El estado de ExoMars

ExoMars es el programa europeo de exploración marciana más ambicioso jamás concebido. Después del éxito de la sonda Mars Express, la agencia europea del espacio (ESA) decidió a finales de la pasada década unir fuerzas con la NASA para lanzar una serie de misiones a Marte. Sin embargo, la agencia espacial norteamericana decidió retirarse unilateralmente y por sorpresa del proyecto por motivos políticos (los rumores apuntan a que la Casa Blanca no estaba satisfecha con el -a su juicio- excesivo control por parte de la ESA). Durante un tiempo la ESA se planteó cancelar el programa, pero finalmente decidió sacarlo adelante con la colaboración de Rusia. Actualmente el programa ExoMars consiste de dos misiones, la sonda ExoMars 2016 TGO (Trace Gas Orbiter) y el rover ExoMars 2018.

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ExoMars 2016 TGO (ESA).

ExoMars 2016 TGO será lanzada entre el 7 y el 27 de enero de 2016 mediante un cohete ruso Protón-M/Briz-M y llegará a Marte el 16 de octubre de 2016. La sonda tendrá una masa al lanzamiento de 4332 kg (1432 kg en seco) e incluye 120 kg de instrumentos científicos. ExoMars 2016 llevará la sonda de superficie Schiaparelli EDM (Entry Descent and Landing Demonstrator Module), con una masa de 600 kg, que servirá para demostrar las tecnologías asociadas con la compleja entrada atmosférica y descenso en Marte, una maniobra en la que Europa y Roscosmos carecen de experiencia. Schiaparelli se separará de TGO tres días después de la inserción orbital.

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ExoMars 2016 con la cápsula Schiaparelli EDM (ESA).
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El núcleo de ExoMars 2016 a finales de 2013 (ESA).
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Trayectoria de TGO (ESA).

Schiaparelli consiste en una plataforma científica que viajará dentro de una cápsula de 2,4 metros de diámetro y 1,32 metros de altura. Entrará en la atmósfera marciana a 21000 km/h. El escudo térmico de ablación, basado en el diseño de la sonda Huygens, alcanzará unos 1500º C de temperatura y usará el material ablativo Norcoat Liege repartido en losetas (57 en el escudo térmico frontal y 89 en el backshell). Poco después desplegará un paracaídas de 12 metros de diámetro para frenar su descenso mientras viaja a una velocidad de Mach 1,95 y la cubierta trasera se desprenderá a 1400 metros de altura mientras. El sistema de propulsión estará formado por nueve propulsores -agrupados en tres grupos- a base de hidrazina con un empuje de 400 N cada uno que se encenderán de acuerdo con los datos del radar Doppler. Schiaparelli no realizará un aterrizaje suave y usará una estructura deformable para amortiguar el impacto, que tendrá lugar a unos 15 km/h. Una vez en la superficie de Meridiani Planum estudiará los alrededores con 5 kg de instrumentos científicos formados por la estación meteorológica DREAMS (Dust Characterization, Risk Assessment, and Environment Analyzer on Martian Surface), una cámara de descenso (DeCa) y el radiómetro COMARS+ (COMbined Aerothermal and Radiometer Sensor unit). Schiaparelli será capaz de funcionar durante dos o cuatro días (por motivos presupuestarios no se ha podido añadir un generador de radioisótopos para aumentar su vida útil) y la elipse de aterrizaje tendrá unas dimensiones de 100 x 15 kilómetros.

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Schiaparelli separándose de la TGO (ESA).
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Partes de Schiaparelli EDM (ESA).
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Secuencia de descenso de Schiaparelli (ESA).
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Conjunto de intstrumentos DREAMS (ESA).
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Instrumentos de DREAMS (ESA).
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Pruebas de aterrizaje con un modelo de Schiaparelli (ESA).

