エクソマーズ
エクソマーズ（、ExoMars）は、欧州が主導している火星探査計画。宇宙生物学的な探査計画であり、火星の生命による痕跡の探査が目的である。現在は欧州宇宙機関（ESA）がロシア・ロスコスモス社（Roscosmos）と共同で計画を進めている。
このプロジェクトでは複数の探査機械を2回に分けて打ち上げる予定である。打ち上げにはプロトンMロケットを使う予定。
トレース・ガス・オービター（TGO）と、突入・降下・着陸実験モジュール（EDM）ランダー(着陸機)が2016年に打ち上げられた。
ロシアの着陸機とESAのローバーが2020年に打ち上げられる予定である。
開始以来、エクソマーズはいくつかの計画フェイズを得ており、現在では消滅したアメリカ合衆国とのの例のように着陸機、探査衛星、打ち上げ機、国際協力などは計画途中で何度も変えられている。
もともと、エクソマーズの概念はオーロラ計画の目玉計画として計画された大型の探査車からなり、2005年12月にESAの閣僚会議で承認されたものである。もともと探査車と固定式の基地局から計画されており、ソユーズロケットで2011年の打ち上げが計画されていた。
2007年、探査車の車台の設計製作を行う英国企業EADS アストリアムにカナダのが100万ユーロ規模の契約企業として選ばれた。アストリウムは最終設計にも同社と契約を行っている。
2009年7月NASAとESAは火星探査共同イニシアチブに合意し、この中ではソユーズロケットに代えてアトラスロケットの利用が計画され、技術的な設定・計画の財源を大きく変更させた。同月19日では、探査車は（TGO)の相乗り機として計画されており、将来の協定はアトラスの打ち上げ能力とNASAの探査衛星に合わせて、十分にエクソマーズの重量を減らすことが必要としていた。このときは幾つかの宇宙機を2台のアトラスVで打ち上げる計画とされており
、TGOはこの計画に統合され、気象観測用の固定式基地局と相乗りで2016年に打ち上げる予定であった。この中では2台目のローバーとしても計画されていた。
2009年8月、ロシア連邦宇宙局とESAはフォボス・グルントとエクソマーズの2つの火星探査計画での協力を含めた契約に合意した。具体的には、ESAはプロトンロケットをロシアの装置を積んだエクソマーズ・ローバー打ち上げ機のバックアップ機として確保した。
2009年12月17日、ESA政府はNASAとの協力で行う2回の打上げミッションで構成される火星探査計画に最終認可を与え、2016年と2018年の計画に8億5000万ユーロを委託することを承認した。
2011年4月、資金的な問題から同行予定であったMAX-Cローバーの開発中止が公表され、計画されていた2台のうち、より大型のエクソマーズ・ローバーだけが2018年に打ち上げられることになった。この中で新しいローバーをヨーロッパで製造し、欧州とアメリカの観測装置を混載する案が提案された。NASAが火星への輸送のためのロケットを提供し、マーズ・サイエンス・ラボラトリーで採用されたスカイクレーン着陸機構を提供するというものである。しかし再編案が提案されたにもかかわらず、2018年の計画目標時期は変更しないままであった。
2012年2月13日にオバマ大統領が公開したFY2013予算の下で、NASAはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の予算超過分に資金を回すため、エクソマーズ計画への参加を打ち切った。同時にエクソマーズ計画のための準備資金もすべてキャンセルされ、計画の大部分に再調整が必要となった 。
2012年3月15日、ESAはロシア連邦宇宙局(Roscosmos)との協力の下でエクソマーズ計画を推し進めると発表し、計画では2018年までにRoscosmosから提供される2機のプロトン-Mを使用して探査を実施し、2018年のローバーミッション用の火星への突入・降下・着陸モジュールがロシアから追加提供される予定。2016年の打ち上げには原則的に合意に達しているが、Roscosmosは次の三つの条件を定めた2012年11月の正式契約に調印を求めているロシアのエクソマーズ用の資金はフォボス・グルントの損失による12億ルーブルで部分的にまかなわれ、またMars-NETとエクソマーズ計画の間で調整可能な資金は再配置された。
評論家は、ロシアの持つ専門技術はロケットの提供においては十分なものであるかもしれないが、今のところ火星着陸システムの重要な部分に関わる技術を提供するには至っていないと位置づけている。
ESAはもともと10億ユーロでの開発を予定していたが、NASAの撤退と事業の再編の結果から、おそらく現在までの開発費に加え数億ユーロの必要資金が発生している。このため2012年3月、ESAの加盟国はどのように不足分を調達するか検討するよう、機関の幹部に指示した。ひとつの可能性として、エクソマーズの達成を優先させるためにESAの他の科学活動の進展を止めることが考えられる。
ESAは2018年の打ち上げに関して、NASAが小規模な範囲で計画に戻る可能性までは排除していない
2016年3月15日、トレース・ガス・オービター（TGO）と突入・降下・着陸実験モジュール「スキアパレッリ」はバイコヌール宇宙基地からプロトンMロケットで打ち上げられた。
同年10月17日TGOとスキアパレッリの分離に成功。19日に火星軌道投入とスキアパレッリの火星地表への降下が行われたが、その後スキアパレッリはエンジン噴射が十分に行われず地表に激突し失われたことが判明した。
TGOは正常に稼働しており、2018年から2020年に変更された打ち上げ計画で火星に投入予定の探査車の通信中継局としても使用される予定。
科学的な目的は以下のような優先順位になっている。
開発の技術的な目的は以下である。
