로잘린드 프랭클린(로버)

Rosalind Franklin (rover)
로잘린드 프랭클린
ExoMars Rosalind Franklin rover.png
로잘린드 프랭클린 엑소마스 탐사선에 대한 아티스트의 인상.이 이미지는 드릴이 수직 위치에 있는 로버의 전면도를 보여 줍니다.
미션 타입화성 탐사선
교환입니다.ESA
COSPAR ID Edit this at Wikidata
웹 사이트www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars
미션 기간§ 7개월[1]
우주선 속성
제조원아스트리움 · 에어버스
발사 질량310 kg (680파운드)
힘1,200 W 솔라 어레이/1,142 W/h[2] 리튬 이온
임무 개시
발매일NET 2028[3]
화성 탐사선
상륙일NET 2029
착륙 지점옥시아 플라넘
ExoMars 프로그램
← 미량 가스 궤도선
스키아파렐리 착륙선이

이전에 ExoMars 로버로 알려진 Rosalind [4]Franklin은 유럽 우주국과 러시아 Roscosmos State [5][6]Corporation이 주도하는 국제적인 ExoMars 프로그램의 일부인 계획된 로봇 화성 탐사선입니다.이 임무는 2020년 [7]7월에 발사될 예정이었으나 [8]2022년으로 연기되었다.2022년 러시아의 우크라이나 침공으로 ESA 회원국들이 [9]러시아와의 공동 임무를 중단하기로 투표함에 따라 프로그램의 무기한 중단이 초래되었다.2022년 5월 현재, 새로운 러시아 이외의 착륙 [3]플랫폼이 필요하기 때문에 2028년 이전에는 탐사선 발사가 이루어지지 않을 것으로 예상된다.

원래 계획은 화성 [11]표면에 탐사선을 배치할 러시아 발사체, ESA 항모 모델, 그리고 Kazachok이라는 [10]이름의 러시아 착륙선을 필요로 했다.일단 그것이 안전하게 착륙하면, 이 태양 동력 탐사선은 화성에 과거 생명체의 존재를 찾기 위한 7개월간의 임무를 시작할 것이다.2016년 발사된 미량가스궤도선([12]TGO)은 로잘린드 프랭클린과 착륙선의 데이터 릴레이 위성으로 운영된다.

이 탐사선의 이름은 영국의 화학자이자 DNA 선구자인 로잘린드 프랭클린의 이름을 따서 지어졌다.

역사

설계.

Rosalind Franklin 탐사선은 약 300kg(660lb)의 질량을 가진 자율형 6륜 차량으로, 2004년 NASA의 Mars Explorer Spirit and [13]Opportunity보다 약 60% 더 크지만, NASA의 가장 최근 탐사선 2대의 약 1/3을 차지합니다.2011년에 출시된 큐리오시티 로버와 2020년에 출시된 인큐리언스 로버입니다.ESA는 NASA가 2009년부터 2012년까지 연구한 공동 탐사선 임무에 참여한 것으로 파악한 후 원래의 탐사선 설계로 되돌아갔습니다.

이 탐사선은 9개의 '페이스터[why?] 페이로드' 과학 장비를 지원하는 2m(6피트 7인치) 해저 샘플링 드릴과 분석 실험실 드로어(ALD)를 탑재할 예정입니다.탐사선은 전생에서 [14][1][15][16][17]생체분자나 생체시그니처를 찾을 것이다.

트윈로버

다른 화성 탐사선들과 마찬가지로 ExoMars 팀도 아말리아라는 별명으로 건조하게 GTM으로 알려진 로잘린드 프랭클린의 쌍둥이 탐사선을 만들었습니다.이 테스트 모델은 우주 비행 역학 분야에서 폭넓은 경험을 가진 유명한 천체 물리학자인 아말리아 에콜리 핀지 교수로부터 이름을 따왔다.Amalia는 지금까지 유럽 제작 탐사선의 화성 로밍을 조정하는 운영 허브인 Rover Operations Control Center(ROCC)에 과학적 데이터를 전송하면서 토양 샘플을 1.7m까지 굴착하고 모든 계측기를 작동시키는 것을 시연해 왔습니다.그것은 현재 토리노의 ALTEC 구내에 있는 화성 지형 시뮬레이터에 있다.엔지니어들은 아말리아 탐사선을 이용해 여러 가지 시나리오를 재현하고 화성의 어려운 환경 속에서 로잘린드를 안전하게 지켜줄 결정을 내리고 과학 작업을 위한 최적의 경로를 찾는 것에서부터 [18]암석 시추 및 분석까지 위험한 작업을 수행할 수 있도록 돕고 있다.