Por su parte, la sonda TGO tendrá como objetivo analizar con un detalle sin precedentes la composición de la atmósfera marciana, con un especial énfasis en el esquivo y misterioso metano marciano (si es que existe). La sonda estudiará Marte desde una órbita de 400 kilómetros de altura y 74º de inclinación, con un periodo de dos horas, que alcanzará después de doce meses de aerofrenado para circularizar la órbita inicial. TGO lleva cuatro instrumentos: los espectrómetros belgas NOMAD (en los que también participa el Instituto de Astrofísica de Andalucía), la cámara suiza de alta resolución CaSSIS, los espectrómetros rusos ACS y el detector de neutrones ruso FREND. CaSSIS nos ofrecerá imágenes de Marte a color y en estéreo con una resolución de cinco metros por píxel y que cubrirán un ancho de nueve kilómetros. Por su parte, el detector de neutrones FREND estudiará las reservas de hielo del subsuelo y los minerales hidratados con una resolución de 40 kilómetros por píxel, una mejora significativa con respecto al instrumento HEND de la sonda ODyseey, que tenía una resolución de 300 kilómetros por píxel. El núcleo de la sonda, construida por la empresa OHB, ya ha sido completado y ahora se está integrando con la carga útil.

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Instrumentos de ExoMars 2016 (ESA).
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Cobertura de la cámara Cassis (ESA).
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El detector de neutrones FREND estudiará el hielo del subsuelo marciano (ESA).

La misión ExoMars 2018 será tremendamente ambiciosa. Su objetivo es depositar en la superficie marciana un rover capaz de buscar evidencias de la presencia presente o pasada de vida en Marte. La empresa rusa NPO Lávochkin suministrará la cápsula de descenso de 3,8 metros de diámetro (Descent Module, DM) y la plataforma propulsada de aterrizaje SP (incluyendo su ordenador), mientras que la ESA estará a cargo del rover y el bus orbital (el Carrier Module, CM), que acompañará a la cápsula hasta Marte.

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Elementos de ExoMars 2018: el CM y el DM (Thales Alenia Space).
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Dimensiones de ExoMars 2018 (ESA).
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Partes del Carrier Module de la ESA (Thales Alenia Space).
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Descent Module (DM)(ESA).

La cápsula entrará en la atmósfera marciana a 5,82 km/s y a una altura de 120 kilómetros. A diferencia de las últimas sondas de la NASA se emplearán dos paracaídas en vez de uno sólo: un paracaídas de estabilización y frenado y un paracaídas principal. La plataforma de superficie -SP (Surface Platform) o PP (Pasadochnaia Platforma) en ruso- se separará de la cubierta trasera y el paracaídas y comenzará un descenso propulsado a una altura de unos 500 metros. El descenso, guiado por radar, estará controlado por cuatro motores principales y dos conjuntos de motores de maniobra. Una vez en la superficie se desplegarán los paneles solares de la etapa de descenso junto con dos rampas por las que debe bajar el rover.

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Secuencia EDL de ExoMars 2018 (ESA).
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Detalle de la etapa de superficie SP de fabricación rusa (ESA).
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Plataforma de superficie SP (Thales Alenia).
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El rover en la SP (Thales Alenia).
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La plataforma de descenso con el rover (Thales Alenia Space).

El rover, con una masa al lanzamiento de 350 kg y de 310 kg en la superficie de Marte, será significativamente más pequeño (1,5 x 1,7 metros, sin los paneles solares) y modesto que Curiosity o el rover de la NASA de 2020, aunque más grande que los MERs Spirit y Opportunity (de 180 kg). Pero, a diferencia del resto de vehículos marcianos, el rover de ExoMars 2018 llevará un taladro capaz de perforar el suelo marciano a dos metros de profundidad para buscar biomarcadores y sustancias orgánicas que hayan permanecido a salvo de la radiación solar y los percloratos del suelo marciano. El rover transporta el conjunto Pasteur formado por nueve instrumentos científicos (dos de ellos rusos) con una masa total de 55 kg. Para mantener las temperaturas del vehículo dentro de los límites aceptables, el rover llevará varios calefactores RHU a base de plutonio-238 suministrado por Rusia. Usará seis ruedas -cada una de 28,5 centímetros de diámetro y 12 cm de ancho- para moverse. Durante los 218 días de la misión primaria deberá cubrir una distancia mínima de unos cuatro kilómetros. Su velocidad máxima será de 70 metros por hora, aunque no se espera que supere los 10-40 m/h. Se espera que lleve a cabo al menos dos perforaciones profundas con el taladro antes de finalizar la misión primaria.

