ExoMars Rosalind Franklin ist eine von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Rahmen des ExoMars-Projekts vorbereitete Raumfahrtmission zur Erforschung der Marsoberfläche. Beabsichtigt ist, den Rover Rosalind Franklin – vormals ExoMars Rover genannt – zusammen mit einem noch zu bauenden Lander frühestens im Jahr 2028 auf den Weg zum Mars zu bringen.
Ursprünglich war die Mission unter dem Namen ExoMars 2020ExoMars 2020: progress and challenges. ESA, 28. Juni 2019. gemeinsam mit der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos entworfen worden und sollte mit dieser durchgeführt werden. Wegen des Russischen Überfalls auf die Ukraine im Jahr 2022 beendete die ESA jedoch die Zusammenarbeit mit Roskosmos in der unbemannten Raumfahrt. Damit wurde der Start mit der bereits fertiggestellten russischen Landeplattform Kazachok und einer russischen Proton-Trägerrakete abgesagt. In der Folge entschied sich die ESA für die Entwicklung eines eigenen Landers mit Unterstützung durch die NASA.
Missionsziele Primäres Ziel der Mission ist die Suche nach organischem Material, vor allem aus der frühen Geschichte des Mars. Das zu untersuchende Material soll hauptsächlich durch Bohrungen aus bis zu zwei Metern Tiefe gewonnen werden, da die Oberfläche selbst durch die Atmosphäre und die Sonnenstrahlung sehr starken Veränderungen unterworfen ist. Ein Infrarot-Spektrometer soll dabei die Mineralogie des Gesteins in den Bohrlöchern untersuchen. Die gewonnenen Bohrkerne sollen anschließend mit verschiedenen Instrumenten mineralogisch und chemisch analysiert werden. Ein besonderes Interesse liegt dabei auf der Identifikation organischen Materials.
Rover Rosalind Franklin Im Februar 2019 wurde der ExoMars-Rover nach Rosalind Franklin (1920–1958) benannt. Diese britische Biochemikerin lieferte einen wesentlichen Beitrag zur Aufklärung der Doppelhelixstruktur der DNA. Der Rover wurde gefertigt von Airbus Defence and Space im Vereinigten Königreich. Im März 2022 war er fertiggestellt und durchlief einen letzten Test. Seitdem ist er bei Thales Alenia Space eingelagert.
Es wird erwartet, dass der Rover mehrere Kilometer auf dem Mars zurücklegen kann. Der ExoMars Trace Gas Orbiter soll ihm bei der Kommunikation zur Erde als Relaisstation dienen.
Der Rover soll über acht Messgeräte verfügen. Zwei davon, ISEM und Adron, wurden ursprünglich vom Institut für Weltraumforschung der Russischen Akademie der Wissenschaften (IKI) für den ExoMars Rover entwickelt.ESA: The ExoMars Rover Instrument Suite Abgerufen am 12. März 2016. Aufgrund des Endes der Kooperation mit Russland wurden die beiden Instrumente jedoch entfernt und zurück nach Russland gebracht. Während ISEM durch das von der UK Space Agency bereitgestellte Enfys Instrument ersetzt werden soll, ist für das Neutronenspektrometer Adron kein Ersatz vorgesehen. PanCam (The Panoramic Camera), eine Panoramakamera. Enfys (Walisisch für Regenbogen), ein Infrarotspektrometer, um die mineralische Zusammensetzung des Bodens zu analysieren und um zusammen mit PanCam Proben für die genauere Untersuchung durch andere Instrumente auszuwählen. CLUPI (Close-Up Imager), eine Kamera für Makroaufnahmen, die vorne an der Bohrvorrichtung angebracht ist. WISDOM (Water Ice and Subsurface Deposit Observation On Mars), ein Bodenradar, um die Stratigraphie unterhalb des Rovers zu erforschen. Ma_MISS (Mars Multispectral Imager for Subsurface Studies), ein Multispektralanalysegerät, das sich innerhalb des Bohrers befindet. MicrOmega, ein Spektrometer für mineralogische Untersuchungen. RLS (Raman Spectrometer), ein Spektrometer, um die mineralische Zusammensetzung der Proben zu untersuchen und um Pigmente organischen Ursprungs zu finden. MOMA (Mars Organic Molecule Analyser), ein Gerät, um Biomarker zu finden.
