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Rosalind Franklin (rover)

Rosalind Franklin , [4] anteriormente conocido como el rover ExoMars , es un rover robótico planificado para Marte , parte del programa internacional ExoMars liderado por la Agencia Espacial Europea y la Corporación Estatal Rusa. [5] [6] El lanzamiento de la misión estaba previsto para julio de 2020, [7] pero se pospuso hasta 2022. [8] La invasión rusa de Ucrania ha provocado un retraso indefinido del programa, ya que los estados miembros de la ESA votaron suspender la misión conjunta con Rusia; [9] En julio de 2022, la ESA puso fin a su cooperación en el proyecto con Rusia. [10] A partir de mayo de 2022, no se espera que el lanzamiento del rover se produzca antes de 2028 debido a la necesidad de una nueva plataforma de aterrizaje no rusa. [3] [11]

El plan original requería un vehículo de lanzamiento ruso, un modelo de portaaviones de la ESA y un módulo de aterrizaje ruso llamado Kazachok , [12] que desplegaría el rover en la superficie de Marte. [13] Una vez que hubiera aterrizado de manera segura, el rover impulsado por energía solar comenzaría una misión de siete meses (218 soles ) para buscar la existencia de vida pasada en Marte . El Trace Gas Orbiter (TGO), lanzado en 2016, funcionará como satélite de retransmisión de datos de Rosalind Franklin y el módulo de aterrizaje. [14]

El rover lleva el nombre de Rosalind Franklin , una química británica y pionera del ADN.

Historia

Diseño

El rover Rosalind Franklin es un vehículo autónomo de seis ruedas con una masa de aproximadamente 300 kg (660 lb), aproximadamente un 60% más que los Mars Exploration Rovers Spirit y Opportunity de 2004 de la NASA , [15] pero aproximadamente un tercio de los dos rovers más recientes de la NASA: El rover Curiosity , lanzado en 2011, y el rover Perseverance , lanzado en 2020. La ESA volvió a este diseño de rover original después de que la NASA descubriera su participación en una misión conjunta de rover que se estudió de 2009 a 2012.

El rover llevará un taladro de muestreo subterráneo de 2 metros (6 pies 7 pulgadas) y un cajón de laboratorio analítico (ALD), que soportará los nueve 'Pasteur [ ¿por qué? ] instrumentos científicos de carga útil. El rover buscará biomoléculas o firmas biológicas de vidas pasadas. [16] [1] [17] [18] [19]

Vehículo gemelo

Como todos los demás rovers marcianos, el equipo de ExoMars también construyó un rover gemelo para Rosalind Franklin, conocido secamente como Ground Test Model (GTM), con el sobrenombre de Amalia . Este modelo de prueba toma prestado su nombre de la profesora Amalia Ercoli Finzi , una reconocida astrofísica con amplia experiencia en la dinámica de los vuelos espaciales. Hasta ahora, Amalia ha demostrado perforar muestras de suelo hasta 1,7 metros y operar todos los instrumentos mientras envía datos científicos al Centro de Control de Operaciones del Rover (ROCC), el centro operativo que orquestará la itinerancia del rover construido en Europa en Marte. Actualmente se encuentra en un simulador del terreno de Marte en las instalaciones de ALTEC en Turín. Los ingenieros están utilizando el rover Amalia para recrear diferentes escenarios y ayudarlos a tomar decisiones que mantendrán a Rosalind segura en el desafiante entorno de Marte y para ejecutar operaciones arriesgadas, desde conducir por las laderas marcianas en busca del mejor camino para operaciones científicas hasta perforar y analizar rocas. [20]

Construcción

El principal constructor del rover, la división británica de Airbus Defence and Space , comenzó a adquirir componentes críticos en marzo de 2014. [21] En diciembre de 2014, los estados miembros de la ESA aprobaron la financiación para el rover, que se enviará en el segundo lanzamiento en 2018. , [22] pero la insuficiencia de fondos ya había comenzado a amenazar con un retraso del lanzamiento hasta 2020. [23] Las ruedas y el sistema de suspensión fueron pagados por la Agencia Espacial Canadiense y fueron fabricados por MDA Corporation en Canadá. [21] Cada rueda tiene 25 cm (9,8 pulgadas) de diámetro. [24] Roscosmos proporcionará unidades calentadoras de radioisótopos (RHU) para que el rover mantenga calientes sus componentes electrónicos durante la noche. [5] [25] El rover fue ensamblado por Airbus DS en el Reino Unido durante 2018 y 2019. [26]

