مأموریت اگزومارس (ExoMars Mission) تلاش بشر برای کشف زندگی در مریخ

abraradminاکتبر 13, 2025

0 زمان تقریبی مطالعه 9 دقیقه

مأموریت اگزومارس، برنامه‌ای پیشرو از آژانس فضایی اروپا (ESA) برای کاوش سیاره مریخ است که با هدف یافتن نشانه‌های حیات گذشته یا حال و بررسی گازهای جوی این سیاره طراحی شده است. این مأموریت، که از سال ۲۰۱۳ با همکاری آژانس فضایی روسیه (Roscosmos) و بعدها ناسا پیش رفته، شامل دو مرحله اصلی است: مدارگرد ردیاب گاز (Trace Gas Orbiter یا TGO) با ماژول فرود شیاپارلی (Schiaparelli) در سال ۲۰۱۶ و کاوشگر روزالیند فرانکلین (Rosalind Franklin) با لندر کازاچوک (Kazachok) برای پرتاب در ۲۰۲۸. مأموریت اگزومارس با بودجه‌ای حدود ۱.۵ میلیارد یورو، فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند حفاری زیرسطحی تا عمق ۲ متر و تحلیل گازهای کمیاب مانند متان را به کار می‌گیرد تا منشأ زیستی یا زمین‌شناختی آن‌ها را مشخص کند.

مدارگرد TGO با موفقیت در مدار مریخ داده‌های ارزشمندی جمع‌آوری کرده و مرحله دوم به دلیل چالش‌های فنی و سیاسی به ۲۰۲۸ موکول شده است. اگزومارس، که بخشی از برنامه اکزوبیولوژی اروپا است، با ابزارهای دقیق و همکاری بین‌المللی، به درک بهتر تاریخ مریخ و امکان حیات فرازمینی کمک می‌کند و پایه‌ای برای مأموریت‌های آینده مانند بازگرداندن نمونه‌های مریخی فراهم می‌نماید.

مأموریت اگزومارس چیست؟

هدف کلی پروژه جست‌وجوی نشانه‌های حیات گذشته یا حال در سیاره مریخ است.
این مأموریت حاصل همکاری مشترک بین آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی روسیه (Roscosmos) می‌باشد.
دو فاز اصلی دارد:
- ExoMars 2016: شامل مدارگرد TGO و فرودگر آزمایشی Schiaparelli EDM.
- ExoMars 2022: شامل مریخ‌نورد Rosalind Franklin و سکوی فرود Kazachok.
مدارگرد TGO برای بررسی گازهای کمیاب مانند متان در جو مریخ طراحی شده است.
مریخ‌نورد Rosalind Franklin قابلیت حفاری تا عمق ۲ متر را دارد.
سکوی فرود Kazachok شامل ابزارهای علمی برای مطالعه سطح و شرایط آب‌وهوایی مریخ است.
ارتباط داده‌ها از طریق شبکه Deep Space و مدارگرد TGO انجام می‌شود.
مدت مأموریت چندین سال است و به جمع‌آوری داده‌های علمی بلندمدت اختصاص دارد.

اگزومارس برنامه‌ای علمی از آژانس فضایی اروپا است که برای کاوش سیاره مریخ و جستجوی نشانه‌های حیات طراحی شده و شامل دو بخش اصلی است: مدارگرد ردیاب گاز (TGO) با ماژول فرود شیاپارلی در سال ۲۰۱۶ و کاوشگر روزالیند فرانکلین با لندر کازاچوک برای پرتاب در ۲۰۲۸. این مأموریت، که با همکاری Roscosmos و بعدها ناسا پیش می‌رود، با بودجه ۱.۵ میلیارد یورو، گازهای جوی مانند متان را با دقت بالا تحلیل می‌کند و با حفاری زیرسطحی، مواد آلی را جستجو می‌نماید. TGO، که در مدار ۴۰۰ کیلومتری مریخ قرار دارد، علاوه بر جمع‌آوری داده، به عنوان رابط ارتباطی برای کاوشگرها عمل می‌کند.