건설

이 탐사선의 영국 사업부인 Airbus Defense and Space는 2014년 [19]3월에 중요 부품을 조달하기 시작했습니다.2014년 12월,[20] ESA 회원국들은 2018년 2차 발사 때 이 탐사선에 대한 자금 지원을 승인했지만,[21] 이미 자금 부족으로 인해 2020년까지 발사 지연이 우려되기 시작했다.바퀴와 서스펜션 시스템은 캐나다 우주국에 의해 지불되었고 캐나다의 [19]MDA Corporation에 의해 제조되었다.각 휠의 [22]지름은 25cm(9.8인치)입니다.Roscosmos는 RHU(방사성 동위원소 히터 유닛)를 제공하여 [5][23]야간에 전자 구성 요소를 따뜻하게 유지합니다.이 탐사선은 2018년과 [24]2019년에 영국의 Airbus DS에 의해 조립되었다.

출시 일정 및 지연

2013년 3월까지, 이 우주선은 2018년에 발사되고 2019년 [11]초에 화성 착륙이 예정되어 있었다.유럽과 러시아의 산업 활동 지연과 과학 탑재물 인도 때문에 발사가 연기될 수밖에 없었다.2016년 5월, ESA는 이 [7]임무가 2020년 7월에 가능한 다음 발사 시기로 옮겨졌다고 발표했다.2016년 12월 ESA 각료회의는 3억 유로의 ExoMars 자금 지원 및 ExoMars 2016 Schiaparelli 미션에서 얻은 교훈을 포함한 미션 문제를 검토했다. ExoMars 2016 Schiaparelli 미션의 대기권 진입 및 낙하산 하강 후 추락했다(Schiaparelli의 진입,[25] 하강 및 착륙 시스템 요소에 대한 2020 미션 그림).2020년 3월, ESA는 낙하산 시험 [8]문제로 인해 발사를 2022년 8월-10월로 연기하였다.이후 9월 20일부터 2022년 10월 1일까지 12일간의 발사 기간으로 조정되었으며,[26] 2023년 6월 10일 경에 착륙할 예정이다.2022년 러시아의 우크라이나 침공으로 악화되고 있는 외교 위기는 러시아의 이착륙 장비 [27][28]사용 계획으로 인해 2022년 발사에 대한 의구심을 불러일으켰다.2022년 3월 17일, ESA는 탐사선의 발사가 [29][30]중단되었다고 발표했다.2022년 5월 현재, 발사는 늦어도 2028년 [3]이전에 이루어질 것으로 예상된다.

명명

2018년 7월, 유럽우주국은 [31]탐사선의 이름을 선택하기 위한 공개 홍보 캠페인을 시작했습니다.2019년 2월 7일, ExoMars 탐사선은 DNA(디옥시리보핵산), RNA(리보핵산), 바이러스, 석탄 및 [33]흑연의 분자 구조를 이해하는 데 중요한 기여를 한 과학자 로잘린드 프랭클린(1920-1958)[32]을 기리기 위해 로잘린드 프랭클린으로 명명되었다.

내비게이션

베를린에서 열린 ILA 2006에서 초기 설계 ExoMars 로버 테스트 모델
파리 에어쇼 2007의 또 다른 초기 테스트 모델

ExoMars 미션은 탐사선이 과학 [34][35]목표를 달성할 수 있도록 화성 지형을 시속 70m(230피트)로 횡단할 수 있어야 합니다.이 탐사 로봇은 착륙 [19]후 최소 7개월 이상 작동하며 4km(2.5mi)를 주행하도록 설계되었습니다.