Calendario de lanzamiento y retrasos

En marzo de 2013, estaba previsto que la nave espacial se lanzara en 2018 y aterrizara en Marte a principios de 2019. [13] Los retrasos en las actividades industriales europeas y rusas y en las entregas de cargas útiles científicas obligaron a retrasar el lanzamiento. En mayo de 2016, la ESA anunció que la misión se había trasladado a la siguiente ventana de lanzamiento disponible , julio de 2020. [7] Las reuniones ministeriales de la ESA en diciembre de 2016 revisaron cuestiones de la misión, incluida la financiación de 300 millones de euros de ExoMars y las lecciones aprendidas de la misión ExoMars 2016 Schiaparelli . que se había estrellado después de su entrada en la atmósfera y descenso en paracaídas (la misión de 2020 se basa en la herencia de Schiaparelli para elementos de sus sistemas de entrada, descenso y aterrizaje). [27] En marzo de 2020, la ESA retrasó el lanzamiento hasta agosto-octubre de 2022 debido a problemas con las pruebas de paracaídas. [8] Posteriormente se refinó a una ventana de lanzamiento de doce días a partir del 20 de septiembre hasta el 1 de octubre de 2022, con un aterrizaje programado alrededor del 10 de junio de 2023. [28] El empeoramiento de la crisis diplomática por la invasión rusa de Ucrania arrojó dudas sobre un 2022 lanzamiento, debido al plan de utilizar hardware de lanzamiento y aterrizaje ruso. [29] [30] El 17 de marzo de 2022, la ESA anunció que el lanzamiento del rover se había suspendido, siendo la nueva fecha más temprana a finales de 2024. [31] A partir de mayo de 2022, se espera que el lanzamiento no se produzca. antes de 2028. [3]

Nombrar

En julio de 2018, la Agencia Espacial Europea lanzó una campaña de divulgación pública para elegir un nombre para el rover. [32] El 7 de febrero de 2019, el rover ExoMars recibió el nombre de Rosalind Franklin en honor a la científica Rosalind Franklin (1920-1958), [33] quien hizo contribuciones clave a la comprensión de las estructuras moleculares del ADN (ácido desoxirribonucleico), el ARN ( ácido ribonucleico), virus , carbón y grafito . [34]

Navegación

La misión ExoMars requiere que el rover sea capaz de atravesar el terreno marciano a 70 m (230 pies) por sol (día marciano) para permitirle cumplir sus objetivos científicos. [35] [36] El rover está diseñado para funcionar durante al menos siete meses y recorrer 4 km (2,5 millas) después del aterrizaje. [21]

Dado que el rover se comunica con los controladores terrestres a través del ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), y el orbitador solo pasa sobre el rover aproximadamente dos veces por sol, los controladores terrestres no podrán guiar activamente al rover a través de la superficie. Por tanto, el rover Rosalind Franklin está diseñado para navegar de forma autónoma a través de la superficie marciana. [37] [38] Dos pares de cámaras estéreo (NavCam y LocCam) permiten que el rover cree un mapa 3D del terreno, [39] que el software de navegación luego utiliza para evaluar el terreno alrededor del rover para evitar obstáculos y encuentra una ruta eficiente al destino especificado por el controlador de tierra.

El 27 de marzo de 2014, se inauguró un "Mars Yard" en Airbus Defence and Space en Stevenage , Reino Unido, para facilitar el desarrollo y las pruebas del sistema de navegación autónomo del rover. El patio mide 30 por 13 m (98 por 43 pies) y contiene 300 toneladas (330 toneladas cortas; 300 toneladas largas) de arena y rocas diseñadas para imitar el terreno del entorno marciano. [40] [41]

Carga útil de Pasteur

Prototipo del vehículo explorador ExoMars, 2009
Diseño del rover ExoMars, 2010
Prototipo del rover ExoMars en pruebas en el desierto de Atacama , 2013
Prototipo del rover ExoMars en el Festival de Ciencias de Cambridge 2015

El rover buscará dos tipos de firmas de vida en el subsuelo: morfológicas y químicas. No analizará muestras atmosféricas [42] y no tiene una estación meteorológica dedicada, [43] aunque el módulo de aterrizaje Kazachok que desplegará el rover está equipado con una estación meteorológica. La carga útil científica de 26 kg (57 lb) [1] comprende los siguientes instrumentos analíticos y de reconocimiento: [5]

Cámara panorámica (PanCam)

