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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.