Fobos-Grunt o Phobos-Grunt (, literalment «sòl de Fobos») va ser una missió planejada per Rússia des de 1999 amb l'objectiu principal d'explorar el satèl·lit Fobos del planeta Mart amb una sonda espacial. Grunt es refereix a sòl o terra, ja que la sonda pretenia recollir una mostra de la superfície del satèl·lit i tornar-la cap a la Terra. En anglès és freqüent trobar aquesta missió amb altres noms, a més de Phobos-Grunt que és el més habitual; també com Fobos Explorer i Phobos Sample Return Mission.
Va ser la segona missió a Mart de l'Agència Espacial Federal Russa (Roskosmos), després de la fracassada Mars 96. En el projecte va participar també la Xina, que va construir un orbitador, així com col·laboracions menors d'altres països.
La Fobos-Grunt pròpiament es componia de dos mòduls, i era previst que ambdós aterressin a Fobos. El més petit, carregat amb les mostres, hauria de tornar a la Terra el 2012. El més gros, que havia de romandre a la superfície del satèl·lit durant un any, havia d'estudiar el medi ambient de Mart, incloent l'atmosfera, les tempestats de sorra, el plasma i la radiació i també serviria d'enllaç de comunicacions amb les estacions finlandeses.
El desenvolupament de la sonda va començar el 2001 i els dissenys inicials van finalitzar en 2004. Es preveia que la missió seria llançada a l'octubre de 2009, mitjançant un vehicle llançador Soiuz, però va ser ajornada a mitjan 2011 i es va reemplaçar el vector per un llançador Zenit.
Objectius de la missió miniatura|Fobos fotografiat per la Mars Global Surveyor l'any 2003.La missió Fobos-Grunt tenia diversos objectius. Per una banda, recol·lectar mostres de sòl (regolita) de Fobos i tornar-los a la Terra, a més d'estudiar in situ les propietats físiques i químiques de la superfície d'aquell satèl·lit marcià, l' estructura interna i analitzar-ne els moviments. Per una altra banda, millorar el coneixement de l'atmosfera de Mart, incloent la dinàmica de les tempestes de pols i els canvis estacionals, i estudiar algunes característiques de l'ambient, com ara el nivell de radiació, el plasma o la pols planetària.
Desenvolupament del projecte Inicis La missió es va concebre el 1999 però, per mor de la profunda crisi econòmica russa, no va tenir assignació pressupostària fins al 2004. Els retards van fer que la data inicial de llançament —2007— no era realista, així que es va ajornar fins al 2009, i finalment fins al 2011. Al mateix temps, per abaratir costos, es va reduir la mida de la sonda que es va llançar amb un Proton al més petit i econòmic Soiuz.
La construcció, a càrrec d'NPO Làvotxkin, va començar el 2006. De la part científica es van encarregar l'Institut d'Investigacions Espacials (IKI) i l'Institut Vernadsky de Geoquímica i Química Analítica. L'Institut Keldysh de Matemàtica Aplicada (conegut en anglès com KIAM) va ser el responsable del càlcul de trajectòries. Per la seva banda el Centre Pilyugin (amb la col·laboració del KIAM) va desenvolupar el sistema de control de navegació de la sonda.
La inclusió de la sonda xinesa Yinghuo-1 excedia les capacitats de càrrega del Soiuz, i es va decidir canviar el coet llançador pel Zenit, la qual cosa permetria també el llançament el 2011 malgrat que les condicions eren menys favorables.
Inicialment es va estudiar la possibilitat d'incorporar propulsió iònica a la sonda, concretament uns impulsors SPT-140 construïts per l'OKB Fakel. No obstant això, en la documentació presentada per NPO Làvotxkin en el MAKS de 2007 no se'ls esmentaven, la qual cosa fa pensar que aquesta opció va ser descartada en favor de motors químics, probablement a causa de les dificultats que planteja per al sistema de navegació.
Dificultats El maig de 2008 s'havien construït diversos elements de la sonda però en faltaven bastants per acabar-la. De fet, molts observadors independents van indicar que la construcció de la Fobos-Grunt es retardava, i que el llançament no es podia fer abans dell 2011. Segons aquestes fonts, fins a aquella data havien aparegut diversos problemes: manca de personal especialitzat després d'anys d'inactivitat; la integració de la sonda xinesa Yinghuo-1; la restauració de les estacions de seguiment terrestres (abandonades des del llançament de la Mars 96); la construcció dels instruments científics. Per altra banda, el maquinari de la sonda no complia els requisits tècnics ni ni era prou fiable; se citaven especialment les vàlvules de combustible, el control tèrmic, el sistema elèctric, el sistema de control de vol i el sistema de control de l'instrumental científic.
Es discutia també la idoneïtat d'incloure tants instruments científics (uns vint), la qual cosa obeiria a l'intent d'acontentar tots els estaments científics russos per així evitar disputes internes. Alguns crítics van dir que aquest conjunt d'instruments era perquè els russos, que no confiaven que la tornada de les mostres tingués èxit, almenys intentarien recollir tantes tades com sigui possible de Fobos i de Mart. Alguns analistes consideraven que l'elecció del Zenit com a llançador era poc fiable, ja que aquest coet mai ha llançat un objecte més enllà de l'òrbita terrestre; per aquest motiu consideraven possible que finalment s'utilitzés el Proton.
Malgrat tot això, el director general d'NPO, Làvotxkin, va insistir que la construcció avançava segons el previst i que, a diferència de la Mars 96, hi havia prou pressupost i el llançament no sofriria retards.
Propulsió miniatura|Model del suport de la sonda. El desenvolupament de la propulsió va ser a càrrec de NIIMASH.