이 탐사선은 ExoMars Trace Gas Orbiter(TGO)를 통해 지상 관제사와 통신하며, 궤도선은 솔당 약 2회만 탐사선을 통과하므로 지상 관제사는 탐사선을 지표면으로 유도할 수 없습니다.따라서 로잘린드 프랭클린 탐사선은 화성 [36][37]표면을 자율적으로 횡단하도록 설계되었다.두 개의 스테레오 카메라 쌍(NavCam 및 LocCam)을 통해 지형의 [38]3D 지도를 작성할 수 있으며, 내비게이션 소프트웨어는 이를 사용하여 장애물들을 피하고 지상 컨트롤러 지정 목적지까지의 효율적인 경로를 찾을 수 있습니다.

2014년 3월 27일, 탐사선의 자율 항법 시스템 개발과 테스트를 용이하게 하기 위해 영국 Stevenage의 Airbus Defense and Space에 "Mars Yard"가 개설되었습니다.이 야드는 30x13m(98x43ft)이며 [39][40]화성 환경의 지형을 모방하도록 설계된 300톤(330숏톤; 300롱톤)의 모래와 바위를 포함하고 있습니다.

파스퇴르 페이로드

ExoMars 프로토타입 로버, 2009년
ExoMars 로버 설계, 2010
2013년 Atacama 사막에서 테스트 중인 ExoMars 프로토타입 로버
2015 캠브리지 과학 축제 ExoMars 탐사선 시제품 제작

이 탐사선은 형태학적 및 화학적 두 가지 유형의 지표면 생명체 신호를 검색합니다.탐사선을 배치할 Kazachok 착륙선은 기상 관측소를 갖추고 있지만 대기 샘플을 [41]분석하지 않으며 전용 기상 [42]관측소가 없습니다.26kg(57lb)[1]의 과학적 페이로드에는 다음과 같은 조사 및 분석 [5]기구가 포함됩니다.

파노라마 카메라 (PanCam)

주요 기사: PanCam

PanCam은 탐사로봇의 디지털 지형 매핑을 수행하고 표면 [43]암석의 질감에서 보존된 과거의 생물학적 활동의 형태학적 특징을 검색하도록 설계되었습니다.Rover 마스트에 장착된 PanCam OB(광학 벤치)에는 멀티 스펙트럼 입체 파노라마 영상 촬영용 광각 카메라(WAC) 2개와 고해상도 컬러 [44][45]영상 촬영용 고해상도 카메라(HRC)가 포함되어 있습니다.팬캠은 크레이터나 암벽 등 접근하기 어려운 곳을 고해상도로 촬영하고 생체외 연구를 수행하기에 최적의 장소를 선정하는 등 다른 기구의 과학적 측정도 지원한다.OB 외에도 PanCam에는 보정 대상(PCT), 기준 마커(FidMs) 및 Rover 검사 미러(RIM)가 포함되어 있습니다.PCT의 스테인드글라스 보정 목표는 PanCam 및 ISEM에 UV 안정 반사율과 색상 기준을 제공하여 보정된 데이터 [43][46]제품을 생성할 수 있도록 합니다.

ExoMars용 적외선 분광계(ISEM)

주요 기사:ExoMars용 적외선 분광계

ISEM[47][48] 광학 박스는 PanCam의 HRC 아래에 있는 로버의 마스트에 장착되며, 전자 장치 박스는 Rover 내부에 장착됩니다.그것은 물 관련 광물의 벌크 광물학적 특성 평가와 원격 식별에 사용될 것이다.ISEM은 PanCam과 연계하여 다른 기기의 추가 분석에 적합한 샘플을 선택하는 데 도움이 됩니다.

화성 얼음 지하 퇴적물 관측(WISDOM)

주요 기사 : WISDION (레이더)

WISDIS는 화성 지표면을 탐사하여 층을 식별하고 분석을 [49][50]위해 샘플을 수집할 흥미로운 매설 형태를 선택하는 데 도움이 되는 지상 투과 레이더입니다.이 시스템은 로버의 후방 섹션에 장착된 2개의 Vivaldi-antenna를 사용하여 신호를 송수신할 수 있으며, Rover 내부에 전자 장치가 장착되어 있습니다.토양의 전기 파라미터에 급격한 변화가 있는 곳에서는 지상에 침투한 전자파가 반사된다.이러한 반사를 연구하여 지층의 지층도를 작성하고, 탐사선의 드릴 도달 거리 2m에 필적하는 최대 2~3m(7~10ft) 깊이의 지하 표적을 식별할 수 있습니다.이러한 데이터는 다른 조사 기구에 의해 생성된 데이터와 이전에 수집된 샘플에 대해 수행된 분석과 결합되어 시추 [51]활동을 지원하는 데 사용될 것이다.

