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Rosalind Franklin (exploradora)

Rosalind Franklin , [4] anteriormente conocida como rover ExoMars , es un rover robótico planificado, parte delprograma internacional ExoMars dirigido por la Agencia Espacial Europea y la Corporación Estatal Rusa Roscosmos . [5] [6] La misión estaba programada para lanzarse en 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 para suspender la misión conjunta con Rusia; [9] en julio de 2022, la ESA terminó su cooperación en el proyecto con Rusia. [10] A partir de mayo de 2022, no se espera que el lanzamiento del rover ocurra antes de 2028 debido a la necesidad de una nueva plataforma de aterrizaje no rusa. [11] [12]

El plan original preveía un vehículo de lanzamiento ruso, un modelo de portador de la ESA y un módulo de aterrizaje ruso llamado Kazachok , [13] que desplegaría el rover en la superficie de Marte. [14] Una vez que hubiera aterrizado de manera segura, el rover alimentado con 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, operará como el satélite de retransmisión de datos de Rosalind Franklin y el módulo de aterrizaje. [15]

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

La misión recibió financiación adicional para reiniciarla y completarla. La adjudicación se otorgó a Thales Alenia Space y está prevista para 2028. [16] En mayo de 2024, tras reiniciarse el programa, la ESA firmó un acuerdo con la NASA para adquirir un vehículo de lanzamiento estadounidense para la misión. [3]

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 rovers de exploración de Marte Spirit y Opportunity de la NASA de 2004 , [17] 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 original de rover después de que la NASA desestimara su participación en una misión conjunta de rover que se estudió entre 2009 y 2012.

El rover llevará un taladro de muestreo subterráneo de 2 metros (6 pies 7 pulgadas) y un cajón de laboratorio analítico (ALD), que servirá de soporte a los nueve instrumentos científicos de la "carga útil Pasteur [ ¿por qué? ]" . El rover buscará biomoléculas o biofirmas de vidas pasadas. [18] [1] [19] [20] [21]

Rover gemelo

Al igual que todos los demás exploradores marcianos, el equipo de ExoMars también construyó un explorador gemelo para Rosalind Franklin, conocido 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 dinámica de vuelos espaciales. Amalia ha demostrado hasta ahora perforar muestras de suelo hasta 1,7 metros y operar todos los instrumentos mientras envía datos científicos al Rover Operations Control Centre (ROCC), el centro operativo que orquestará la itinerancia del explorador construido en Europa en Marte. Actualmente se encuentra en un simulador de terreno marciano en las instalaciones de ALTEC en Turín. Los ingenieros están utilizando el explorador Amalia para recrear diferentes escenarios y ayudarlos a tomar decisiones que mantendrán a Rosalind a salvo en el desafiante entorno de Marte y para ejecutar operaciones arriesgadas, desde conducir por las laderas marcianas buscando el mejor camino para las operaciones científicas hasta perforar y analizar rocas. [22]

Construcción

El constructor principal del rover, la división británica de Airbus Defence and Space , comenzó a adquirir componentes críticos en marzo de 2014. [23] En diciembre de 2014, los estados miembros de la ESA aprobaron la financiación del rover, que se enviaría en el segundo lanzamiento en 2018, [24] pero la insuficiencia de fondos ya había comenzado a amenazar con un retraso del lanzamiento hasta 2020. [25] Las ruedas y el sistema de suspensión fueron pagados por la Agencia Espacial Canadiense y fueron fabricados por MDA Corporation en Canadá. [23] Cada rueda tiene 25 cm (9,8 pulgadas) de diámetro. [26] Roscosmos proporcionará unidades de calentamiento de radioisótopos (RHU) para que el rover mantenga sus componentes electrónicos calientes durante la noche. [5] [27] El rover fue ensamblado por Airbus DS en el Reino Unido durante 2018 y 2019. [28]

Calendario de lanzamientos y retrasos

En marzo de 2013, la nave espacial estaba programada para lanzarse en 2018 con un aterrizaje en Marte a principios de 2019. [14] Los retrasos en las actividades industriales europeas y rusas y 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 de julio de 2020. [7] Las reuniones ministeriales de la ESA en diciembre de 2016 revisaron los problemas de la misión, incluida la financiación de 300 millones de euros para ExoMars y las lecciones aprendidas de la misión Schiaparelli de ExoMars 2016 , que se había estrellado después de su entrada atmosférica y descenso en paracaídas (la misión de 2020 se basó en la herencia de Schiaparelli para los elementos de sus sistemas de entrada, descenso y aterrizaje). [29] En marzo de 2020, la ESA retrasó el lanzamiento a agosto-octubre de 2022 debido a problemas con las pruebas del paracaídas. [8] Esto se refinó posteriormente 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. [30] El empeoramiento de la crisis diplomática por la invasión rusa de Ucrania puso en duda un lanzamiento en 2022, debido al plan de utilizar hardware de lanzamiento y aterrizaje ruso. [31] [32] El 17 de marzo de 2022, la ESA anunció que el lanzamiento del rover había sido suspendido, y la nueva fecha más temprana sería a fines de 2024. [9]