Für den Betrieb des Rovers gibt es in Turin einen Testsimulator auf dem Amalia betrieben wird, ein Zwilling von Rosalind Franklin. Auf dem Gelände von ALTEC, das gemeinsam von Thales Alenia Space und ASI unterstützt wird, befindet sich auch das Rover Operation Control Center für den Betrieb des Rovers auf dem Mars.
Ursprüngliche Planung mit russischem Lander Der Start war zunächst für 2018 geplant, wurde aber im Mai 2016 aufgrund von „Verzögerungen der industriellen Aktivitäten und der Lieferung der wissenschaftlichen Nutzlast“ auf 2020 verschoben. Im März 2020 erfolgte unter anderem wegen Problemen mit den Fallschirmen und der Software der Raumsonde eine weitere Verschiebung auf 2022.N° 6–2020: ExoMars to take off for the Red Planet in 2022. ESA, 12. März 2020. Der Rover der ESA sollte mit einer russischen Proton-Rakete gestartet werden und nach etwa neun Monaten Flug auf dem Mars landen. Die Nutzlast der Mission sollte aus drei Komponenten bestehen, dem Transportmodul (ExoMars Carrier Module), der Landeplattform (Kazachok) und dem Rover selbst. Dabei wurde das Transportmodul und der Rover sowie die Mehrheit der Instrumente an Bord des Rovers von der ESA entworfen und gefertigt, während die Landeplattform und zwei Instrumente von Roskosmos entwickelt wurden. Zudem hätte Roskosmos den Rover mit Radionuklid-Heizelementen bestückt, da Europa nicht über das dafür benötigte Plutonium 238 verfügt.ESA’s ExoMars plans depend on NASA contributions. Spacenews, 29. November 2022.
mini|Bridget, ein Prototyp des ExoMars Rover bei einem Test in der Nähe des Paranal-Observatoriums in der Atacamawüste im Norden Chiles
Während der Reise zum Mars wären der Rover und die Landeplattform Kazachok vom Transportmodul gesteuert und versorgt worden. Die Landeplattform sollte sich mit dem Rover kurz vor dem Erreichen der Marsatmosphäre von dem Transportmodul trennen und in die Atmosphäre eintreten. Zu Beginn des Abstiegs sollte die Einheit durch einen Hitzeschild abgebremst werden, um dann anschließend mit Fallschirmen den Abstieg weiter zu verlangsamen. Abschließend sollten Bremsraketen die Geschwindigkeit weiter reduzieren und das Landemodul, durch Stoßdämpfer geschützt, auf der Oberfläche aufsetzen. Der Rover sollte dann die Landeplattform über zwei Schienen verlassen und mit der wissenschaftlichen Mission beginnen.
Kazachok mini|Modelle des Landers Kazachok und des Rovers auf der MAKS-2021 Aero Show Für Kazachok war eine Betriebsdauer von einem Erdjahr vorgesehen. Zur Energieversorgung hätte der Lander vier mit Solarzellen bestückte Ausleger genutzt und wiederaufladbare Batterien getragen. Ihre Hauptaufgabe wäre die fotografischen Dokumentation der Umgebung und die Untersuchung von Klima und Atmosphäre gewesen. Außerdem sollte die Strahlenbelastung auf der Marsoberfläche untersucht werden, mögliches Wassereis unter der Oberfläche, sowie der Austausch von flüchtigen Stoffen zwischen der Atmosphäre und der Oberfläche. Anfänglich war auch ein RTG und ein RHU als Stromgenerator und als Wärmequelle in der Überlegung.
Instrumente von Kazachok Zwei der 17 wissenschaftlichen Instrumente der Landeplattform wurden von europäischen Instituten gestellt, die übrigen von Russland. Außerdem lieferten die ESA-Staaten vier Sensorpakete für zwei russische Instrumente. Die wissenschaftliche Ausrüstung hatte eine Masse von 45 kg, bei einer Gesamtmasse der Landeplattform von etwa 830 kg.ESA: ExoMars 2020 surface platform Abgerufen am 12. März 2016.ExoMars-2020 Surface Platform scientific investigation. Daniel Rodionov, Lev Zelenyi, Oleg Korablev, Ilya Chuldov and Jorge Vago. EPSC Abstracts. Vol. 12, EPSC2018-732, European Planetary Science Congress 2018.