Etapa de creuer i mòdul de descens Utilitzava quatre motors 11D458F, que empra propergols hipergòlics (òxid de nitrogen + dimetalhidracina asimètrica). El motor pesa 3 kg, té una embranzida màxima de 392'4 N i la velocitat d'ejecció dels gasos 2.960 m/s.
Per orientar-se compta amb quatre propulsors 11D457F, que també empren els mateixos propergols (NTO/UDMH). L'embranzida de cada motor és de 53'9 N, la massa d'1,2 kg i la velocitat d'ejecció dels gasos 2.842 m/s i poden encendre's en intervals compresos entre 0,03 i 200 s. A més de l'orientació aquest sistema serveix per les maniobres de descens sobre Fobos.
Etapa de tornada El motor principal té 130,5 N d'embranzida i utilitza també òxid de nitrogen + dimetalhidracina asimètrica. El sistema es completa amb quatre tancs per als elements hipergòlics.
Per pressuritzar els tancs de combustible i assegurar l'orientació de la sonda compta amb 16 propulsors de 0,8 N d'embranzida cadascun, que utilitzen nitrogen com a impulsor. Aquest nitrogen s'emmagatzema en dos dipòsits.
Instrumental científic miniatura|Modelo de l'etapa superior de la Fobos-Grunt presentat en el CEBIT 2011 La sonda té uns vint instruments científics que pesen un total de 50 kg. Haurien de ser lliurats al constructor (NPO Làvotxkin) abans de la primeria del 2009. La llista de l'instrumental és:
la sonda porta dos parells de càmeres, a cada costat del mòdul de descens, capaços de prendre imatges estereogràfiques. s'usaran per estudiar la superfície de Fobos, determinar l'altura, seleccionar el lloc de descens i prendre imatges durant el mateix. A una altura d'1 km podran obtenir imatges amb una resolució de 0,4 m, moment en el qual la sonda, de forma automàtica, escollirà el lloc d'aterratge (s'optarà per la zona que present menors contrastos, senyal que es tracta d'una zona poc accidentada). El procés es repetirà fins a uns 15 metres d'altura, moment en el qual es procedirà a la maniobra final d'aterratge. Una vegada la sonda hagi aterrat es podran obtenir imatges de l'entorn amb una resolució d'1 mm. s'usaran per fotografiar Fobos amb alta resolució (a 30 km la resolució serà de 0,5 m/píxel). anàlisi dels components menors de l'atmosfera marciana.
desenvolupat conjuntament entre el CNES francès i l'IKI rus. El seu principal objectiu és l'anàlisi molecular de la superfície de Fobos. Compta amb diversos instruments.
analitzarà els gasos a partir de la seva conductivitat tèrmica. Es tracta d'una adaptació de l'instrument que ha desenvolupat el CNES per la Mars Science Laboratory de la NASA. intentarà detectar la presència de molècules d'aigua, diòxid de carboni i metà. Espectròmetre de masses: combinat amb el cromatògraf de gasos, permetrà determinar les molècules detectades. recerca de ferro en la superfície de Fobos. Versió millorada del MIMOS II que porten els tot terrenys Spirit i Opportunity. basat en l'HEND, portat per la Mars Odyssey. completa el NS HEND. dedicat a l'estudi mineralògic. dedicat a l'estudi mineralògic. dedicat a l'estudi mineralògic. estudi de l'estructura interior de Fobos i característiques elèctriques del mateix. estudi de l'interior de Fobos i gravimetria. determinació de les característiques tèrmiques de la regolita. braç per a la recollida de mostres. Porta, a més, una microcàmera i altres instruments.
Plasma i camp magnètic
la sonda porta dos, situats en l'etapa de retorn, al costat de la càpsula amb les mostres. S'usaran per mantenir els panells solars orientats cap al nostre estel. És possible que, finalment, també s'equipi a l'etapa de creuer amb aquests sensors. la sonda porta dos, situats en l'etapa de creuer. S'usaran, a més de para la navegació de la sonda, per a l'estudi de la libració de Phobos. experiment de mecànica celeste.
estudi de la pols entorn de Mart i en les proximitats i òrbita de Fobos. control de micrometeorits.
experiment de la Societat Planetària que consisteix a enviar al costat de la sonda petites mostres de microorganismes. Estaran representats els arqueus, els bacteris i cèl·lules eucariotes. Al retorn de la Fobos-Grunt es comprovarà com els ha afectat el viatge interplanetari. Un dels objectius de l'experiment és determinar si és possible que la vida, usant meteorits com a vehicle, viatge d'un planeta a un altre.
Desenvolupament de la missió La sonda utilitzarà una etapa Fregat per escapar de la gravetat terrestre i dirigir-se cap a Mart. No obstant això l'estranya configuració de la missió (la Yinghuo-1 anirà instal·lada sota la Fobos-Grunt, per la qual cosa que aquesta no podrà usar els seus motors principals en el viatge) fa que la Fregat acompanyi al conjunt fins a la seva arribada a Mart. Una vegada allí, després d'un últim encès de la Fregat per col·locar al conjunt Fobos-Grunt+Yinghuo-1 en òrbita marciana, es rebutjarà l'etapa. Després d'això, se separarà la Yinghuo-1 de la Fobos-Grunt.
Una vegada en solitari, la Fobos-Grunt estarà només composta per l'etapa de creuer/aterratge (1.480 kg) i la de retorn (210 kg). Després de la captura inicial, s'anirà reduint l'òrbita per aproximar-se gradualment a la de Fobos. Finalment, la sonda s'aproximarà al satèl·lit, procedint a l'aterratge.
Donada la baixa gravetat de Fobos es corre el risc que la sonda rebot en posar-se. Per evitar-ho uns motors "empenyeran" la sonda cap avall una vegada toqui sòl (un procediment similar al que es va pretendre usar en les missions lunars tripulades LK).