애드론-RM

주요 기사: ADRON-RM

Adron-RM은 지표면 아래의 얼음과 수화 [47][48][52][53]광물을 찾기 위한 중성자 분광계이다.이 시스템은 Rover 내부에 내장되어 있으며, WISDIS 지상 투과 레이더와 함께 사용되어 탐사선 아래의 지표면을 조사하고 드릴링 및 샘플 [citation needed]채취에 최적의 장소를 찾는 데 사용됩니다.

클로즈업 이미저(CLUPI)

주요 기사: CLUPI

드릴 박스에 장착된 CLUPI는 근접 거리(50cm/20인치)의 암석 표적을 밀리미터 미만의 분해능으로 시각적으로 연구합니다.이 기기는 시추 작업 중 발생하는 벌금과 시추에 의해 수집된 이미지 샘플도 조사합니다.CLUPI는 포커스가 다양하며 더 [5][47]먼 거리에서 고해상도 영상을 얻을 수 있습니다.CLUPI 영상촬영 장치는 두 개의 미러와 보정 대상으로 보완됩니다.

지표면 연구용 Mars 멀티 스펙트럼 이미저(Ma_MISS)

주요 기사:지표면 연구용 Mars 멀티 스펙트럼 이미저

Ma_MISS는 코어 [54]드릴 내부에 위치한 적외선 분광계입니다.Ma_MISS는 드릴에 의해 생성된 시추공의 횡벽을 관찰하여 지표면 층서학을 연구하고, 물 관련 광물의 분포와 상태를 이해하며, 지구물리학적 환경을 특징짓는다.Ma_MISS의 미노출 물질 분석과 탐사선 내부에 위치한 분광계를 통해 얻은 데이터는 화성 암석 [5][55]형성의 원래 조건을 명확하게 해석하는 데 매우 중요하다.레골리스와 지각 암석의 구성은 지표면 부근의 지각의 지질학적 진화, 대기와 기후의 진화, 그리고 전생물의 존재에 대한 중요한 정보를 제공합니다.

마이크로메가

주요 기사:MicrOmega-IR

MicrOmega는 코어 [5][56]드릴에서 채취한 파쇄 샘플에서 파생된 분말 재료를 분석할 수 있는 Rover의 ALD에 내장된 적외선 초분광 현미경입니다.광물 입자 조립체를 자세히 연구해 지질학적 기원과 구조, 구성 등을 밝혀내는 것이 목적이다.이러한 데이터는 화성의 과거와 현재의 지질학적 과정과 환경을 해석하는 데 필수적입니다.MicrOmega는 이미징 기기이기 때문에 특히 흥미로운 입자를 식별하여 Raman 및 MOMA-LDMS 관찰 대상으로 지정할 수도 있습니다.

라만 레이저 분광계(RLS)

주요 기사: 라만 레이저 분광계

RLS는 ALD 내에 내장되어 있는 라만 분광계로 MicrOmega에 의해 얻어진 정보를 보완하는 지질학적 및 광물학적 컨텍스트 정보를 제공합니다.물 관련 [57][58][59]공정에서 생성된 광물상을 식별하기 위해 사용되는 매우 빠르고 유용한 기술입니다.미네랄 제품 및 생물학적 활동 지표(생체표지)를 파악해 유기화합물 식별과 생명체 탐색에 도움이 될 것으로 보인다.