Lander Radioscience (LaRa): Sollte die die genaue Rotation des Planeten mit Doppler-Messungen zur Erde erfassen. Es hätte die Verschiebung der Massen durch Wachstum und Sublimierung der Polkappen registrieren sollen. Entwickelt in BelgienLaRa (Lander Radioscience) on the ExoMars 2020 Surface Platform. (PDF) Véronique Dehant, Sébastien Le Maistre, Rose-Marie Baland et al. EPSC Abstracts. Vol. 12, EPSC2018-31, 2018. European Planetary Science Congress 2018. Habitability, Brine, Irradiation and Temperature (HABIT): Ein Instrumentenpaket, sollte tägliche und jahreszeitbedingte Änderungen von Wassergehalt, Atmosphären- und Bodentemperatur, UV-Strahlung messen. Beitrag von Schweden. Metereologisches Paket (MTK), überwiegend russischer Beitrag Atmosphärendruck und Feuchtigkeitssensor. Ähnliche Sensoren wurden auf dem Curiosity Rover und den Landern Schiaparelli und Phoenix verwendet. Beitrag von Finnland. Ein Ausleger mit drei Sensoren für die Atmosphärentemperatur, Solareinstrahlung und Staub. Anisotropic Magneto-Resistance (AMR) zur Messung von Magnetfeldern, spanischer Beitrag. Optical Depth Sensor Mikrofon MTK-L: Abstiegs und Landeeinheit. Misst während der Landung die Temperatur und Druck der Atmosphäre. Eine andere Einheit misst die Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung während des Abstiegs. Nach oben gerichtetes Lidar-System Magnetometerpaket Martian Ground Electromagnetic Tool (MAIGRET) mit Elektronikeinheit, Fluxgate-Magnetometer und Plasmawellenanalysator-Modul. Vier Kameras um die Umgebung des Landers aufzunehmen IR Fourier Spectrometer (FAST) ADRONEM, ein Neutronenspektrometer inklusive gepulstem Neutronengenerator und einem Dosimeter Mehrkanal Dioden-Laser Spektrometer (M-DLS) für die Analyse der Atmosphäre Radiothermometer (RAT-M) für die Messung de Bodentemperatur, Beitrag von Russland. Partikelanalysegerät sollte die Größe, Einschlag und atmosphärische Ladung von Staub messen Seismometer, entwickelt von Russland Gaschromatographie-Massenspektrometer zur Analyse der Atmosphäre, entwickelt von Russland. INRRI Ein Instrument zur Landung mit Laser-Reflektor-Untersuchung. Beitrag von Italien.
Neue Planung mit europäischem Lander und Beteiligung der NASA Am 17. März 2022 – vier Wochen nach Beginn des russischen Überfalls auf die Ukraine – setzte die ESA die Kooperation mit Roskosmos aus; begründet wurde dies mit den gegen Russland verhängten Sanktionen. Später wurde die Zusammenarbeit in der unbemannten Weltraumforschung ganz beendet. ExoMars Rosalind Franklin wäre für einen Abflug am 20. September 2022 bereit gewesen.
Die Entscheidung lag seitdem wieder alleine bei den ESA-Mitgliedsstaaten. Da Europa bislang weder über geeignete Landertriebwerke verfügt, noch die Heizelemente bauen kann, wandte man sich mit der Bitte um Unterstützung an die NASA. Im September 2022 wurde auf der ESA-Ministerratskonferenz das Budget beschlossen, um die Mission mit einem europäischen Landemodul weiterzuverfolgen. Wegen der benötigten Zeit für Entwicklung und Bau des Landers liegt das frühestmögliche Startfenster nun im Oktober 2028, mit einer Ankunft auf dem Mars 2030. Im April 2024 beauftragte die ESA ein Konsortium unter der Leitung von Thales Alenia Space mit Entwicklung und Bau des neuen Landers.
Der europäische Lander soll Technologie wiederverwenden, die in Europa für das russische Landemodul entwickelt wurde. Dazu gehört der Bordcomputer, der bereits für den Raumflug qualifiziert ist, der Höhenmesser mit Doppler-Radar und das Fallschirmsystem. Von europäischen Industriepartnern soll die Hülle für den Eintritt in die Marsatmosphäre, das Landemodul selbst, die Landeplattform und der Entlademechanismus für den Rover neu konstruiert werden. Insgesamt soll der Lander einfacher konstruiert sein als das russische Modell und keine eigenen wissenschaftlichen Nutzlasten mitführen. Er soll nur mit Kameras und Sensoren für die Landung und das Entladen des Rovers ausgestattet werden, würde über keine eigenen Solarmodule verfügen und seinen Betrieb nach wenigen Sol einstellen.