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Rover ExoMars 2018 (Thales Alenia Space).
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El taladro del rover ExoMars 2018 en acción (ESA).
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Taladro de ExoMars 2018 (ESA).

El espectrómetro infrarrojo en miniatura Ma_MISS de fabricación italiana situado en la punta del taladro estudiará las muestras en el rango de 0,2-2,2 micras con una resolución de 21 nanómetros, ayudado por el microscopio suizo CLUPI (con una resolución de 20 micras). Gracias al mecanismo para el transporte de muestras CSTM (Core Sample Transport Mechanism) las muestras serán transportadas al interior del rover donde se encuentran tres instrumentos principales dentro del ALD (Analitycal Laboratory Drawer). Estos instrumentos son el espectrómetro Raman RLS de fabricación española (con una resolución de 50 micras y el primero de este tipo que viaja a Marte), el espectrómetro francés infrarrojo y visible MicrOmega y el instrumento MOMA. Los tres buscarán sustancias orgánicas y serán capaces de determinar su naturaleza (incluyendo la quiralidad). MOMA, un instrumento resultado de la colaboración entre Francia, Alemania y EEUU, analizará las muestras por espectroscopía de masas mediante láser y cromatografía de gases.

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Instrumentos de ExoMars 2018 (ESA).
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El experimento MOMA será clave para identificar las sustancias orgánicas que puedan existir en el subsuelo de Marte (ESA).
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Instrumentos del rover (ESA).
Configuración de vuelo del rover (Thales Alenia Space).
Configuración de vuelo del rover (Thales Alenia Space).

Además del taladro, el rover lleva la cámara británica PanCam del mástil, formada por dos cámaras de gran angular (WAC) que proporcionarán fotografías en estéreo con un campo de 35º y una cámara de alta resolución HRC con un campo de 5º, todas ellas a color. Para estudiar el subsuelo marciano incluye el espectrómetro de neutrones ruso ADRON y el radar francés WISDOM, que alcanzará entre 3 y 5 metros de profundidad con 2 centímetros de resolución. Por último, en el mástil también irá el espectrómetro infrarrojo ISEM para analizar la superficie y rocas a distancia.

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Cámaras de ExoMars 2018 (ESA).

En teoría ExoMars 2018 tendría que despegar el 7 de mayo de 2018 y alcanzar Marte el 15 de enero de 2019, pero todo indica a que la misión deberá posponerse a 2020, en cuyo caso -además de que habrá que cambiarle el nombre a ExoMars 2020– despegará el 5 de agosto de 2020 y llegará al planeta rojo el 19 de abril de 2021. La sonda tendrá una masa al lanzamiento de 2800 kg y despegará mediante otro cohete ruso Protón-M/Briz-M.

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Lugares de aterrizaje posibles para ExoMars 2018 (ESA).
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Rover ExoMars 2018 (ESA).

El programa ExoMars entra ahora en su recta final. El reciente clima de confrontación entre Rusia y la OTAN podría afectar negativamente a estas dos misiones, aunque tanto para la ESA como para Roscosmos ExoMars es una prioridad.

20 comentarios

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Rodolfo Jara Rodolfo Jara

Parece que ESA y Roscosmos también quieren sus 7 minutos de terror 🙂
Ojala se hallan aprendido las lecciones de las misiones Beagle, Fobos y otras.
Se supone que uno de los objetivos de la nave India (MOM o Mangalyaan), que esta llegando por estos días a Marte es estudiar el metano en su atmósfera. Parece que no le tienen mucha fe!

Saujiu Saujiu

Rodolfo, pensé lo mismo por un momento, pero después me di cuenta que la mejor forma de corroborar los datos de una sonda de una agencia, es con los datos de otra sonda de otra agencia. Ademas los instrumentos de la sonda sonda ExoMars son mucho más potentes que los de la sonda india 🙂

jose benigno castro jose benigno castro

Es demasiado riego confiar semejante misión al Protón, pues este està fallando demasiado seguido.
Cabe recordar que la Mars 96 se perdió por culpa del cohete Protón. ¿ no sería mejor lanzarlas con el Ariane 5 ?. Yo que la ESA lo pensaría muchas veces antes de confiarle a Rusia y su fatídico Protón.