2016年と2020年に予定される打ち上げの両方でプロトンMロケットが利用される予定である。プロトンはこれまでにもサリュート6号、サリュート7号、ミール、国際宇宙ステーションの基幹部などを打ち上げた実績のある大型ロケットである。
ESAは当初1回のミッションの計画を立てていたが、現在は2回のミッションで行う計画である。
現在の計画ではエクソマーズ計画は4機の探査機で行われる計画であり、2台の非移動式着陸機、1台の周回衛星、1台の探査車が投入される予定である。
トレース・ガス・オービター（TGO）は火星通信衛星と周回機による大気中微量気体分析の計画であり、2016年3月14日に打ち上げられた。「スキアパレッリ」EDM着陸機を火星まで運び、火星のメタン源や他の気体の地図化を行い、これによって2018年に打ち上げが予定されている探査車の着陸場所の選択を助ける。火星の大気におけるメタンの存在は、現在の生命の有力な起源がメタンや地質活動とされているため興味をもたれている。2018年から19年ごろに予想される地上探査機と探査車の到着後、オービターは分析化学活動を行えて、EDMランダーとエクソマーズ・ローバーとの中継通信を提供できる、より低い軌道に移動する。TGOは将来打ち上げられる計画機のための通信中継衛星として2022年まで稼動を継続する予定。
突入・降下・着陸実験モジュール(Entry, Descent and Landing Demonstrator Module、EDM)「スキアパレッリ」は、火星表面着陸時の着陸方向や着陸速度を制御する技術と共にESAが提供する予定である。火星大気に突入後、モジュールはパラシュートを展開し、レーダー高度計ドップラーセンサーとオンボード慣性測定ユニットに基づいた閉ループ誘導航行制御システムを使って着陸を行う。着陸の最終段階ではパルス噴射式の液体燃料エンジンを使用し、地上約1mでエンジンを停止。衝撃で変形する衝撃吸収構造で最後の衝撃を吸収する設計。
EDMは2013年11月に「スキアパレッリ」(Schiaparelli)という名称が付けられた。これは19世紀に火星表面を観測を行ったイタリアの天文学者ジョヴァンニ・スキアパレッリにちなんで命名された。
着陸地点にはメリディアニ平原が提案されており、この地点は平坦で岩石が少なく採用が予定されるエアバッグ着陸システムに向いている。着陸は砂嵐の季節に行われることが予定されており、突入と降下時に粉塵を含んだ大気の特徴を知ることが期待されており、砂塵に富んだ環境に関連付けられた表面測定が実施される 。着陸後は、風速、風向、湿度、気圧、表面気温、大気の透明度などを測定する。また、火星地表で初の磁場の測定なども行われる予定である。カラーカメラシステムもペイロードに含まれる。
ロシアは原子力電池を提供し、これによってEDM着陸機は火星表面で数ヶ月間運用することが可能になる。
EDM非移動式着陸機はもともと火星深部の地形物理の調査を目的とする"フンボルトペイロード(Humboldt payload)"と呼ばれる11台の観測機器を運ぶために計画されたが、2009年第1四半期に着陸機およびフンボルト観測機器の目標を確認する調査を行なった結果、完全に中止された。
最新のEDM地表ペイロードは、提案されていた気象探査計画DREAMS(Dust Characterisation, Risk Assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface)に基づいており、風速と風向(MetWind)、湿度(MetHumi)、気圧(MetBaro)、表面温度(MarsTem)、大気の透明度(Optical Depth Sensor; ODS)、大気の帯電(Atmospheric Radiation and Electricity Sensor; MicroARES)などのセンサー群を含んでいる。DREAMSペイロードは着陸後のEDMの表面ミッションの期間、環境観測点として働き、DREAMSは火星の地表で最初の電磁場測定を行う。大気中の砂塵の濃度の測定値を組み合わせて、DREAMSは砂塵を持ち上げる静電気の力の役割や、砂嵐の始まるメカニズムについて新しい見識を提供する。さらにMetHumiは湿度に関する重要なデータからMicroARESを補足し、これによって科学者の砂塵の帯電に関してよりよく理解することを可能にする。
また、地表用ペイロードに加えてEDMのカラーカメラシステムは画像の形で貴重な追加的科学データを提供する。まだカメラの設計は選ばれていない。
2回目の打ち上げは2020年に予定されており(当初は2018年の打ち上げ予定であったが、開発の遅れ及び確実な打ち上げを期すという理由のもとに延期)、ロシアの着陸機はを火星表面に展開させる。この再突入・降下・着陸モジュールは80%がロシア側で、20%がESAで製造される。ロシアは2機目の着陸機のハードウェアのほとんどを製造し、ESAは誘導や航法システムの要素を扱う。
この地上基地型着陸機かEDM装置にロシアの原子力電源を装備することで、以前計画されていた数日の観測期間から火星年で1年にわたって地表環境を観測できるようにすることが提案されている 。
2007年11月の時点で、ローバーの着陸地点には以下の候補がある。
2009年の火星でのメタン源の発見によって、探査のための高付加価値な目標が判明した。メタンの可能性は生命や地学的活動に由来する可能性があるため注目されており、どちらかの確認は主要な探査目的である。メタンは広範囲のプルームで生じ、プロファイルはメタンが個別の地域で開放されたことを暗示している。プロファイルは北緯30度、西経260度と北緯0度、西経310度の2箇所のメタン源の地域があるらしいことを示唆している。最適な着陸点と通信の安定を決めるために、トレース・ガス・オービターは2016年に打ち上げられ、事前に季節的とされるメタン生成を地図化することが決められた。探査車はオービターによって判明したメタン源を調査する。
エクソマーズ・ローバーは自走式で六輪の探査車である。