화성유기분자분석기(MOMA)

주요 기사:화성 유기 분자 분석기

MOMA는 ALD 내에 내장되어 있는 탐사선의 가장 큰 장비입니다.채취한 샘플에서 유기 분자를 광범위하게 매우 높은 감도로 탐색합니다.유기물을 추출하는 두 가지 다른 방법, 즉 레이저 탈착과 열 휘발성, 그리고 4개의 GC-MS 컬럼을 사용한 분리가 포함됩니다.진화한 유기 분자의 식별은 이온 트랩 질량 [5]분석계를 사용하여 수행됩니다.막스 플랑크 태양계 연구소가 개발을 주도하고 있다.국제적인 파트너로는 NASA가 [60]있다.질량 분석기는 Goddard Space Flight Center에서 제공되며, GC는 LISA와 LATMOS 두 개의 프랑스 연구소에서 제공합니다.UV-Laser는 Laser Zentrum Hannover에 [61]의해 개발되고 있다.

페이로드 지원 기능

화성 표면 아래에서 우주 방사선의 영향을 최소화하거나 변하지 않은 물질에 도달하여 분석하는 것이 로잘린드 프랭클린의 가장 큰 장점이다.ExoMars 코어 드릴은 초기 DeeDri 개발의 전통을 바탕으로 이탈리아에서 제작되었으며 Ma_MISS 계측기를 통합했습니다(위 [62]참조).다양한 토양 유형에서 최대 깊이 2m(6피트 7인치)까지 토양 샘플을 수집하도록 설계되어 있습니다.드릴은 지름 1cm(0.4인치) x 길이 3cm(1.2인치)의 코어 샘플을 추출하여 ALD의 코어 샘플 운송 메커니즘(CSTM)의 샘플 용기에 전달합니다.다음으로 CSTM 드로어가 닫히고 샘플이 파쇄 스테이션에 떨어집니다.생성된 분말은 ALD의 샘플 카르셀(MicrOmega, RLS 및 MOMA-LDMS에서 검사하기 위한 리필 가능 용기 또는 MOMA-GC 오븐)에 투여됩니다.시스템은 최대 2m까지 실험 사이클과 최소 2개의 수직 조사를 완료합니다(각각 4개의 샘플 획득).즉,[63][64] 이후 분석을 위해 드릴에 의해 최소 17개의 샘플을 획득하여 전달해야 합니다.

스코프 해제된 기기

Urey 디자인, 2013년

제안된 페이로드가 여러 번 변경되었습니다.마지막으로 크게 변경된 것은 2012년 프로그램이 [47]대형 로버 컨셉에서 이전 300kg(660lb) 로버 설계로 전환된 이후입니다.

  • 화성 X선 회절계(Mars-XRD) - X선의 분말 회절에 의해 결정성 [65][66]광물의 조성이 결정되었을 것입니다.이 기기에는 유용한 원자 구성 [67]정보를 제공할 수 있는 X선 형광 기능도 포함되어 있습니다.탄산염, 황화물 또는 기타 수성 광물의 농도의 확인은 생명체의 흔적을 보존할 수 있는 화성[열수] 시스템을 나타낼 수 있습니다.즉, 과거 화성의 환경 조건, 더 구체적으로 [47]생명체와 관련된 조건의 식별을 조사했을 것이다.
  • Urey 기구는 화성 암석과 토양에서 과거 생명체의 증거 및/또는 생물 화학 이전의 증거로 유기 화합물을 탐색하도록 계획되었다.온수 추출부터 시작하여 추가 분석을 위해 가용성 화합물만 남습니다.승화와 모세관 전기영동으로 아미노산 감별이 가능해졌다.검출은 레이저 유도 형광으로 이루어졌을 것입니다.이것은 매우 민감한 기술로, 1조분의 1의 감도를 가질 수 있습니다.이러한 측정은 Viking GCMS [47][68][69]실험보다 1,000배 더 높은 감도로 수행되어야 했다.
  • 소형화된 뫼스바우어 분광계(MIMOS-II)는 철 함유 표면암, 퇴적물 및 토양의 광물학적 구성을 제공합니다.이들의 신원은 물과 기후의 진화를 이해하고 생화학화된 황화철과 자석을 찾는 데 도움을 주기 위한 것이었는데, 이는 화성에서 이전의 생명체가 살 수 있는 증거를 제공할 수 있다.
  • LMC(Life Marker Chip)는 한동안 계획된 페이로드의 일부였습니다.이 장비는 화성 암석 및 토양 샘플에서 유기물을 추출하기 위해 계면활성제 용액을 사용한 후 항체 기반 분석을 [70][71][72]사용하여 특정 유기 화합물의 존재를 검출하기 위한 것이었다.
  • 화성 표면과 [73]대기를 조사하기 위해 탐사선 돛대에 장착하기로 한 2-25µm 범위에서 작동하는 푸리에 IR 분광계 MIMA(Mars 적외선 매퍼).