TGO بیش از ۱۰۰ هزار پروفایل جوی ثبت کرده و داده‌های ارزشمندی از متان و بخار آب ارائه داده است. اگزومارس، که فناوری‌های فرود و کاوش را آزمایش می‌کند، با ابزارهایی مانند طیف‌سنج جرمی، به شناسایی بیوساینچرها می‌پردازد و با همکاری بین‌المللی، به یکی از بزرگ‌ترین تلاش‌های اکزوبیولوژی تبدیل شده است.

پروژه اگزومارس در سال ۲۰۰۵ به عنوان بخشی از برنامه Aurora آژانس فضایی اروپا برای کاوش انسانی مریخ و قمرهای آن پایه‌گذاری شد. در سال ۲۰۰۹، ESA با ناسا برای توسعه یک کاوشگر مشترک (MAX-C) توافق کرد، اما در ۲۰۱۲، ناسا به دلیل محدودیت بودجه به مأموریت Curiosity اولویت داد و همکاری را لغو نمود. در مارس ۲۰۱۳، ESA با Roscosmos قرارداد بست تا دو مأموریت را پیش ببرد: پرتاب ۲۰۱۶ با TGO و شیاپارلی و پرتاب ۲۰۱۸ با روزالیند فرانکلین. پرتاب اول در ۱۴ مارس ۲۰۱۶ با موشک Proton-M موفقیت‌آمیز بود، اما شیاپارلی در فرود شکست خورد.

همکاری آژانس فضایی اروپا و Roscosmos در طراحی و اجرا

همکاری آژانس فضایی اروپا (ESA) و Roscosmos در مأموریت اگزومارس از مارس ۲۰۱۳ آغاز شد، که Roscosmos موشک Proton-M، لندر کازاچوک و ابزارهای علمی مانند ISEM (طیف‌سنج مادون قرمز) را تأمین کرد و ESA مدارگرد TGO، کاوشگر روزالیند فرانکلین و ابزارهایی مانند MOMA (طیف‌سنج جرمی) را توسعه داد. این همکاری، با بودجه ۳۷۰ میلیون یورویی Roscosmos، فناوری فرود شیاپارلی را آزمایش کرد و TGO را برای رله داده‌ها بهینه نمود.

تا ۲۰۲۲، همکاری موفقیت‌آمیز بود، اما جنگ اوکراین باعث توقف آن شد و ESA با ناسا برای فناوری فرود جدید همکاری کرد. این همکاری، با وجود چالش‌ها، TGO را به مدار رساند و درس‌هایی برای مرحله دوم ارائه داد که اگزومارس را به مأموریتی پیشرو تبدیل کرد.

مراحل مختلف مأموریت اگزومارس

مأموریت اگزومارس در دو مرحله اصلی پیش می‌رود: مرحله اول در ۲۰۱۶ با پرتاب TGO و شیاپارلی با موشک Proton-M از بایکونور، که TGO در اکتبر ۲۰۱۶ به مدار ۴۰۰ کیلومتری مریخ رسید و شیاپارلی در Meridiani Planum سقوط کرد. مرحله دوم، با پرتاب روزالیند فرانکلین و لندر کازاچوک در ۲۰۲۸، ورود به مدار در ۲۰۲۹ و فرود در Oxia Planum در ۲۰۳۰ را هدف دارد، که کاوش ۲ ساله با حفاری ۲ متری انجام می‌شود. مراحل، با aerobraking TGO (آوریل ۲۰۱۸) و رله داده برای Curiosity و InSight، پیش رفتند. مرحله دوم، با تأخیرهای ناشی از جنگ و مشکلات فنی، در ۲۰۲۵ آماده‌سازی نهایی را طی می‌کند.

پرتاب و مسیر حرکت اگزومارس به سوی مریخ

پرتاب مأموریت اگزومارس در ۱۴ مارس ۲۰۱۶ با موشک Proton-M از بایکونور انجام شد و فضاپیما با مرحله Briz-M به مدار پارک زمین رسید. مسیر حرکت، با استفاده از کمک گرانشی زمین و مریخ، ۷ ماه طول کشید و TGO را در ۱۹ اکتبر ۲۰۱۶ به مدار مریخ رساند. شیاپارلی در ۱۶ اکتبر جدا شد و با چتر و تراسترها برای فرود آماده شد، اما شکست خورد.

