Spirit en Opportunity hebben de Rode Planeet voorlopig helemaal voor zichzelf, maar ESA is van plan een eigen rover te sturen om het oppervlak van Mars te kruipen. In plaats van te zoeken naar bewijs van water uit het verleden, gaat ExoMars op zoek naar sporen van leven, zowel in het verleden als in het heden. Als alles goed gaat, wordt ExoMars in 2011 op Mars gelanceerd.
Als onderdeel van ESA's ambitieuze, langdurige Aurora-verkenningsprogramma gaat ExoMars op zoek naar sporen van leven op Mars. De opdracht vraagt volledig nieuwe technologieën beheerst robots, ingebouwde autonomie en cutting-edge visuele terrein sensoren.
In het vierde decennium van deze eeuw zou Europa kunnen deelnemen aan een bemande missie naar Mars in wat een van de grootste ruimtevaartexpedities ooit zou zijn.
Aurora is het ESA-programma dat gericht is op de lange-termijn robot- en menselijke verkenning van het zonnestelsel, met Mars en de maan als belangrijkste doelen.
Een menselijke missie naar de Rode Planeet zou een grote, meerjarige onderneming zijn die fantastische, geheel nieuwe mogelijkheden vereist, zoals geautomatiseerde vrachtschepen, vooraf geplaatste voorraden en gereedschappen, en communicatie- en navigatiesatellieten in een baan rond Mars, vergelijkbaar met de huidige GPS-systemen van de aarde.
Wetenschappers en ingenieurs werken al aan ESA's eerste robotachtige 'precursor'-missie, ExoMars, die rond 2011 wordt gelanceerd.
ExoMars zal de biologische omgeving op Mars verkennen als voorbereiding op verdere robot- en, later, menselijke activiteit. Gegevens van de missie zullen ook van onschatbare waarde zijn voor bredere studies van exobiologie - de zoektocht naar leven op andere planeten.
Het belangrijkste element van de missie is een robotrobot op wielen, vergelijkbaar qua concept met de huidige Mars Rover-missie van NASA, maar met verschillende wetenschappelijke doelstellingen en verbeterde mogelijkheden.
"Klassieke directe controlemethoden werken gewoon niet wanneer we op het oppervlak van Mars opereren in een ongestructureerde omgeving."
De rover zal zonnepanelen gebruiken om elektriciteit op te wekken, en zal reizen over de rotsachtige oranjerode oppervlak van Mars, het transporteren van een tot 12-kilogram wetenschappelijke payload waaronder een allereerste lichtgewicht boorsysteem, evenals een steekproef en het hanteren van het apparaat, en een reeks wetenschappelijke instrumenten om te zoeken naar tekenen van vroeger of nu.
Vanwege afstandsvertragingen en complexiteit, zal ExoMars zelf navigeren met behulp van ‘slimme’ elektro-optica om het omringende terrein visueel te detecteren en te interpreteren en zal het autonoom kunnen werken met behulp van intelligente ingebouwde software.
Geautomatiseerde controle een belangrijke stap vooruit
Deze geautomatiseerde manier van werken is een grote vooruitgang voor ESA, lang gebruikt om ruimtevaartuigen rechtstreeks met menselijke controllers te besturen. En niet alleen aan boord van de controlesystemen van de rover zijn nieuw.
"ExoMars zal geheel nieuwe technieken en technologie nodig hebben voor verschillende aspecten van het op aarde gebaseerde roverbesturingssysteem, niet alleen een upgrade van wat we nu hebben", zegt Mike McKay, een senior controller voor ruimtevaartuigen en Mars-expert bij ESOC, ESA's Spacecraft Operations Center, in Darmstadt, Duitsland.
ESA controllers hebben nooit eerder exploiteerde een missie die bewoog op het oppervlak van een andere instantie; Huygens - die naar beneden met succes in 2005 gesproken over Titan - was een atmosferische sonde en niet een lander, hoewel het kort functioneerde na het bereiken van het oppervlak van Titan.