PanCam ha sido diseñado para realizar mapeos digitales del terreno para el rover y buscar firmas morfológicas de actividad biológica pasada preservadas en la textura de las rocas superficiales. [44] El banco óptico PanCam (OB) montado en el mástil del rover incluye dos cámaras de gran angular (WAC) para imágenes panorámicas estereoscópicas multiespectrales y una cámara de alta resolución (HRC) para imágenes en color de alta resolución. [45] [46] PanCam también apoyará las mediciones científicas de otros instrumentos tomando imágenes de alta resolución de lugares de difícil acceso, como cráteres o paredes de roca, y apoyando la selección de los mejores sitios para realizar exobiología. estudios. Además del OB, PanCam incluye un objetivo de calibración (PCT), marcadores fiduciales (FidM) y un espejo de inspección móvil (RIM). Los objetivos de calibración de vidrieras del PCT proporcionarán una reflectancia estable a los rayos UV y una referencia de color para PanCam e ISEM, lo que permitirá la generación de productos de datos calibrados. [44] [47]

Espectrómetro infrarrojo para ExoMars (ISEM)

La caja óptica ISEM [48] [49] se instalará en el mástil del rover, debajo del HRC de PanCam, con una caja electrónica dentro del rover. Se utilizará para evaluar la caracterización mineralógica en masa y la identificación remota de minerales relacionados con el agua. Al trabajar con PanCam, ISEM contribuirá a la selección de muestras adecuadas para su posterior análisis por parte de otros instrumentos.

Observación de depósitos de agua y hielo en el subsuelo de Marte (WISDOM)

WISDOM es un radar de penetración terrestre que explorará el subsuelo de Marte para identificar capas y ayudar a seleccionar formaciones enterradas interesantes de las cuales recolectar muestras para su análisis. [50] [51] Puede transmitir y recibir señales utilizando dos antenas Vivaldi montadas en la sección de popa del rover, con componentes electrónicos dentro del rover. Las ondas electromagnéticas que penetran en el suelo se reflejan en lugares donde se produce una transición repentina en los parámetros eléctricos del suelo. Al estudiar estos reflejos, es posible construir un mapa estratigráfico del subsuelo e identificar objetivos subterráneos de hasta 2 a 3 m (7 a 10 pies) de profundidad, comparable al alcance de 2 m del taladro del rover. Estos datos, combinados con los producidos por los otros instrumentos de prospección y por los análisis realizados en muestras recolectadas previamente, se utilizarán para respaldar las actividades de perforación. [52]

Adron-RM

Adron-RM es un espectrómetro de neutrones para buscar hielo de agua subterráneo y minerales hidratados . [48] ​​[49] [53] [54] Está alojado dentro del rover y se utilizará en combinación con el radar de penetración terrestre WISDOM para estudiar el subsuelo debajo del rover y buscar sitios óptimos para perforar y recolectar muestras. [ cita necesaria ]

Generador de imágenes en primer plano (CLUPI)

CLUPI, montado en la caja de perforación, estudiará visualmente objetivos de roca a corta distancia (50 cm/20 pulgadas) con resolución submilimétrica. Este instrumento también investigará los finos producidos durante las operaciones de perforación y tomará imágenes de muestras recolectadas por la perforadora. CLUPI tiene enfoque variable y puede obtener imágenes de alta resolución a distancias más largas. [5] [48] La unidad de imágenes CLUPI se complementa con dos espejos y un objetivo de calibración.

Generador de imágenes multiespectral de Marte para estudios del subsuelo (Ma_MISS)

Ma_MISS es un espectrómetro de infrarrojos ubicado dentro de la perforadora . [55] Ma_MISS observará la pared lateral del pozo creado por la perforación para estudiar la estratigrafía del subsuelo, comprender la distribución y el estado de los minerales relacionados con el agua y caracterizar el entorno geofísico. Los análisis del material no expuesto realizados por Ma_MISS, junto con los datos obtenidos con los espectrómetros ubicados dentro del rover, serán cruciales para la interpretación inequívoca de las condiciones originales de la formación rocosa marciana. [5] [56] La composición del regolito y las rocas de la corteza proporciona información importante sobre la evolución geológica de la corteza cercana a la superficie, la evolución de la atmósfera y el clima, y ​​la existencia de vida pasada.

MicroOmega

MicrOmega es un microscopio hiperespectral infrarrojo alojado dentro del ALD del Rover que puede analizar el material en polvo derivado de las muestras trituradas recolectadas por la perforadora. [5] [57] Su objetivo es estudiar en detalle los conjuntos de granos minerales para tratar de desentrañar su origen geológico, estructura y composición. Estos datos serán vitales para interpretar los procesos y entornos geológicos pasados ​​y presentes en Marte. Dado que MicrOmega es un instrumento de obtención de imágenes, también se puede utilizar para identificar granos que sean particularmente interesantes y asignarlos como objetivos para observaciones Raman y MOMA-LDMS.