مرحله دوم در ۲۰۲۸ با Ariane 6 یا Proton-M از گوایانا پرتاب می‌شود و با کمک گرانشی ونوس، در ۲۰۲۹ به مریخ می‌رسد. مسیر، با دقت ۹۹.۹ درصدی، اگزومارس را به مقصد می‌رساند و فناوری‌های پیشرفته، موفقیت را تضمین می‌کنند.

ماژول شیاپارلی و سرنوشت آن در فرود اولیه

ماژول شیاپارلی، لندر آزمایشی با وزن ۶۰۰ کیلوگرم و قطر ۲.۷ متر، برای تست فناوری فرود در ۲۰۱۶ پرتاب شد و هدفش فرود نرم در Meridiani Planum بود. این ماژول با چتر ۱۶ متری و ۸ تراستر (هر کدام ۴۰۰ نیوتن) طراحی شد تا سرعت را از ۲۱ هزار به ۲ متر بر ثانیه برساند. اما در ۱۹ اکتبر ۲۰۱۶، خطای نرم‌افزاری ارتفاع را ۲ کیلومتر کمتر تخمین زد و چتر و تراسترها زود فعال شدند، که باعث سقوط با سرعت ۳۳۵ کیلومتر بر ساعت و ایجاد دهانه‌ای ۵۰ متری شد.

شیاپارلی، با وجود شکست، ۶۰۰ مگابایت داده از جو و سطح جمع‌آوری کرد که برای بهبود فناوری فرود روزالیند فرانکلین استفاده شد و درس‌های ارزشمندی برای مأموریت‌های آینده ارائه داد.

کاوشگر روزالیند فرانکلین؛ قلب مأموریت اگزومارس

کاوشگر روزالیند فرانکلین، روور ۳۱۰ کیلوگرمی با ۶ چرخ و ارتفاع ۱.۵ متر، قلب مأموریت اگزومارس ۲۰۲۸ است و برای کاوش Oxia Planum، منطقه‌ای باستانی با رسوبات آلی، طراحی شده است. این روور، که به نام دانشمند DNA نام‌گذاری شده، با حفاری ۲ متری، نمونه‌های زیرسطحی را برای تحلیل در آزمایشگاه داخلی جمع می‌کند و با ۹ ابزار علمی، نشانه‌های حیات را جستجو می‌نماید. روزالیند فرانکلین با سرعت ۷۰ متر در روز مریخی، ۵ کیلومتر را طی می‌کند و با دوربین‌های پانوراما، نقشه‌های سطحی می‌سازد.

این کاوشگر با ژنراتور رادیوایزوتوپ، انرژی پایدار دارد و با TGO ارتباط برقرار می‌کند. روزالیند فرانکلین، که در ۲۰۲۵ آماده تست نهایی است، شیمی مریخ را بررسی می‌کند و پایه‌ای برای مأموریت‌های نمونه‌برداری آینده می‌گذارد.

ابزارهای علمی مورد استفاده در کاوشگر

ابزارهای علمی روزالیند فرانکلین شامل ۹ ابزار پیشرفته است: دوربین پانوراما (PanCam) برای تصاویر استریو، طیف‌سنج مادون قرمز (ISEM) برای تحلیل سنگ‌ها، دوربین کلوزآپ (CLUPI) برای بافت سطح، میکروطیف‌سنج (MicrOmega-IR) برای مواد آلی، طیف‌سنج جرمی (MOMA) برای مولکول‌های آلی، رادار (RIME) برای یخ زیرسطحی، آشکارساز نوترون (ADRON) برای هیدروژن، رادار زمین‌نگاری (WISDOM) برای ساختار زیرین و لیزر پلاسما (LaPCA) برای ترکیب عناصر. این ابزارها، نمونه‌های حفاری‌شده را با دقت ۹۹ درصد تحلیل می‌کنند.

مدارگرد ردیاب گاز و نقش آن در جمع‌آوری داده‌ها

مدارگرد ردیاب گاز (TGO)، با وزن ۴۳۳۵ کیلوگرم و ارتفاع ۳.۲ متر، در مدار ۴۰۰ کیلومتری مریخ قرار دارد و وظیفه تحلیل گازهای کمیاب مانند متان و بخار آب را بر عهده دارد. TGO با ۴ ابزار (NOMAD، ACS، CaSSIS، FREND)، متان را با دقت ۱۰۰۰ برابر بهتر از مأموریت‌های قبلی (۳ درجه بزرگی) اندازه‌گیری می‌کند و منشأ آن را بررسی می‌نماید. NOMAD و ACS، ترکیبات جوی را تحلیل می‌کنند و CaSSIS، تصاویر رنگی با رزولوشن ۵ متری می‌گیرد.

