được nhắm mục tiêu công bố vào tháng 7 năm 2010 và toàn bộ chi phí cho các công cụ do NASA tài trợ có chi phí giới hạn ở mức 100 triệu đô la.
Nhiệm vụ năm 2016 vẫn phải được NASA chính thức phê duyệt sau khi xem xét thiết kế sơ bộ, sẽ diễn ra vào cuối năm 2010 hoặc đầu năm 2011. Tiền tài trợ cho đến khi đó được bao phủ trong nêm Thập kỷ tiếp theo của Chương trình Sao Hỏa, nơi tất cả các nhiệm vụ khởi đầu mới cư trú cho đến khi được phê duyệt , hoặc không, bởi Agency Agency, McCuiston nói với tôi. Hội đồng Bộ trưởng ESA chỉ cần đưa ra ánh sáng xanh, và chính thức phê duyệt ngân sách ban đầu là 850 triệu euro (1,2 tỷ USD) để bắt đầu thực hiện chương trình ExoMars cho các nhiệm vụ năm 2016 và 2018 vào ngày 17 tháng 12 tại Trụ sở ESA ở Paris, Pháp. 150 triệu euro khác sẽ được yêu cầu trong vòng hai năm để hoàn thành yêu cầu tài trợ cho cả hai nhiệm vụ.
ESA đã phải liên tục trì hoãn chương trình tàu vũ trụ ExoMars của mình kể từ khi nó được công bố vài năm trước do sự phức tạp ngày càng tăng, ngân sách không đủ và các thách thức kỹ thuật dẫn đến giảm các mục tiêu khoa học và giảm trọng lượng của khoa học hạ cánh. Rover ExoMars ban đầu được lên kế hoạch ra mắt vào năm 2009 và hiện được thiết lập cho năm 2018 như là một phần của kiến trúc mới.
Quỹ đạo Trace Gas kết hợp các yếu tố của quỹ đạo ExoMars được đề xuất trước đó của ESA và quỹ đạo Sao Hỏa được đề xuất của NASA. Như hiện tại đã hình dung tàu vũ trụ sẽ có khối lượng khoảng 1100 kg và mang trọng tải khoa học khoảng 115 kg, mức tối thiểu được coi là cần thiết để hoàn thành mục tiêu. Các thiết bị phải có độ nhạy cao để có thể phát hiện danh tính và nồng độ cực thấp của khí vi lượng trong khí quyển, đặc trưng cho sự biến đổi theo không gian và thời gian của khí mêtan và các loài quan trọng khác, xác định nguồn gốc của khí theo dõi và xác định xem chúng có phải là gây ra bởi các quá trình sinh học hoặc địa chất. Các mô hình quang hóa hiện tại không thể giải thích sự hiện diện của khí mêtan trong khí quyển martain cũng như sự xuất hiện và phá hủy nhanh chóng của nó trong không gian, thời gian hoặc số lượng.
Trong số các thiết bị được lên kế hoạch là máy dò và dò bản đồ khí, thiết bị chụp ảnh hồng ngoại nhiệt và cả camera góc rộng và camera màu sắc độ phân giải cao (độ phân giải 1 - 2 mét). McCuiston cho biết, tất cả các dữ liệu sẽ được chia sẻ chung và sẽ tuân thủ các chính sách của NASA về quyền truy cập hoàn toàn mở và đăng vào Hệ thống dữ liệu hành tinh.
Một mục tiêu quan trọng khác của quỹ đạo sẽ là thiết lập khả năng chuyển tiếp dữ liệu cho tất cả các nhiệm vụ bề mặt cho đến năm 2022, bắt đầu từ tàu đổ bộ năm 2016 và hai rovers dự kiến cho năm 2018. Khung thời gian này có thể trùng với các nhiệm vụ Trả lại mẫu của Sao Hỏa, mục tiêu tìm kiếm từ lâu của nhiều người các nhà khoa học.