Espectrómetro láser Raman (RLS)

RLS es un espectrómetro Raman alojado dentro del ALD que proporcionará información de contexto geológico y mineralógico complementaria a la obtenida por MicrOmega. Es una técnica muy rápida y útil empleada para identificar fases minerales producidas por procesos relacionados con el agua. [58] [59] [60] Ayudará a identificar compuestos orgánicos y buscar vida mediante la identificación de productos minerales e indicadores de actividades biológicas ( biofirmas ).

Analizador de moléculas orgánicas de Marte (MOMA)

MOMA es el instrumento más grande del rover, alojado dentro del ALD. Llevará a cabo una búsqueda de amplio rango y muy alta sensibilidad de moléculas orgánicas en la muestra recolectada. Incluye dos métodos diferentes para extraer compuestos orgánicos: desorción por láser y volatilización térmica, seguida de separación mediante cuatro columnas GC-MS . La identificación de las moléculas orgánicas evolucionadas se realiza con un espectrómetro de masas con trampa de iones . [5] El Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar está liderando el desarrollo. Los socios internacionales incluyen la NASA. [61] El espectrómetro de masas lo proporciona el Centro de vuelos espaciales Goddard , mientras que el GC lo proporcionan los dos institutos franceses LISA y LATMOS. El láser UV está siendo desarrollado por el Laser Zentrum Hannover. [62]

Funciones de soporte de carga útil

Tomar muestras desde debajo de la superficie marciana con la intención de alcanzar y analizar material inalterado o mínimamente afectado por la radiación cósmica es la mayor ventaja de Rosalind Franklin . La perforadora ExoMars fue fabricada en Italia con herencia del desarrollo anterior de DeeDri e incorpora el instrumento Ma_MISS (ver arriba). [63] Está diseñado para adquirir muestras de suelo hasta una profundidad máxima de 2 metros (6 pies 7 pulgadas) en una variedad de tipos de suelo. El taladro adquirirá una muestra de núcleo de 1 cm (0,4 pulgadas) de diámetro por 3 cm (1,2 pulgadas) de largo, la extraerá y la entregará al contenedor de muestras del Mecanismo de transporte de muestras de núcleos (CSTM) del ALD. Luego se cierra el cajón CSTM y la muestra se deja caer en una estación de trituración. El polvo resultante se introduce mediante una estación de dosificación en receptáculos en el carrusel de muestras del ALD: ya sea el contenedor recargable (para examen por MicrOmega, RLS y MOMA-LDMS) o un horno MOMA-GC. El sistema completará ciclos de experimentos y al menos dos estudios verticales hasta 2 m (con cuatro adquisiciones de muestras cada uno). Esto significa que la perforadora deberá adquirir y entregar un número mínimo de 17 muestras para su posterior análisis. [64] [65]

Instrumentos sin alcance

Diseño Urey, 2013.

La carga útil propuesta ha cambiado varias veces. El último cambio importante se produjo después de que el programa cambiara del concepto de rover más grande al diseño anterior de rover de 300 kg (660 lb) en 2012. [48]

Selección del lugar de aterrizaje

Después de una revisión por parte de un panel designado por la ESA, en octubre de 2014 se recomendó formalmente una lista corta de cuatro sitios para un análisis más detallado. [75] [76] Estos lugares de aterrizaje exhiben evidencia de una historia acuosa compleja en el pasado. [54]

El 21 de octubre de 2015, se eligió Oxia Planum como lugar de aterrizaje preferido para el rover, con Aram Dorsum y Mawrth Vallis como opciones de respaldo. [54] [77] En marzo de 2017, el Grupo de Trabajo de Selección del Lugar de Aterrizaje redujo la elección a Oxia Planum y Mawrth Vallis, [78] y en noviembre de 2018, Oxia Planum fue elegida una vez más, pendiente de la aprobación de los jefes de la Unión Europea. y agencias espaciales rusas. [79]

Después de que Kazachok aterrizara, se habría extendido una rampa para desplegar el rover Rosalind Franklin a la superficie. El módulo de aterrizaje habría permanecido estacionario y habría iniciado una misión de dos años [80] para investigar el entorno de la superficie en el lugar de aterrizaje. [81]

Mapa de Marte
Mapa de imágenes interactivo de la topografía global de Marte , superpuesto con la posición de los vehículos exploradores y de aterrizaje marcianos . La coloración del mapa base indica elevaciones relativas de la superficie marciana.
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Marte 2
Marte 3
Marte 6
Módulo de aterrizaje polar en Marte ↓
Oportunidad
Perserverancia ※
Fénix
EDM Schiaparelli
extranjero
Espíritu
Zhurong
vikingo 1
vikingo 2

Ver también

Referencias

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enlaces externos

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