Jose P Jose P

Llego un poco tarde, pero cuando leía me surgieron las mismas dudas que a Rodolfo y Jose: lo del metano será estudiado no sólo por la MOM sino también (según entiendo) por Maven… y hablando del metano mariano, alguien sabe si Curiosity ya se dio por vencido? O sigue buscando trazas de vez en cuando?
Por otro lado lo del portón si que da miedo.
Saludos!!

Daniel Marín Daniel Marín

La capacidad de MAVEN para estudiar el metano en la baja atmósfera es muy limitada. MOM sí estudiará en detalle el metano. Curiosity no se ha dado por vencido: simplemente no ha descubierto nada 😉

Jose P Jose P

Es cierto, sabía que MAVEN tiene por objeto estudiar otros temas de la atmósfera marciana, pero sin duda sus resultados junto a los de MOM serán muy esclarecedores respecto al tema del metano… Estoy cruzando los dedos para que no hay problemas en la inserción orbital de las sondas.
Gracias por la respuesta, Saludos!

Javi Javi

Una cosa que no me queda del todo clara es cómo se van a hacer los últimos metros del descenso del rover. ¿Será un aterrizaje suave usando los propulsores hasta que se pose en la superficie? ¿No pondrá eso en peligro los instrumentos ópticos y otros equipos sensibles al levantar polvo y piedras? Recordemos que con “Curiosity” se cuidaron mucho en ese aspecto.

Daniel Marín Daniel Marín

Será un aterrizaje suave. Curiosamente, este sistema -de funcionar- será más seguro es este aspecto que el skycrane de Curiosity porque los gases de escape están por debajo del rover, pero en cualquier caso es casi inevitable que algún guijarro o piedra pueda caer sobre la cubierta. De todas formas, el rover irá ‘protegido’ lateralmente gracias a los paneles desplegables de la etapa SP.

Hilario Gómez Hilario Gómez

No tengo dudas de que la misión ExoMars 2016 TGO seguirá adelante, pues 2016 está a la vuelta de las esquina (que nadie se eche las manos a la cabeza, es una libertad literaria) y ya está todo muy avanzado, pero la misión de 2018… Empiezo a temer que será una víctima del “nuevo clima” entre Occidente y Rusia.

Por otra parte, cada vez que los rusos se ponen a trabajar en algo que tenga que ver con Marte, más vale ponerse el casco y cruzar los dedos…

Daniel Fernandes Daniel Fernandes

Esta es medio europea, así que esperemos que salga bien!
Por cierto, creo que Rosetta ya tiene lugar de aterrizaje para Philae!

Hilario Gómez Hilario Gómez

De todas formas, esta misión dice muy poquito del espíritu que embarga a los responsables políticos de Europa.

Tendiendo una tecnología como la que tenemos en el continente, con unos científicos como los que tenemos y con un cohete como el que tenemos (Ariane 5), tener que depender de unos “socios” tan volubles como los EEUU o tecnológicamente tan poco fiables como los rusos para llevar un par de naves a Marte tiene bemoles… Y todo por dinero.

Eso sí, para otras cosas el dinero sobra.

Así va Europa. La decadencia hecha continente. Cuanto antes nos absorban los EEUU, mejor para todos. Así podremos elegir directamente al que manda de verdad en Europa.

Nicolás Nicolás

Soy yo o la cantidad de combustible que lleva TGO es desproporcionadamente grande? Se podría haber aumentado en algo la carga útil si la sonda de descenso se liberase antes de la inserción orbital.
Podrá CaSSIS mejorar la resolución de la cámara HIRISE?
Pese a los miedos justificados, confío en un buen desempeño del Protón para un lanzamiento tan sensible, eso sí, los europeos deben estar encima de Krunichev para que no se les “pase” ningún detalle!!
Saludos Daniel, y excelente entrada como es habitual.

VIMARA VIMARA

Espero que puedan ser lanzados pese a los intentos de los eeuu de fastidiar las relaciones entre europeos. (Rusia tiene la mayoría de la población en la zona europea).

Y si consiguen salir espero que tengan al menos un éxito relativo en los objetivos marcados. Aquí o se tiene éxito o los fondos disminuyen cosa mala para los próximos experimentos.

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