착륙 지점 선택

주요 기사:ExoMars © 착륙지 선정
옥시아 플라넘의 위치
생물 시그니처와 매끄러운 표면을 보존할 수 있다는 이유로 선택된 옥시아 평원의 지질 형태학

ESA가 지정한 패널의 검토를 거쳐 2014년 10월 추가 분석을 [74][75]위해 4개 현장의 짧은 목록이 공식적으로 권장되었다.이 착륙 지점들은 [53]과거에 복잡한 수성 역사의 증거를 보여준다.

2015년 10월 21일, Oxia Planum이 탐사선의 우선 착륙 장소로 선택되었고, Aram Dorsum과 Mawrth Valis가 예비 옵션으로 [53][76]선택되었다.2017년 3월 착륙지 선정 작업 그룹은 옥시아 플라눔과 마워스 [77]발리스로 선택 범위를 좁혔고, 2018년 11월 유럽과 러시아 우주 [78]기관장들의 승인을 받아 옥시아 플라눔이 다시 선택되었습니다.

Kazachok이 착륙한 후, Rosalind Franklin 탐사선을 지상으로 전개하기 위한 경사로가 확장될 것입니다.착륙선은 정지 상태를 유지하며 착륙 지점의 [80]표면 환경을 조사하기 위한 2년간의[79] 임무를 시작할 것이다.

Acheron FossaeAcidalia PlanitiaAlba MonsAmazonis PlanitiaAonia PlanitiaArabia TerraArcadia PlanitiaArgentea PlanumArgyre PlanitiaChryse PlanitiaClaritas FossaeCydonia MensaeDaedalia PlanumElysium MonsElysium PlanitiaGale craterHadriaca PateraHellas MontesHellas PlanitiaHesperia PlanumHolden craterIcaria PlanumIsidis PlanitiaJezero craterLomonosov craterLucus PlanumLycus SulciLyot craterLunae PlanumMalea PlanumMaraldi craterMareotis FossaeMareotis TempeMargaritifer TerraMie craterMilankovič craterNepenthes MensaeNereidum MontesNilosyrtis MensaeNoachis TerraOlympica FossaeOlympus MonsPlanum AustralePromethei TerraProtonilus MensaeSirenumSisyphi PlanumSolis PlanumSyria PlanumTantalus FossaeTempe TerraTerra CimmeriaTerra SabaeaTerra SirenumTharsis MontesTractus CatenaTyrrhen TerraUlysses PateraUranius PateraUtopia PlanitiaValles MarinerisVastitas BorealisXanthe TerraMap of Mars
The image above contains clickable links MarsLander 및 Rover 사이트의 위치가 중첩된 화성의 글로벌 지형을 보여주는 대화형 이미지 맵.마우스를 이미지 위로 가져가면 60개 이상의 두드러진 지리적 지형의 이름을 볼 수 있습니다.클릭하면 해당 지형에 링크할 수 있습니다.베이스 맵의 색칠은 NASA의 화성 글로벌 서베이어(Mars Global Surveyor)에 있는 화성 궤도선 레이저 고도계의 데이터에 근거해 상대적인 고도를 나타낸다.흰색과 갈색은 가장 높은 고도(+12~+8km), 분홍색과 빨간색(+8~+3km), 노란색은 0km, 녹색과 파란색은 낮은 고도(-8km까지)를 나타냅니다.축은 위도와 경도이며 극지방이 표시됩니다.
(「」도 참조해 주세요.Mars map; Mars Memorials map/list)
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Columbia Memorial Station
Thomas Mutch Memorial Station
Gerald Soffen Memorial Station

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레퍼런스

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