TGO از ۲۰۱۸ بیش از ۱۰۰ هزار پروفایل جوی ثبت کرده و ۶۰ درصد داده‌های مریخ را برای Curiosity و InSight رله کرده است. نقش TGO، اگزومارس را به منبعی ارزشمند برای علم مریخ تبدیل کرده است.

بررسی ترکیبات گازی جو مریخ با داده‌های اگزومارس

داده‌های اگزومارس، به‌ویژه از TGO، ترکیبات گازی جو مریخ را با دقت بی‌سابقه‌ای بررسی کرده و متان را با غلظت ۰.۱ تا ۳۰ پارت بر میلیارد ردیابی می‌کند. ابزارهای NOMAD و ACS، تغییرات فصلی متان را ثبت کرده و به فعالیت‌های زمین‌شناختی مانند گسِرها یا آتشفشان‌ها نسبت می‌دهند، نه منشأ زیستی. TGO از سال ۲۰۱۸، بیش از ۱۰۰ هزار پروفایل جوی از CO2، بخار آب و گازهای کمیاب جمع‌آوری کرده و FREND، هیدروژن زیرسطحی را نقشه‌برداری می‌نماید.

داده‌ها، با تصاویر CaSSIS، منابع گازی را در مناطق قطبی و استوایی شناسایی کرده و برای انتخاب سایت‌های فرود روزالیند فرانکلین استفاده می‌شوند. این بررسی، جو مریخ را به آزمایشگاهی برای شیمی آلی تبدیل کرده و درک ما از سیاره را عمیق‌تر نموده است.

سیستم‌های ارتباطی بین زمین و کاوشگر اگزومارس

سیستم‌های ارتباطی مأموریت اگزومارس با مدارگرد TGO به عنوان رله اصلی عمل می‌کنند، که داده‌ها را از کاوشگر با باند UHF (۴۰۰ مگاهرتز) دریافت و با باند X (۸.۴ گیگاهرتز) به ایستگاه‌های زمینی ESA در سسا (اسپانیا) و مالارگ (استرالیا) ارسال می‌کند. تأخیر ارتباطی ۴ تا ۲۰ دقیقه، خودمختاری روزالیند فرانکلین را ضروری می‌کند، که با کامپیوتر داخلی و الگوریتم‌های خودکار مدیریت می‌شود. TGO با آنتن‌های پرقدرت، داده‌ها را با نرخ ۲ مگابیت بر ثانیه منتقل می‌کند.

این سیستم، که با کدگذاری پیشرفته خطا را ۹۹.۹۹ درصد کاهش می‌دهد، ۶۰ درصد داده‌های مریخ را برای Curiosity و InSight رله کرده و با ادغام در شبکه ناسا، ارتباط پایدار را تضمین می‌کند. سیستم‌های ارتباطی، اگزومارس را به منبعی کارآمد برای داده‌های علمی تبدیل کرده‌اند.

طراحی و مهندسی چرخ‌ها و بازوهای رباتیک

کاوشگر روزالیند فرانکلین با ۶ چرخ مستقل (قطر ۵۰ سانتی‌متر، از آلومینیوم و تیتانیوم) طراحی شده که با سیستم تعلیق پیشرفته، از صخره‌ها و شیب‌های ۳۰ درجه‌ای عبور می‌کند و روزانه ۷۰ متر حرکت می‌نماید. بازوی رباتیک ۲ متری، با ۵ درجه آزادی و موتورهای دقیق، حفاری زیرسطحی را با دقت ۱ میلی‌متر انجام می‌دهد و نمونه‌ها را به آزمایشگاه داخلی منتقل می‌کند. این طراحی، از کاوشگر Curiosity الهام گرفته و با مواد مقاوم به دمای -۱۳۰ درجه و تشعشع، دوام ۲ ساله را تضمین می‌کند.

مهندسی چرخ‌ها و بازوها، با تست‌های زمینی در محیط شبیه‌سازی‌شده مریخ، لرزش و سایش را کنترل می‌کند. این طراحی، روزالیند فرانکلین را به ابزاری قدرتمند برای کاوش زیرسطحی و تحلیل مواد آلی تبدیل کرده است.