Nếu ngân sách cho phép, ESA có kế hoạch cõng một tàu đổ bộ đồng hành nhỏ (EDM) sẽ thử nghiệm các công nghệ quan trọng cho các nhiệm vụ trong tương lai. McCuiston thông báo cho tôi rằng, Mục tiêu của Trình diễn công nghệ ESA này là xác nhận khả năng hạ cánh trọng tải vừa phải, do đó việc lựa chọn địa điểm hạ cánh sẽ không theo định hướng khoa học. Vì vậy, mong đợi một cái gì đó như Meridiani hoặc Gusev, lớn, an toàn. NASA sẽ hỗ trợ kỹ thuật ESA theo yêu cầu và trong các ràng buộc của ITAR. EDM sẽ sử dụng dù, radar và cụm máy đẩy đẩy chất lỏng xung để hạ cánh.
McCuiston giải thích một cuộc gọi cạnh tranh cho các công cụ trên trọng tải 3-4 kg của họ, McCuiston giải thích. Thông báo về Cơ hội cũng sẽ được mở cho những người đề xuất tại Hoa Kỳ, vì vậy có thể có một số PI PI Hoa Kỳ. ESA muốn có một chiếc máy ảnh để chứng minh rằng họ đã chạm đất. Mặt khác, không có vai trò quan trọng nào được lên kế hoạch cho NASA trong EDM.
Tàu đổ bộ có khả năng hoạt động như một trạm thời tiết và có thời gian tồn tại tương đối ngắn, có thể là 8 ngày Sols hoặc martian, tùy thuộc vào dung lượng của pin. ESA không bao gồm nguồn năng lượng dài hạn, chẳng hạn như từ các mảng năng lượng mặt trời, do đó khoa học bề mặt sẽ bị hạn chế về thời gian.
Quỹ đạo và tàu đổ bộ sẽ tách ra khi đến Sao Hỏa. Quỹ đạo sẽ sử dụng một loạt các thao tác nhào lộn trên không để cuối cùng định cư thành một quỹ đạo khoa học hình tròn cao 400 km nghiêng khoảng 74 độ.
Kiến trúc sao Hỏa chung đã chính thức được thỏa thuận vào mùa hè năm ngoái tại cuộc gặp song phương giữa Ed Weiler (NASA) và David Southwood (ESA) ở Plymouth, Vương quốc Anh. Weiler là Quản trị viên Liên kết của NASA cho Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học và Southwood là Giám đốc Khoa học và Khám phá Robot của ESA. Họ đã ký một thỏa thuận tạo ra Sáng kiến chung thám hiểm sao Hỏa (MEJI), về cơ bản đã kết hợp các chương trình sao Hỏa của NASA và ESA và phân định trách nhiệm và mục tiêu chương trình tương ứng của họ.
Chìa khóa để tiến về thám hiểm sao Hỏa là hợp tác quốc tế với Châu Âu, Weiler nói với tôi trong một cuộc phỏng vấn. Chúng tôi không có tiền để thực hiện các nhiệm vụ này một cách riêng biệt. Những điều dễ dàng đã được thực hiện và những cái mới phức tạp và đắt tiền hơn. Chi phí vượt mức trên Mars Science Lab (MSL) đã tạo ra các vấn đề về ngân sách cho các nhiệm vụ sao hỏa trong tương lai. Để trả tiền cho việc vượt quá MSL, các khoản tiền phải được lấy từ phân bổ ngân sách trong tương lai từ năm tài chính 2010 đến 2014.
Năm 2016 là một điểm khởi đầu hợp lý để làm việc cùng nhau. NASA có thể có một nhiệm vụ năm 2016 nếu chúng ta làm việc với châu Âu nhưng không phải nếu chúng ta làm việc một mình. Chúng tôi có thể làm được nhiều hơn thế bằng cách làm việc cùng nhau vì cả hai chúng tôi đều có cùng mục tiêu một cách khoa học và muốn thực hiện cùng một loại nhiệm vụ. Weiler và Southwood đã hướng dẫn các nhóm khoa học tương ứng của họ gặp gỡ và đưa ra một cách tiếp cận thực tế và khoa học. Weiler giải thích cho tôi rằng mục tiêu và hy vọng của anh ấy là khôi phục một kiến trúc sao Hỏa thú vị với việc phóng tàu vũ trụ mới vào mọi cơ hội xảy ra cứ sau 26 tháng và thúc đẩy khoa học phát triển. Một phần rất quan trọng để chứng minh một công nghệ mới quan trọng trên mỗi nhiệm vụ tiếp theo.
Thông tin thêm về kế hoạch nhiệm vụ năm 2018 và hơn thế nữa trong báo cáo tiếp theo.