Robotachtige taak: kilometers terrein doorkruisen op zoek naar leven
In een typisch voorbeeld van de autonome operatie van de rover, kunnen grondverkeersleiders een commando op hoog niveau uitzenden met de opdracht om naar een wetenschappelijk interessante plek te rijden, ergens tussen 500 en 2000 meter afstand, en wetenschappelijke operaties uit te voeren, zoals boren onder het oppervlak om grond te bemonsteren voor levenstekens. Maar het voertuig zou de details van de verhuizing alleen afhandelen.
Het zou de grond onderzoeken met een 3D-camera, een digitaal terreinmodel maken, de huidige locatie verifiëren, interne simulaties uitvoeren en vervolgens een autonome beslissing nemen over het beste te volgen pad, op basis van obstakels, de huidige status van de rover en overwegingen tussen risico's en middelen .
'Dan rijdt het zichzelf naar het doel. We verwachten dat zijn doel nauwkeurigheid te zijn binnen een halve meter over een verplaatsing van 20 meter “, zegt Bob Chesson, hoofd van de bemande ruimtevaart en exploratie afdeling Operations in ESA's Operations directie.
ExoMars winst uit lopende robot ontdekkingsreizigers
Als de volgende generatie robots zal ExoMars profiteren van de lessen die zijn geleerd van de huidige generatie, waaronder NASA's Mars Explorer Rover (MER) -missie. 'We zijn niet verlegen om te leren van de ervaringen van onze zusterbureaus', zegt Chesson.
“ExoMars vereist een cultuuromslag; we moeten een echt interdisciplinair bedrijfsconcept ontwikkelen. ”
Innovatieve grondcontrole om autonoom functioneren mogelijk te maken
Voor ExoMars zouden de controllers op aarde zich waarschijnlijk in een 'rover dedicated control room' bevinden, vergelijkbaar in concept met de dedicated control rooms (DCR) die ESA nu opzet voor individuele missies die om planeten draaien.
ESOC zal dienen als het algemene controlecentrum voor missieoperaties (MOCC), dat de start- en vroege-baanfase (LEOP), de cruise naar Mars, de scheiding en landing van de afdalingsmodule en de rover-uitgang controleert, waarbij het beheer van rover-oppervlakte-operaties waarschijnlijk is wordt uitgevoerd vanuit het Rover Operation Center in ALTEC, het Advanced Logistic Technology Engineering Center in Turijn, Italië.
"Het ontwerp van het grondcontrolesysteem van de rover, of het grondsegment, hangt af van de wetenschappelijke en operationele doelen van de rover, die nog niet definitief zijn, dus het grondsysteem evolueert nog steeds", zegt Chesson. “In principe zou de basis telemetrie en telecommand functies in wezen hetzelfde als nu, maar het zal een aanzienlijke nieuwe mogelijkheden om te zorgen voor autonome functioneren van de rover hebben.”
‘Laat de kinderen lopen’
Het grondcontrolesysteem vereist op zijn minst computerfaciliteiten om missieplanningstools op hoog niveau mogelijk te maken en om monitoring van het digitale terrein van de rover en 3D-modellering, grondpad- en trajectplanning, simulatie op de grond en nauwe integratie met de controle van de lading en wetenschappelijk onderzoek mogelijk te maken operaties.
“Classic directe controle methoden gewoon niet werken wanneer we actief zijn op het oppervlak van Mars in een ongestructureerde omgeving en met een significant signaal vertraging”, aldus Reinhold Bertrand, werkvoorbereider en robotica-expert bij ESOC. “ExoMars vereist een cultuuromslag; we moeten ‘het kind alleen laten lopen’ terwijl we een echt interdisciplinair operatieconcept ontwikkelen. "
Oorspronkelijke bron: ESA News Release