En 2024, la misión recibió financiación adicional para reiniciarla y completarla. La adjudicación se otorgó a Thales Alenia Space y está prevista para 2028. [16] En mayo de 2024, tras reiniciarse el programa, la ESA firmó un acuerdo con la NASA para adquirir un vehículo de lanzamiento estadounidense para la misión. [3]

Unidad de potencia de americio

El rover tendrá una unidad de energía de americio , llamada unidad de calentamiento de radioisótopos (RHU), para calentar los componentes del módulo de aterrizaje. Será el primer uso de americio-241 en una nave espacial. [33] El americio-241 tiene una vida media considerablemente más larga que el plutonio-238 , el radioisótopo utilizado para alimentar los rovers Perseverance y Curiosity de la NASA. Sin embargo, como consecuencia, la densidad de energía de una RHU basada en 241 Am es considerablemente menor que la de una RHU basada en 238 Pu.

Nombramiento

En julio de 2018, la Agencia Espacial Europea lanzó una campaña de divulgación pública para elegir un nombre para el rover. [34] El 7 de febrero de 2019, el rover ExoMars recibió el nombre de Rosalind Franklin en honor a la científica Rosalind Franklin (1920-1958), [35] quien hizo contribuciones clave para la comprensión de las estructuras moleculares del ADN (ácido desoxirribonucleico), ARN (ácido ribonucleico), virus , carbón y grafito . [36]

Navegación

La misión ExoMars requiere que el rover sea capaz de desplazarse por el terreno marciano a 70 m (230 pies) por sol (día marciano) para poder cumplir con sus objetivos científicos. [37] [38] El rover está diseñado para funcionar durante al menos siete meses y recorrer 4 km (2,5 millas) después del aterrizaje. [23]

Dado que el rover se comunica con los controladores terrestres a través del Orbitador de Gases Traza (TGO) de ExoMars, 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 lo tanto, el rover Rosalind Franklin está diseñado para navegar de forma autónoma a través de la superficie marciana. [39] [40] Dos pares de cámaras estéreo (NavCam y LocCam) permiten al rover construir un mapa 3D del terreno, [41] que luego el software de navegación utiliza para evaluar el terreno alrededor del rover de modo que evite obstáculos y encuentre una ruta eficiente al destino especificado por el controlador terrestre.

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 autónoma del rover. El patio tiene unas dimensiones de 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. [42] [43]

Carga útil de Pasteur

Prototipo del explorador ExoMars, 2009
Diseño del explorador ExoMars, 2010
El prototipo del rover ExoMars se prueba en el desierto de Atacama , 2013
Prototipo del rover ExoMars en el Festival de la Ciencia de Cambridge 2015

El rover buscará dos tipos de señales de vida subterránea, morfológicas y químicas. No analizará muestras atmosféricas [44] y no tiene una estación meteorológica dedicada. [45] La carga útil científica de 26 kg (57 lb) [1] incluye los siguientes instrumentos de estudio y análisis: [5]

Cámara panorámica (PanCam)

PanCam ha sido diseñado para realizar un mapeo digital del terreno para el rover y para buscar firmas morfológicas de actividad biológica pasada preservadas en la textura de las rocas de la superficie. [46] El banco óptico (OB) de PanCam 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. [47] [48] PanCam también respaldará las mediciones científicas de otros instrumentos al tomar imágenes de alta resolución de lugares de difícil acceso, como cráteres o paredes rocosas, y al respaldar la selección de los mejores sitios para realizar estudios de exobiología. Además del OB, PanCam incluye un objetivo de calibración (PCT), marcadores fiduciales (FidM) y un espejo de inspección del rover (RIM). Los objetivos de calibración de vidrio de color 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. [46] [49]

Espectrómetro infrarrojo para ExoMars (ISEM)

La caja óptica ISEM [50] [51] se instalará en el mástil del explorador, debajo del HRC de PanCam, con una caja electrónica dentro del explorador. Se utilizará para evaluar la caracterización mineralógica a granel 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 los otros instrumentos.