نتایج علمی و داده‌های ارسالی از مدار مریخ

شناسایی ترکیبات آلی برای بررسی احتمال وجود حیات.
تحلیل گازهای جو مانند متان و بخار آب به‌عنوان شاخص‌های زیستی یا زمین‌شناسی.
مطالعه ساختار زیرسطح مریخ با ابزارهای نفوذی و طیف‌سنجی.
نقشه‌برداری از مناطق غنی از کانی‌ها و رسوبات آبی.
آزمایش فناوری‌های جدید فرود و حفاری در شرایط سخت مریخ.
بررسی تشعشعات کیهانی و تأثیر آن بر ابزارها و حیات احتمالی.
جمع‌آوری داده‌ها برای مأموریت‌های انسانی آینده به مریخ.
بهبود مدل‌های اقلیمی و درک بهتر تاریخچه آب در مریخ.

نتایج علمی اگزومارس، به‌ویژه از مدارگرد ردیاب گاز (TGO)، درک ما از جو و سطح مریخ را متحول کرده است. TGO از سال ۲۰۱۸ بیش از ۱۰۰ هزار پروفایل جوی جمع‌آوری کرده و متان را با غلظت ۰.۱ تا ۳۰ پارت بر میلیارد ردیابی می‌نماید، که به فرآیندهای زمین‌شناختی مانند گسِرها یا فعالیت‌های آتشفشانی نسبت داده شده و فرضیه منشأ زیستی را رد کرده است. ابزارهای NOMAD و ACS، ترکیبات جوی مانند دی‌اکسید کربن، بخار آب و گازهای کمیاب را با دقت ۱۰۰۰ برابر بهتر از مأموریت‌های قبلی تحلیل کرده‌اند، و FREND، نقشه‌های هیدروژن زیرسطحی را با دقت ۱ متر ارائه داده که به شناسایی یخ‌های زیرین کمک می‌کند.

داده‌های ارسالی، که ۶۰ درصد اطلاعات مریخ را شامل می‌شوند، با تصاویر رنگی CaSSIS (رزولوشن ۵ متری) مناطق غنی از مواد آلی را شناسایی کرده و بیش از ۵۰۰ مقاله علمی تولید کرده‌اند. این داده‌ها، که از طریق رله TGO برای کاوشگرهای Curiosity و InSight منتقل شده‌اند، سایت‌های فرود روزالیند فرانکلین را در Oxia Planum مشخص کرده‌اند و مأموریت اگزومارس را به منبعی کلیدی برای علم مریخ تبدیل کرده‌اند.

دلایل تأخیر در پرتاب مرحله دوم مأموریت اگزومارس

تأخیر در پرتاب مرحله دوم اگزومارس (روزالیند فرانکلین و لندر کازاچوک) به دلایل متعددی برمی‌گردد که از مشکلات فنی تا مسائل سیاسی را دربرمی‌گیرد. ابتدا، پرتاب برای سال ۲۰۲۰ برنامه‌ریزی شده بود، اما مشکلات چتر نجات (شکست در تست‌های ۲۰۱۹) و نقص‌های الکترونیکی، پرتاب را به ۲۰۲۲ موکول کرد. همه‌گیری کووید-۱۹ در ۲۰۲۰، تست‌های نهایی در اروپا را مختل کرد و زمان‌بندی را به هم ریخت. در مارس ۲۰۲۲، جنگ اوکراین همکاری با Roscosmos را متوقف کرد، که لندر کازاچوک و موشک Proton-M را تأمین می‌کرد، و ESA مجبور شد روور را به انبار بفرستد.

در ۲۰۲۳، آژانس فضایی اروپا با ناسا برای تأمین فناوری فرود جدید (مانند HLS) قرارداد بست و پرتاب به ۲۰۲۸ موکول شد. این تأخیرها، بودجه را ۳۰۰ میلیون یورو افزایش داد، اما فناوری چتر و لندر را بهبود بخشید و درس‌های شیاپارلی را اعمال کرد. این چالش‌ها، با وجود مشکلات، اگزومارس را به مأموریتی انعطاف‌پذیر و آماده برای موفقیت در ۲۰۲۸ تبدیل کرده‌اند.