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

WISDOM es un radar de penetración terrestre que explorará el subsuelo de Marte para identificar estratificaciones y ayudar a seleccionar formaciones enterradas interesantes de las que recoger muestras para su análisis. [52] [53] Puede transmitir y recibir señales utilizando dos antenas Vivaldi montadas en la sección trasera del rover, con electrónica dentro del rover. Las ondas electromagnéticas que penetran en el suelo se reflejan en lugares donde hay una transición repentina en los parámetros eléctricos del suelo. Al estudiar estas reflexiones es posible construir un mapa estratigráfico del subsuelo e identificar objetivos subterráneos 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 investigación y por los análisis realizados en muestras recogidas previamente, se utilizarán para apoyar las actividades de perforación. [54]

Adron-RM

Adron-RM es un espectrómetro de neutrones para buscar hielo de agua subterránea y minerales hidratados . [50] [51] [55] [56] 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 la perforación y la recolección de muestras. [ cita requerida ]

Cámara de imágenes de primer plano (CLUPI)

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

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

Ma_MISS es un espectrómetro infrarrojo ubicado dentro del taladro de núcleo . [57] Ma_MISS observará la pared lateral del pozo creado por el taladro 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 de material no expuesto 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] [58] 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 en el ALD del Rover que puede analizar el material en polvo derivado de las muestras trituradas recogidas por el taladro de núcleo. [5] [59] Su objetivo es estudiar los conjuntos de granos minerales en detalle 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. Debido a que MicrOmega es un instrumento de imágenes, también se puede utilizar para identificar granos que sean particularmente interesantes y asignarlos como objetivos para las 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. [60] [61] [62] Ayudará a identificar compuestos orgánicos y a 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. Realizará una búsqueda de amplio rango y muy alta sensibilidad de moléculas orgánicas en la muestra recolectada. Incluye dos formas diferentes de extraer compuestos orgánicos: desorción láser y volatilización térmica, seguidas de separación utilizando 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 a la NASA. [63] 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. [64]

Funciones de soporte de carga útil

La toma de muestras de 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 . El taladro de núcleo ExoMars fue fabricado en Italia con la herencia del desarrollo anterior de DeeDri, e incorpora el instrumento Ma_MISS (ver arriba). [65] 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 longitud, la extraerá y la entregará al contenedor de muestras del Mecanismo de Transporte de Muestras de Núcleo (CSTM) del ALD. Luego, el cajón del CSTM se cierra y la muestra cae en una estación de trituración. El polvo resultante es alimentado por una estación de dosificación a receptáculos en el carrusel de muestras del ALD: ya sea el contenedor rellenable, para su examen por MicrOmega, RLS y MOMA-LDMS, o un horno MOMA-GC. El sistema completará ciclos experimentales y al menos dos estudios verticales hasta 2 m (con cuatro adquisiciones de muestras cada uno). Esto significa que se adquirirá y entregará un número mínimo de 17 muestras por el equipo de perforación para su posterior análisis. [66] [67]

Instrumentos sin mira

Diseño de Urey, 2013

La carga útil propuesta ha cambiado varias veces. El último cambio importante se produjo después de que el programa pasara del concepto de vehículo explorador más grande al diseño anterior de vehículo explorador de 300 kg (660 lb) en 2012. [50]

Selección del lugar de aterrizaje

Tras 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. [77] [78] Estos sitios de aterrizaje muestran evidencia de una historia acuosa compleja en el pasado. [56]

El 21 de octubre de 2015, se eligió Oxia Planum como el lugar de aterrizaje preferido para el rover, con Aram Dorsum y Mawrth Vallis como opciones de respaldo. [56] [79] En marzo de 2017, el Grupo de trabajo de selección del lugar de aterrizaje redujo la elección a Oxia Planum y Mawrth Vallis, [80] y en noviembre de 2018, se eligió nuevamente Oxia Planum, pendiente de la aprobación de los jefes de las agencias espaciales europeas y rusas. [81]

Después de que Kazachok aterrizara, habría extendido una rampa para desplegar el explorador Rosalind Franklin en la superficie. El módulo de aterrizaje habría permanecido estacionario y habría iniciado una misión de dos años [82] para investigar el entorno de la superficie en el lugar de aterrizaje. [83]

Mapa de Marte
( ver • discutir )
Mapa interactivo de la topografía global de Marte , con superposición de la posición de los exploradores y módulos de aterrizaje marcianos . Los colores del mapa base indican las elevaciones relativas de la superficie marciana.
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(Véase también: Mapa de Marte ; Lista de monumentos conmemorativos de Marte )
Beagle 2
Curiosidad
Espacio profundo 2
Conocimiento
Marte 2
3 de marzo
6 de marzo
Módulo de aterrizaje polar en Marte ↓
Oportunidad
Perserverancia
Fénix
Rosalind Franklin
Música electrónica Schiaparelli
Peregrino
Espíritu
Zhu Rong
Vikingo 1
Vikingo 2

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

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